CN201766243U

CN201766243U - 通用序列总线集线器

Info

Publication number: CN201766243U
Application number: CN2010202493782U
Authority: CN
Inventors: 吴启诚
Original assignee: KYE Systems Corp
Current assignee: KYE Systems Corp
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2020-06-30

Abstract

一种通用序列总线集线器，其包括上游端口、至少一下游端口以及控制单元。通用序列总线集线器可借由上游端口的电性连接关系，使得控制模块选择性地切换下游端口为充电模式或信号模式。此外，控制单元可于上游端口电性连接产生变化的瞬间切断下游端口所需的电压，以使得下游端口可重置为充电模式或信号模式。

Description

通用序列总线集线器

技术领域

本实用新型涉及一种通用序列总线集线器，特别涉及一种可切换下游端口为信号模式或充电模式的通用序列总线集线器。

背景技术

由于通用序列总线(Universal Serial Bus Hub，USB)接口具有随插即用、热插拔(hot plug)、数据传输速度快等多项优点，因此通用序列总线(USB)为电子装置与计算机之间最常使用的连接接口之一。近年来，具有USB接口的电子装置越来越多，例如：手机、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、打印机、鼠标等，但因单一计算机装置的通用序列总线连接端口有限，无法支持消费者对于通用序列总线连接端口的数量需求，为了解决这个问题，业者研究开发出通用序列总线集线器(USB hub)。

通用序列总线集线器可耦接至计算机装置，以允许多个具有通用序列总线接口的电子装置经由通用序列总线集线器耦接至计算机装置。通用序列总线集线器的用途有四种：第一种为计算机装置通过通用序列总线集线器提供电源给具有通用序列总线接口的电子装置，以使得计算机装置可与具有通用序列总线接口的电子装置进行数据的传输，例如：随身碟。

第二种为计算机装置通过通用序列总线集线器提供电源给具有通用序列总线接口的电子装置，以对具有通用序列总线接口的电子装置的充电电池进行充电，例如：手机。第三种为计算机装置可通过通用序列总线集线器与具有通用序列总线接口的电子装置进行数据的传输，例如：打印机。第四种为计算机装置可通过通用序列总线集线器与具有通用序列总线接口的电子装置进行数据的传输，同时亦可对具有通用序列总线接口的电子装置的充电电池进行充电。

也就是说，一般的通用序列总线集线器与计算机装置连接时，才能使得与通用序列总线集线器所连接的电子装置与计算机装置间有传输数据的功能或对电子装置的充电电池进行充电。当通用序列总线集线器未连接计算机装置时，则无任何功能(即不能传输数据或对电子装置充电)。

再者，目前存在有利用变压器将市电经过变压整流滤波后，以提供充电电源给电子装置进行充电，但此种方式仅具有充电效果而无数据传输的功能。

实用新型内容

鉴于以上问题，本实用新型提出一种通用序列总线集线器，以解决通用序列总线集线器未连接计算机装置或计算机装置关机时，无法对具有通用序列总线接口的电子装置进行充电的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种通用序列总线集线器，其包括上游端口(upstream port)、至少一下游端口(downstream port)、外部电源端口以及控制单元，该控制单元与该上游端口及该下游端口电性连接。其中，该控制单元根据该上游端口的电性连接关系而接收到一高电位信号时，即切换该下游端口为一信号模式，当该控制单元根据该上游端口的电性连接关系而接收到一低电位信号时，即切换该下游端口为一充电模式，且于该充电模式，由该外部电源端口供应该下游端口电压。

上述的通用序列总线集线器，其中，当该控制单元接收一边缘触发信号(edge trigger)时，该控制单元将切断该下游端口所需的电压。

上述的通用序列总线集线器，其中，该控制单元包括一微控制单元(micro control unit)与一P型金属氧化半导体(P-type Metal Oxide Semiconductor，PMOS)，该P型金属氧化半导体分别与该微控制单元、一电源及该下游端口连接，且该微控制单元借由该边缘触发信号而输出一控制信号，该P型金属氧化半导体接收该控制信号以切断该下游端口所需的电压。

上述的通用序列总线集线器，其中，该控制单元包括一开关，该开关依据该上游端口的电性连接关系而选择性地切换该下游端口为该充电模式或该信号模式。

上述的通用序列总线集线器，其中，该下游端口包括一正数据传输接脚(D+)与一负数据传输接脚(D-)，当该上游端口的电性连接关系使得该控制单元接收到一低电位信号时，该开关控制该正数据传输接脚与该负数据传输接脚短路，以使得该下游端口为该充电模式。

