CN205692121U - 一种usb共享机柜的节能控制usb端口 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种USB共享机柜的节能控制USB端口，控制器的I/O脚分别通过串联电阻R3和R4连接至NPN三极管Q2和Q3的基极，在节点处分别下拉电阻R5和R6到数字地；Q3集电极串联电阻到5V电源，节点处连接至Q1的栅极，Q1的源极接5V电源，Q1的漏极连接至USB端口上的电源脚；Q2集电极串联电阻到3.3V，节点处连接到U1的OE脚，U1的VCC、S脚连接至3.3V，并连接滤波电容C1，U1的D+/D‑连接至USB输入信号，U1的GND连接至数字地，HSD1‑、HSD1+为悬空脚，HSD2‑连接至USB端口的D‑脚，HSD2+连接至USB端口的D‑脚，USB端口的GND脚连接至数字地。通过上述方式，本实用新型能够仅打开需要共享的USB设备的电源，节约能源；提高单台设备支持的USB端口数量；节约USB设备使用者的工作时间。
Description
技术领域
本实用新型涉及USB管理设备领域，特别是涉及一种USB共享机柜的节能控制USB端口。
背景技术
现有的网络共享USB端口技术均采用开源组织的USB/IP或USB OVER NETWORK软件，要共享的USB设备需要全部插在电脑端口上或者插在嵌入式设备上，数量也有一定限制，支持端口数量较少且插在端口上的所有设备均为常在线，暂无对要共享的USB端口开关控制技术；除非物理拔除，否则USB设备实时在线，耗电且占用USB总线速度；现有的一条USB总线最多可连接127个设备，且仅支持4级USB HUB,所以单台支持的能共享的USB端口数量极为有限，USB设备较多时，需要经常拔插USB设备；如果USB设备枚举出现问题，需要人手动拔插USB设备。
实用新型内容
本实用新型主要解决的技术问题是提供一种USB共享机柜的节能控制USB端口，能够仅打开需要共享的USB设备的电源，节约能源，降低USB设备散发的热量；提高单台设备可支持的USB端口数量；无须人力对USB设备拔插，节约USB设备使用者的工作时间。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种USB共享机柜的节能控制USB端口，包括：控制器、P沟道MOS管Q1、NPN三极管Q2、NPN三极管Q3、高速电子开关U1、USB信号线、USB端口、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、5V电源和3.3V电源；所述高速电子开关U1上设有VCC脚、S脚、D+脚、D-脚、GND脚、OE脚、HSD1+脚、HSD1-脚、HSD2+脚和HSD2-脚；所述USB端口上设有GND、D+、D-和VBUS脚；所述控制器上的I/O脚通过串联电阻R3连接至NPN三极管Q2的基级，在节点处下拉电阻R5到数字地，NPN三极管Q2集电极串联电阻R1到3.3V电源，节点处连接到高速电子开关U1的OE脚，高速电子开关U1的VCC脚、S脚连接至3.3V电源，并连接电容C1，高速电子开关U1的D+脚、D-脚连接至USB信号线，高速电子开关U1的GND脚连接至数字地，高速电子开关U1的HSD1-脚、HSD1+脚为悬空脚，高速电子开关U1的HSD2-脚连接至USB端口的D-脚，高速电子开关U1的HSD2+脚连接至USB端口的D-脚，USB端口的GND脚连接至数字地；所述控制器上的I/O脚通过串联电阻R4连接至NPN三极管Q3的基级，在节点处下拉电阻R6到数字地，NPN三极管Q3集电极串联电阻R2到5V电源，节点处连接至P沟道MOS管Q1的栅极，P沟道MOS管Q1的源极接5V电源，P沟道MOS管Q1的漏极连接至USB端口上的VBUS脚。
