CN204230563U - Usb连接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种USB连接装置，包括USB线材主体、位于该USB线材主体两端的第一USB连接头和第二USB连接头，以及位于其中一个USB连接头中或USB线材主体中的USB中继器芯片；所述USB中继器芯片包括上游端口和多个下游端口，所述第一USB连接头焊接所述USB中继器芯片的上游端口，USB中继器芯片的下游端口其中之一连接USB线材主体；USB线材主体的另一端焊接第二USB连接头；本实用新型提供的USB连接装置，增加了传输距离、稳定了传输信号，方便使用且不影响布线。

Description

USB连接装置

技术领域

本实用新型涉及数据通讯技术领域，特别是指一种USB连接装置。

背景技术

USB的工作电压为5V，当导线长度增加时，由于导线自身的电阻和所受的干扰随之变大，信号的强度也会相应降低。因此，USB1.1的最大线缆长度为3米，USB2.0的最大线缆长度为5米。例如，当电子白板或触摸大屏使用USB协议传输时，一旦导线距离超过7.5米，就会出现通讯不稳定现象，有时甚至会引起通讯中断。为了适应不同的应用环境，实践上通常使用USB hub来达到延长线缆长度的目的。但是，限于传输线路的物理特性和USB协议的相关规定(USB设备和集线器之间的距离不能超过5m)，一条传输链上最多只能使用5个hub。超过这个限度，就需要使用USB延长器(USB Extender)并配用CAT5类线缆进行解决。

在新型电教产品比如交互式电子白板和触摸大屏的应用中，开发一种低廉、好用的USB连接器势在必行。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种USB连接装置，增加了传输距离、稳定了传输信号，方便使用且不影响布线。

基于上述目的本实用新型提供的USB连接装置，包括USB线材主体、位于该USB线材主体两端的第一USB连接头和第二USB连接头，以及位于其中一个USB连接头中的USB中继器芯片；

所述USB中继器芯片包括上游端口和多个下游端口，所述第一USB连接头焊接所述USB中继器芯片的上游端口，USB中继器芯片的下游端口其中之一连接USB线材主体；USB线材主体的另一端焊接第二USB连接头。

在一些实施方式中，USB连接头和USB中继器芯片为注塑式一体成型；所述USB中继器芯片采用Fe1.1S系列中继器。

在一些实施方式中，所述USB中继器芯片的上游端口数据正引脚和上游端口数据负引脚分别连接第一USB连接头的数据正引脚和数据负引脚，所述第一USB连接头引入的5V电压经其电源正5V引脚输出到USB中继器芯片的5V电压输入引脚以及第二USB连接头的电源正5V引脚；所述USB中继器芯片的第三下游端口数据正引脚和第三下游端口数据负引脚分别连接第二USB连接头的数据正引脚和数据负引脚。

在一些实施方式中，所述5V电压经过USB中继器芯片内部的低压差线性稳压器降压后从USB中继器芯片的3.3V电压输出引脚输出3.3V电压，所述3.3V电压输入到USB中继器芯片的3.3V电压输入引脚并经USB中继器芯片内部的低压差线性稳压器降压后从USB中继器芯片的1.8V电压输出引脚输出1.8V电压，所述1.8V电压再输入到USB中继器芯片的1.8V电压输入引脚；所述3.3V电压还分别经过第五电阻和第六电阻输入到USB中继器芯片的外部重置引脚和总线电压指示引脚。

在一些实施方式中，所述5V电压分别经第二电容和串联的第二电阻与第三电阻接地，同时经第二电阻输入到USB中继器芯片的上游端口总线电压监控引脚；所述USB中继器芯片的3.3V电压输出引脚、3.3V电压输入引脚、1.8V电压输出引脚、1.8V电压输入引脚分别经第十电容、第六电容、第七电容、第五电容接地；所述USB中继器芯片的晶振输入引脚和晶振输出引脚分别经第八电容和第九电容接地，且晶振输入引脚和晶振输出引脚之间连接有并联的晶体振荡器和第一电阻；所述第一USB连接头的电源正5V引脚和第二USB连接头的电源正5V引脚分别经第一电容和第四电容接地。