上述的通用序列总线集线器，其中，该下游端口包括一正数据传输接脚与一负数据传输接脚，当该上游端口的电性连接关系使得该控制单元接收到一高电位信号时，该开关控制该正数据传输接脚与该负数据传输接脚进行数据的传输，以使得该下游端口为该信号模式。

为了实现上述目的，本实用新型还提供一种通用序列总线集线器，其包括有：一上游端口；至少一下游端口；一外部电源端口；以及一控制单元，该控制单元与该上游端口及该下游端口电性连接。

其中，该控制单元根据该上游端口的电性连接关系而接收到一高电位信号时，即切换该下游端口为一信号模式，当该控制单元根据该上游端口的电性连接关系而接收到一低电位信号时，即切换该下游端口为一充电模式，且于该充电模式，由该外部电源端口供应该下游端口电压。

上述的通用序列总线集线器，其中，当该控制单元接收一边缘触发信号时，该控制单元将切断该下游端口所需的电压。

上述的通用序列总线集线器，其中，该控制单元包括一微控制单元与一P型金属氧化半导体，该P型金属氧化半导体分别与该微控制单元、一电源及该下游端口连接，且该微控制单元借由该边缘触发信号而输出一控制信号，该P型金属氧化半导体接收该控制信号以切断该下游端口所需的电压。

也就是说，当上游端口的电性连接关系使得控制单元接收到高电位信号(例如：上游端口与计算机装置连接，且计算机装置为开机状态)，且外部电源端口未提供电压予下游端口时，控制单元可借由开关切换下游端口为信号模式，以使得上游端口与下游端口间进行数据的传输。当上游端口的电性连接关系使得控制单元接收到低电位信号时(例如：上游端口与计算机装置连接，且计算机装置关机或者上游端口未与计算机装置连接)，控制单元可借由开关切换下游端口为充电模式，此时由外部电源端口提供电压予下游端口，以对与下游端口所连接的电子装置进行充电。

当上游端口的电性连接关系使得控制单元接收到高电位信号，且外部电源端口同时提供电压于下游端口时，则下游端口可为充电模式或信号模式，且优先级为信号模式，接着为充电模式。换句话说，控制单元可先借由开关切换下游端口为信号模式，以使得上游端口与下游端口间进行数据的传输。若上游端口与下游端口间不进行数据的传输，则控制单元可借由开关将下游端口切换为充电模式，以对下游端口所连接的电子装置进行充电。

在本实用新型的一实施例中，当控制单元接收边缘触发信号(edge trigger)时，控制单元将切断下游端口所需的电压，以使得下游端口重置为充电模式或信号模式。其中，控制单元包括微控制单元(micro control unit)与P型金属氧化半导体(P-type Metal Oxide Semiconductor，PMOS)，P型金属氧化半导体分别与微控制单元、电源及下游端口连接。

控制单元借由微控制单元接收边缘触发信号(例如：通用序列总线集线器拔离或连接计算机装置的瞬间)而输出控制信号，P型金属氧化半导体接收控制信号以切断下游端口所需的电压，使得下游端口可重新切换为充电模式或信号模式。

依据本实用新型的通用序列总线集线器，控制单元可依据上游端口的电性连接关系，通过开关选择性地切换下游端口为充电模式或信号模式以解决通用序列总线集线器未连接计算机装置或计算机装置关机时，无法对具有通用序列总线接口的电子装置进行充电的问题。再者，控制单元可接受边缘触发信号(edge trigger)，并切断下游端口所需的电压，使得下游端口可以重置其状态为充电模式或信号模式。此外，若将控制单元整合于通用序列总线集线器的芯片中，则通用序列总线集线器可自行判断上游端口的电性连接关系并切换或重置下游端口为充电模式或信号模式，以降低成本。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为依据本实用新型的通用序列总线集线器的第一实施例连接架构示意图；