优选的，所述P沟道MOS管Q1的型号为AOD3415，当Ug–Us >0时导通；所述NPN三极管Q2、NPN三极管Q3的型号均为PMBT3904，高电平时导通；所述高速电子开关U1的型号为SGM7227，S脚与OE脚为高电平时USB信号与HSD1导通，S脚高OE脚为低电平时USB信号与HSD2导通；所述电阻R1、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6均为10k电阻，电阻R2为100K电阻；所述电容C1为0.1uF滤波电容。
本实用新型的有益效果是：本实用新型在需要使用某个USB设备时，只需打开该设备所在的端口号，该设备就能通过网络共享至本机，使用完成后关闭端口设备就会移除，要被共享的USB设备无需常在线，仅在通过USB/IP使用某USB设备时，系统才打开该设备所在端口的电源和信号连接；使用电子开关的方式使端口上的设备无须物理插拔。
附图说明
图1是本实用新型一种USB共享机柜的节能控制USB端口的原理图；
图2是所示一种USB共享机柜的节能控制USB端口的工作状态的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1和图2，本实用新型实施例包括：
一种USB共享机柜的节能控制USB端口，包括：控制器、P沟道MOS管Q1、NPN三极管Q2、NPN三极管Q3、高速电子开关U1、USB信号线、USB端口、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、5V电源和3.3V电源；所述P沟道MOS管Q1的型号为AOD3415，当Ug–Us>0时导通；所述NPN三极管Q2、NPN三极管Q3的型号均为PMBT3904，高电平时导通；所述高速电子开关U1的型号为SGM7227，S脚与OE脚为高电平时USB信号与HSD1导通，S脚高OE脚为低电平时USB信号与HSD2导通；所述电阻R1、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6均为10k电阻，电阻R2为100K电阻；所述电容C1为0.1uF滤波电容；所述高速电子开关U1上设有VCC脚、S脚、D+脚、D-脚、GND脚、OE脚、HSD1+脚、HSD1-脚、HSD2+脚和HSD2-脚；所述USB端口上设有GND、D+、D-和VBUS脚。
所述控制器上的I/O脚通过串联电阻R3连接至NPN三极管Q2的基级，在节点处下拉电阻R5到数字地，NPN三极管Q2集电极串联电阻R1到3.3V电源，节点处连接到高速电子开关U1的OE脚，高速电子开关U1的VCC脚、S脚连接至3.3V电源，并连接电容C1，高速电子开关U1的D+脚、D-脚连接至USB信号线，高速电子开关U1的GND脚连接至数字地，高速电子开关U1的HSD1-脚、HSD1+脚为悬空脚，高速电子开关U1的HSD2-脚连接至USB端口的D-脚，高速电子开关U1的HSD2+脚连接至USB端口的D-脚，USB端口的GND脚连接至数字地；所述控制器上的I/O脚通过串联电阻R4连接至NPN三极管Q3的基级，在节点处下拉电阻R6到数字地，NPN三极管Q3集电极串联电阻R2到5V电源，节点处连接至P沟道MOS管Q1的栅极，P沟道MOS管Q1的源极接5V电源，P沟道MOS管Q1的漏极连接至USB端口上的VBUS脚。
如图2所示，工作状态时，若干个客户端通过路由器与服务器进行数据交换，服务器与控制器直接进行串口通信，控制器发送控制信号至USB端口，USB端口发送USB信号至服务器。
客户端1要使用USB端口1上设备时，客户端1发起打开1号USB端口命令，通过TCP通信，服务器接收到打开命令之后，串口通知控制器打开1号USB端口，此时控制器管脚产生高电平，使得NPN三极管Q3导通，此时P沟道MOS管Q1的G极由高电平变成低电平状态，使得导通条件成立，Q1的S极电流流向Q1的D极，此时就产生了USB端口上的5V供电。在控制器管脚产生高电平的同时，NPN三极管Q2也导通，此时的高速电子开关U1的OE脚上的电平由高电平转变为低电平，此时USB的DM\DP信号线由原先与HSD1-与HSD1+切换至HSD2-与HSD2+，此时1号USB端口上的电源及USB信号全部接通，1号端口上的设备将枚举至服务器，服务器与客户端直接采用USB/IP技术将1号端口上的设备虚拟至客户端1，实现USB设备的网络共享。客户端1在使用完1号USB端口后，关闭1号端口。首先客户端1发起关闭端口命令，服务器在接收到命令后通知控制器切断1号端口电源及信号，此时USB设备相当于被物理拔出。