本实用新型的另一方面还提供了一种USB连接装置，包括USB线材主体、位于该USB线材主体两端的第一USB连接头和第二USB连接头，以及位于USB线材主体中的USB中继器芯片；

所述USB线材主体包括第一USB线材主体和第二USB线材主体，所述USB中继器芯片包括上游端口和多个下游端口，所述第一USB连接头焊接第一USB线材主体的一端，所述第一USB线材主体的另一端焊接所述USB中继器芯片的上游端口，USB中继器芯片的下游端口其中之一连接第二USB线材主体的一端；第二USB线材主体的另一端焊接第二USB连接头。

从上面所述可以看出，本实用新型提供的USB连接装置，通过在USB连接装置中增加一个中转信号的USB中继器芯片，提供了一种传输距离可以 达到7.5米至10米左右的USB连接器；进一步的，将USB中继器芯片直接集成在USB连接头上，既可以增加传输距离，稳定传输的信号，同时该集成了USB中继器芯片的USB连接头只比常规的USB连接头稍大，又可以使产品的外观小巧、精致，方便使用且不影响布线。

附图说明

图1为本实用新型提供的USB连接装置的实施例的部分外观结构示意图；

图2为本实用新型提供的USB连接装置的实施例的内部电路结构示意图；

图3为本实用新型提供的USB连接装置的实施例中USB中继器芯片上位端口与USB连接头引脚连接的电路结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

需要说明的是，本实用新型实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本实用新型实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

参照附图1，为本实用新型提供的USB连接装置的实施例的部分外观结构示意图。

所述USB连接装置100，包括USB线材主体101、位于该USB线材主体101两端的第一USB连接头102和第二USB连接头(未示出)，以及位于其中一个USB连接头中；

所述USB中继器芯片包括上游端口和多个下游端口，所述第一USB连接头102焊接所述USB中继器芯片的上游端口，USB中继器芯片的下游端口其中之一连接USB线材主体101；USB线材主体101的另一端焊接第二USB连接头(USB线材主体101焊接在USB中继器芯片的对应引脚上)。

在一些实施方式中，USB连接头和USB中继器芯片为注塑式一体成型；所述USB中继器芯片采用Fe1.1S系列中继器。

所述USB连接装置100优选为触摸式电子白板和交互式液晶平板专用的 USB连接器。

所述Fe1.1S系列中继器优选为基于中国台湾汤铭公司Fe1.1S系列中继器的USB连接器，该中继器采用MultiTRAK多重交易转译器(MTT)技术传送数据，共提供一个上位端口和四个下位端口；每一个USB端口独享带宽，启动时不会出现数据拥堵和速度下降。此外，该系列控制芯片还具备10米以上的信号驱动强度以及LED信号灯指示功能。本实施例中仅仅使用该中继器芯片的上位端口和一个下位端口，借助于中继器芯片的放大、整形功能，延长信号的传输距离。

Fe1.1s是高性能，低功耗和高性价比等特点的USB2.04port HUB chip，支援热插拔功能。FE1.1S是用于USB2.0HUB的主控IC，提供4个USB Port，具备高性能、低功耗、低成本的特点。采用STT数据传输架构，有良好的数据交换能力，通过USB-IF认证，EMI及ESD性能良好。具有Self-Power供电模式时过流保护功能，支持数据传输时4个LED灯指示，提供定制PID/VID的功能。内置3.3V与1.8V LDO(低压差线性稳压器)，外围线路精简，采用SSOP28封装。

其中，USB连接头(亦即USB接口)一般包括电源正5V引脚VCC、数据正引脚D+、数据负引脚D-和信号地引脚GND，四个引脚，电源正5V引脚VCC为电源线，数据正负引脚D+/D-传递数据，信号地引脚GND接地。

进一步的，参照附图2和附图3，分别为本实用新型提供的USB连接装置的实施例的内部电路结构示意图以及USB中继器芯片上位端口与USB连接头引脚连接的电路结构示意图。