图2为依据本实用新型的通用序列总线集线器的第二实施例连接架构示意图；以及

图3为依据本实用新型的通用序列总线集线器的第三实施例连接架构示意图。

其中，附图标记

90 计算机装置

92 电子装置

94 变压器

100、200、300 通用序列总线集线器

102、202、302 上游端口

104、204、304 下游端口

105、205、305 外部电源端口

106、206、306 控制单元

107、207、307 正数据传输接脚

108、208、308 负数据传输接脚

109、209、309 电源传输接脚

110、310 开关

314 微控制单元

316 P型金属氧化半导体

320 电源

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述：

请参照图1，为依据本实用新型的通用序列总线集线器的第一实施例连接架构示意图。通用序列总线集线器100(Universal Serial Bus Hub，USB Hub)包括上游端口102(upstream port)、至少一下游端口104(downstream port)、外部电源端口105以及控制单元106。其中，上游端口102可连接但不限于计算机装置90，下游端口104可连接电子装置92，电子装置92可为但不限于手机。控制单元106的一端与上游端口102电性连接，另一端与下游端口104电性连接。

在本实施例中，外部电源端口105未提供电压予下游端口104，且控制单元106因上游端口102与计算机装置90连接而接收到高电位信号，进而切换下游端口104为信号模式。

控制单元106包括开关110，下游端口104另包括正数据传输接脚107(D+)与负数据传输接脚108(D-)，当开关110因检测到上游端口102连接至计算机装置90的电源传输接脚109(VBUS)的电压为高电位(即检测到上游端口102与计算机装置90连接，且计算机装置90为开机状态)，开关110控制正数据传输接脚107与负数据传输接脚108进行数据的传输，以使得开关110可切换下游端口104为信号模式。其中，电源传输接脚109(VBUS)为用以接收通用序列总线集线器100所需的电压。此时，电子装置92可借由通用序列总线集线器100与计算机装置90进行数据的传输。

请参照图2，为依据本实用新型的通用序列总线集线器的第二实施例连接架构示意图。通用序列总线集线器(Universal Serial Bus Hub，USB Hub)200包括上游端口(upstream port)202、下游端口204(downstream port)、外部电源端口205以及控制单元206。其中，上游端口202可连接但不限于计算机装置90，下游端口204可连接电子装置92，电子装置92可为但不限于手机。控制单元206的一端与上游端口202电性连接，另一端与下游端口204电性连接。其中，下游端口204包括正数据传输接脚207(D+)与负数据传输接脚208(D-)。

控制单元206因上游端口202与计算机装置90连接(即上游端口202连接至计算机装置90的电源传输接脚209(VBUS)的电压为高电位)，所以下游端口204切换为信号模式，但由于外部电源端口205借由变压器94连接市电以同时提供电压予下游端口204，所以下游端口204可切换为信号模式或充电模式。其中，优先级为信号模式，接着为充电模式。举例而言，当上游端口202欲与下游端口204进行数据传输且亦对下游端口204所连接的电子装置92进行充电时，会优先处理上游端口202与下游端口204间的数据传输，接着才会对下游端口204所连接的电子装置92进行充电。其中，下游端口204为信号模式时，控制单元206控制正数据传输接脚207(D+)与负数据传输接脚208(D-)进行数据的传输。下游端口204为充电模式时，控制单元206控制正数据传输接脚207(D+)与负数据传输接脚208(D-)短路，以对下游端口204所连接的电子装置92进行充电。

请参照图3，为依据本实用新型的通用序列总线集线器的第三实施例连接架构示意图。通用序列总线集线器300(Universal Serial Bus Hub，USB Hub)包括上游端口302(upstream port)、下游端口304(downstream port)、外部电源端口305以及控制单元306。其中，上游端口302未连接计算机装置90，下游端口304可连接电子装置92，电子装置92可为但不限于手机。外部电源端口305可借由变压器94外接市电，变压器94将市电整流稳压后借由外部电源端口305输出电压予下游端口304。控制单元306的一端与上游端口302电性连接，另一端与下游端口304电性连接。

控制单元306因上游端口304未与计算机装置90连接，所以切换下游端口304为充电模式。

在本实施例中，下游端口304包括正数据传输接脚307(D+)与负数据传输接脚308(D-)，控制单元306包括开关310。因控制单元检测到上游端口302连接至计算机装置90的电源传输接脚309(VBUS)的电压为低电位(即未检测到上游端口302与计算机装置90连接或计算机装置90为关机状态)，所以开关310控制正数据传输接脚307(D+)与负数据传输接脚308(D-)短路，以使得下游端口304为充电模式。其中，电源传输接脚309(VBUS)为用以接收通用序列总线集线器300所需的电压。

在本实施例中，当控制单元306接收边缘触发信号(edge trigger)时(即高电位转变成低电位的位置或低电位转变成高电位的位置，也就是上游端口302拔离或连接计算机装置90的瞬间)，控制单元306将切断下游端口304所需的电压。