多个客户端使用USB端口上的多个设备时，例如客户端2使用USB端口1和2，客户端3使用USB端口3、4、5。客户端2发起请求打开USB端口1和2，客户端3发起请求打开USB端口3、4、5，此时服务器首先接收到客户端2打开1号端口请求，服务器打开并共享1号端口至客户端2，紧接着处理客户端2的打开2号端口请求，服务器打开并共享2号端口至客户端2。再收到客户端3的打开端口请求后，服务器依次处理客户端3的打开端口请求。
本实用新型当服务器端接收到对某个端口共享命令后，仅对该端口操作，加电并打开USB通道，服务器枚举成功USB设备之后再通过网络将此USB设备共享至目标客户端。通过USB/IP访问网络USB设备时，该设备无线与服务器的USB端口常连接，从而降低功耗，减少了USB设备的发热量；能够实现远程打开关闭USB端口，无须物理插拔USB设备，达到物理拔插效果，提高了USB设备使用者的工作效率，同时也提高了USB端口和USB设备的使用寿命。一条USB总线最多可支持127个设备，且对于USB集线器最多可支持4级，在本实用新型设计方案中，采用高速电子开关SGM7227控制HUB及USB端口，使单条USB总线最多可支持343个USB端口，通过USB电子开关技术，能够使得单条USB总线可对外的USB端口数量得到大大提高。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (2)
1.一种USB共享机柜的节能控制USB端口，其特征在于，包括：控制器、P沟道MOS管Q1、NPN三极管Q2、NPN三极管Q3、高速电子开关U1、USB信号线、USB端口、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、5V电源和3.3V电源；所述高速电子开关U1上设有VCC脚、S脚、D+脚、D-脚、GND脚、OE脚、HSD1+脚、HSD1-脚、HSD2+脚和HSD2-脚；所述USB端口上设有GND、D+、D-和VBUS脚；所述控制器上的I/O脚通过串联电阻R3连接至NPN三极管Q2的基级，在节点处下拉电阻R5到数字地，NPN三极管Q2集电极串联电阻R1到3.3V电源，节点处连接到高速电子开关U1的OE脚，高速电子开关U1的VCC脚、S脚连接至3.3V电源，并连接电容C1，高速电子开关U1的D+脚、D-脚连接至USB信号线，高速电子开关U1的GND脚连接至数字地，高速电子开关U1的HSD1-脚、HSD1+脚为悬空脚，高速电子开关U1的HSD2-脚连接至USB端口的D-脚，高速电子开关U1的HSD2+脚连接至USB端口的D-脚，USB端口的GND脚连接至数字地；所述控制器上的I/O脚通过串联电阻R4连接至NPN三极管Q3的基级，在节点处下拉电阻R6到数字地，NPN三极管Q3集电极串联电阻R2到5V电源，节点处连接至P沟道MOS管Q1的栅极，P沟道MOS管Q1的源极接5V电源，P沟道MOS管Q1的漏极连接至USB端口上的VBUS脚。
2.根据权利要求1所述的一种USB共享机柜的节能控制USB端口，其特征在于：所述P沟道MOS管Q1的型号为AOD3415，当Ug–Us >0时导通；所述NPN三极管Q2、NPN三极管Q3的型号均为PMBT3904，高电平时导通；所述高速电子开关U1的型号为SGM7227，S脚与OE脚为高电平时USB信号与HSD1导通，S脚高OE脚为低电平时USB信号与HSD2导通；所述电阻R1、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6均为10k电阻，电阻R2为100K电阻；所述电容C1为0.1uF滤波电容。
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