所述USB中继器芯片U1的上游端口数据正引脚DPU和上游端口数据负引脚DPM分别连接第一USB连接头USB1(亦即图1中的第一USB连接头102)的数据正引脚D+和数据负引脚D-，所述第一USB连接头USB1引入的5V电压VCC5经其电源正5V引脚VCC输出到USB中继器芯片U1的5V电压输入引脚VDD5以及第二USB连接头J2的电源正5V引脚1；所述USB中继器芯片U1的第三下游端口数据正引脚DP3和第三下游端口数据负引脚DM3分别连接第二USB连接头J2的数据正引脚2和数据负引脚3。

可选的，所述5V电压VCC5经过USB中继器芯片U1内部的低压差线性稳压器(LDO)降压后从USB中继器芯片U1的3.3V电压输出引脚VD33-O 输出3.3V电压VCC_3.3V，所述3.3V电压VCC_3.3V输入到USB中继器芯片U1的3.3V电压输入引脚VD33并经USB中继器芯片U1内部的低压差线性稳压器(LDO)降压后从USB中继器芯片U1的1.8V电压输出引脚VD18-O输出1.8V电压VCC_1.8V，所述1.8V电压VCC_1.8V再输入到USB中继器芯片U1的1.8V电压输入引脚VD18；所述3.3V电压VCC_3.3V还分别经过第五电阻R5和第六电阻R6输入到USB中继器芯片U1的外部重置引脚XRSTJ和总线电压指示引脚BUSJ。

较佳的，所述5V电压VCC5分别经第二电容C2和串联的第二电阻R2与第三电阻R3接地，同时经第二电阻R2输入到USB中继器芯片U1的上游端口总线电压监控引脚VBUSM；所述USB中继器芯片U1的3.3V电压输出引脚VD33-O、3.3V电压输入引脚VD33、1.8V电压输出引脚VD18-O、1.8V电压输入引脚VD18分别经第十电容C10、第六电容C6、第七电容C7、第五电容C5接地；所述USB中继器芯片U1的晶振输入引脚XIN和晶振输出引脚XOUT分别经第八电容C8和第九电容C9接地，且晶振输入引脚XIN和晶振输出引脚XOUT之间连接有并联的晶体振荡器Y1和第一电阻R1；所述第一USB连接头USB1的电源正5V引脚VCC和第二USB连接头的电源正5V引脚1分别经第一电容C1和第四电容C4接地。

其中，第一电容C1和第四电容C4的电容值均为47μF，第十电容C10和第五电容C5的电容值均为0.1μF，第六电容C6和第七电容C7的电容值均为10μF，第八电容C8和第九电容C9的电容值均为20pF或不做定义，第一电阻R1的电阻值为1MΩ，第二电阻R2的电阻值为47KΩ，第三电阻R3、第五电阻R5和第六电阻R6的电阻值均为100KΩ，第七电阻R7的电阻值为2.7KΩ。

工作时，USB中继器芯片U1通过第一USB连接头USB1的电源正5V引脚VCC(引脚1)取电，上游端口和焊接有USB线材主体的下游端口始终处于启用状态。由于只有一个下游端口处于使能状态，其他的三个下游端口均处于“无连接状态”，本实施例中的USB中继器芯片U1只用来传递数据信号，不用来传递针对下游端口的各种控制信号；相应地，其工作状态可分为空闲、上行通讯和下行通讯三种：空闲时，其不进行任何USB数据传输，两个端口都处于等待状态；当有数据包传来时，无论是上行通讯(将数据由下位端口传送至上位端口)还是下行通讯(和上行通讯相反)，上游端口和下游 端口之间的通讯方式都是一对一的——这与中继器的传统用途中，上行通讯一对一，下行一对多有所不同。

本优选实施例采用FES1.1作为中继器电路，实践上也可以采用其他诸如Alcor Micro公司的AU9254，Atmel公司的AT43301，Genesys Logic公司的GL650USB、GL651USB，Motorola公司的MC141555、MC141556以及TI公司的USB系列中继器/重复定位器等系列产品实现本新型的技术方案并取得相应的技术效果。