其中，控制单元306包括微控制单元314(micro control unit)与P型金属氧化半导体316(P-type Metal Oxide Semiconductor，PMOS)，P型金属氧化半导体316分别与微控制单元314、电源320及下游端口304连接，且微控制单元314借由边缘触发信号而输出控制信号，P型金属氧化半导体316接收控制信号以切断下游端口304所需的电压，以使得下游端口304可重置为充电模式或信号模式。上述的电源为5伏特(voltage，V)，但本实施例并非用以限定本实用新型，可依据实际需求进行调整。

依据本实用新型的通用序列总线集线器，控制单元可依据上游端口与计算机装置的连接关系，通过开关选择性地切换下游端口为充电模式或信号模式，以解决因为通用序列总线集线器未连接计算机装置或计算机装置关机时，无法对电子装置进行充电的问题。其中，当上游端口与计算机装置连接，计算机装置为开机状态，且外部电源端口未提供电压予下游端口时，上游端口与下游端口间进行数据的传输。当上游端口与计算机装置连接，计算机装置关机或者上游端口未与计算机装置连接时，由外部电源端口提供电压予下游端口，以对与下游端口所连接的电子装置进行充电。当上游端口与计算机装置连接，计算机装置为开机状态，且外部电源端口同时提供电压予下游端口时，可先进行上游端口与下游端口之间的数据传输，也可对下游端口所连接的电子装置进行充电。

接着，借由控制单元于上游端口连接或拔离计算机装置时(即控制单元接收到边缘触发信号)，可切断下游端口所需的电压，使得下游端口重置为充电模式或信号模式。再者，若将上述的控制单元整合在通用序列总线集线器的芯片中，则可由通用序列总线集线器自行判断上游端口的电性连接关系，并切换或重置下游端口为充电模式或信号模式，进而减少成本。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种通用序列总线集线器，其特征在于，包括有：

一上游端口；

至少一下游端口；

一外部电源端口；以及

一控制单元，该控制单元与该上游端口及该下游端口电性连接；

其中，该控制单元根据该上游端口的电性连接关系而切换该下游端口为一信号模式或一充电模式，于该信号模式，该上游端口与该下游端口间进行数据的传输，于该充电模式，由该外部电源端口供应该下游端口电压。

2.根据权利要求1所述的通用序列总线集线器，其特征在于，当该控制单元接收一边缘触发信号时，该控制单元将切断该下游端口所需的电压。

3.根据权利要求2所述的通用序列总线集线器，其特征在于，该控制单元包括一微控制单元与一P型金属氧化半导体，该P型金属氧化半导体分别与该微控制单元、一电源及该下游端口连接，且该微控制单元借由该边缘触发信号而输出一控制信号，该P型金属氧化半导体接收该控制信号以切断该下游端口所需的电压。

4.根据权利要求1所述的通用序列总线集线器，其特征在于，该控制单元包括一开关，该开关依据该上游端口的电性连接关系而选择性地切换该下游端口为该充电模式或该信号模式。

5.根据权利要求4所述的通用序列总线集线器，其特征在于，该下游端口包括一正数据传输接脚与一负数据传输接脚，当该上游端口的电性连接关系使得该控制单元接收到一低电位信号时，该开关控制该正数据传输接脚与该负数据传输接脚短路，以使得该下游端口为该充电模式。

6.根据权利要求4所述的通用序列总线集线器，其特征在于，该下游端口包括一正数据传输接脚与一负数据传输接脚，当该上游端口的电性连接关系使得该控制单元接收到一高电位信号时，该开关控制该正数据传输接脚与该负数据传输接脚进行数据的传输，以使得该下游端口为该信号模式。

7.一种通用序列总线集线器，其特征在于，包括有：

一上游端口；

至少一下游端口；

一外部电源端口；以及

8.根据权利要求7所述的通用序列总线集线器，其特征在于，当该控制单元接收一边缘触发信号时，该控制单元将切断该下游端口所需的电压。

9.根据权利要求8所述的通用序列总线集线器，其特征在于，该控制单元包括一微控制单元与一P型金属氧化半导体，该P型金属氧化半导体分别与该微控制单元、一电源及该下游端口连接，且该微控制单元借由该边缘触发信号而输出一控制信号，该P型金属氧化半导体接收该控制信号以切断该下游端口所需的电压。

10.根据权利要求7所述的通用序列总线集线器，其特征在于，该控制单元包括一开关，该开关依据该上游端口的电性连接关系而选择性地切换该下游端口为该充电模式或该信号模式。