除了上述实施例之外，本实用新型的USB连接装置还可以采用以下实施方式：

一种USB连接装置，包括USB线材主体、位于该USB线材主体两端的第一USB连接头和第二USB连接头(未示出)，以及位于USB线材主体中的USB中继器芯片；所述USB线材主体包括第一USB线材主体和第二USB线材主体，所述USB中继器芯片包括上游端口和多个下游端口，所述第一USB连接头焊接第一USB线材主体的一端，所述第一USB线材主体的另一端焊接所述USB中继器芯片的上游端口，USB中继器芯片的下游端口其中之一连接第二USB线材主体的一端；第二USB线材主体的另一端焊接第二USB连接头(USB线材主体101焊接在USB中继器芯片的对应引脚上)。

这种方案同样能实现增加传输距离、稳定信号的目的。

从上面所述可以看出，本实用新型提供的USB连接装置，通过在USB连接装置中增加一个中转信号的USB中继器芯片，提供了一种传输距离可以达到7.5米至10米左右的USB连接器；进一步的，将USB中继器芯片直接集成在USB连接头上，既可以增加传输距离，稳定传输的信号，同时该集成了USB中继器芯片的USB连接头只比常规的USB连接头稍大，又可以使产品的外观小巧、精致，方便使用且不影响布线。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种USB连接装置，其特征在于，包括USB线材主体、位于该USB线材主体两端的第一USB连接头和第二USB连接头，以及位于其中一个USB连接头中的USB中继器芯片；

所述USB中继器芯片包括上游端口和多个下游端口，所述第一USB连接头焊接所述USB中继器芯片的上游端口，USB中继器芯片的下游端口其中之一连接USB线材主体；USB线材主体的另一端焊接第二USB连接头。

2.根据权利要求1所述的USB连接装置，其特征在于，USB连接头和USB中继器芯片为注塑式一体成型；所述USB中继器芯片采用Fe1.1S系列中继器。

3.根据权利要求2所述的USB连接装置，其特征在于，所述USB中继器芯片的上游端口数据正引脚和上游端口数据负引脚分别连接第一USB连接头的数据正引脚和数据负引脚，所述第一USB连接头引入的5V电压经其电源正5V引脚输出到USB中继器芯片的5V电压输入引脚以及第二USB连接头的电源正5V引脚；所述USB中继器芯片的第三下游端口数据正引脚和第三下游端口数据负引脚分别连接第二USB连接头的数据正引脚和数据负引脚。

4.根据权利要求3所述的USB连接装置，其特征在于，所述5V电压经过USB中继器芯片内部的低压差线性稳压器降压后从USB中继器芯片的3.3V电压输出引脚输出3.3V电压，所述3.3V电压输入到USB中继器芯片的3.3V电压输入引脚并经USB中继器芯片内部的低压差线性稳压器降压后从USB中继器芯片的1.8V电压输出引脚输出1.8V电压，所述1.8V电压再输入到USB中继器芯片的1.8V电压输入引脚；所述3.3V电压还分别经过第五电阻和第六电阻输入到USB中继器芯片的外部重置引脚和总线电压指示引脚。

5.根据权利要求4所述的USB连接装置，其特征在于，所述5V电压分别经第二电容和串联的第二电阻与第三电阻接地，同时经第二电阻输入到USB中继器芯片的上游端口总线电压监控引脚；所述USB中继器芯片的3.3V电压输出引脚、3.3V电压输入引脚、1.8V电压输出引脚、1.8V电压输入引脚分别经第十电容、第六电容、第七电容、第五电容接地；所述USB中继器芯片的晶振输入引脚和晶振输出引脚分别经第八电容和第九电容接地，且晶振输入引脚和晶振输出引脚之间连接有并联的晶体振荡器和第一电阻；所述第一USB连接头的电源正5V引脚和第二USB连接头的电源正5V引脚分别经第一电容和第四电容接地。

6.一种USB连接装置，其特征在于，包括USB线材主体、位于该USB线材主体两端的第一USB连接头和第二USB连接头，以及位于USB线材主体中的USB中继器芯片；

所述USB线材主体包括第一USB线材主体和第二USB线材主体，所述USB中继器芯片包括上游端口和多个下游端口，所述第一USB连接头焊接第一USB线材主体的一端，所述第一USB线材主体的另一端焊接所述USB中继器芯片的上游端口，USB中继器芯片的下游端口其中之一连接第二USB线材主体的一端；第二USB线材主体的另一端焊接第二USB连接头。