CN205809628U - 基于pd3.0协议的usb功率组态设定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于PD3.0协议的USB功率组态设定装置，包括电流源、第一开关阵列、电阻阵列和处理模块，电流源、第一开关阵列、电阻阵列依次连接，处理模块与第一开关阵列连接；电流源用于产生电流并通过第一开关阵列输出至电阻阵列，电阻阵列根据电流产生若干个检测电压信号，该检测电压信号经过第一开关阵列全部输出至处理模块，以使该处理模块根据该检测电压信号得到相应的若干个电流值信号。本实用新型有利于通用化设计，通过电阻阵列产生多个检测电压信号，处理模块根据检测电压信号处理得到多个电流值，电阻阵列可以由设计人员自由配置，实现支持不同功率组态的PD设备，简单易用，成本低。

Description

基于PD3.0协议的USB功率组态设定装置

技术领域

本实用新型涉及USB电力传输技术领域和产品通用化技术领域，尤其涉及基于PD3.0协议的USB功率组态设定装置。

背景技术

随着电子技术的发展，USB接口在电子设备中的角色也发生了演变。USB接口在诞生初期，以数据传输为主要功能，附带极其有限的供电能力。然而现在，USB在电力传输上已上升到与数据传输同等重要的地位。USB逐渐成为电子设备的一个标准配置接口。每天，数以万计的电子产品通过USB接口获取电能。USB的PD协议的诞生，标志着USB电力传输跨进了一个新的旅程，更大的传输功率，更广阔的应用领域。

USB的PD3.0协议支持多种功率组态，支持5V、9V、15V和20V四种电压，每种电压有各自对应的最大电流，5V、9V和15V的最大电流为3A，20V的最大电流为5A。然而，并不是所有USB PD的供电设备都能够提供协议规定的全部电压和电流，取决于供电来源、稳压器特性以及受电设备需求等多重因素。例如，一款小轿车的车载充电器，电源来自13V左右的电平，通常只需给手机和平板等便携式设备供电，5V和9V两种电压就已经覆盖了绝大部分的应用需求；而对于连接市电的USB电插排，其应用需求则更为广泛，很有可能就要全支持上述四种电压。

基于PD3.0协议的USB设备对功率组态的需求多种多样，针对每一种功率组态定制PD控制芯片显然是不可行，即使通过存储器烧码的方式设定功率组态，也会对生产管理和产品管理带来极大的不便。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供基于PD3.0协议的USB功率组态设定装置，其采用通用化设计，灵活易用。

本实用新型的目的采用以下技术方案实现：

基于PD3.0协议的USB功率组态设定装置，其特征在于，包括电流源、第一开关阵列、电阻阵列和处理模块，所述电流源、第一开关阵列、电阻阵列依次连接，处理模块与第一开关阵列连接；所述电流源用于产生电流并通过第一开关阵列输出至电阻阵列，所述电阻阵列根据电流产生若干个检测电压信号，该检测电压信号经过第一开关阵列全部输出至处理模块，以使该处理模块根据该检测电压信号得到相应的若干个电流值信号。

优选的，所述处理模块包括第二开关阵列、参考电压阵列、比较电路、判断识别电路，所述参考电压阵列、第二开关阵列、比较电路和判断识别电路依次连接，比较电路与第一开关阵列连接；参考电压阵列用于产生若干个参考电压信号，并通过第二开关阵列将参考电压信号发送至比较电路；所述比较电路用于接收检测电压信号，并根据检测电压信号和参考电压信号进行处理得到结果信号，发送结果信号至判断识别电路，使判断识别电路根据结果信号得到若干个电流值信号。

优选的，所述第一开关阵列包括开关S1、开关S2、开关S3、开关S4；电阻阵列包括电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，第二开关阵列包括若干个开关SM，参考电压阵列包括参考电压源以及若干个电阻Rm，比较电路为一比较器，判断识别电路为数字电路；电阻Rm的数量＝开关SM的数量+1；

若干个电阻Rm之间依次连接形成串联支路，该串联支路的一端连接参考电压源，另一端接地；任意两个电阻Rm之间分别连接一个开关SM的一端，所有开关SM的另一端均与比较器的反相输入端连接；电阻R1的一端连接开关S1的一端，电阻R2的一端连接开关S2的一端，电阻R3的一端连接开关S3的一端，电阻R4的一端连接开关S4的一端，电阻R1的另一端、电阻R2的另一端、电阻R3的另一端和电阻R4的另一端均接地，开关S1的另一端、开关S2的另一端、开关S3的另一端和开关S4的另一端均与比较器的正相输入端连接，比较器的输出端连接数字电路。

优选的，所述第一开关阵列包括开关S1、开关S2、开关S3、开关S4；电阻阵列包括电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，所述处理模块包括AD转换器和数字电路，所述电阻R1的一端连接开关S1的一端，电阻R2的一端连接开关S2的一端，电阻R3的一端连接开关S3的一端，电阻R4的一端连接开关S4的一端，电阻R1的另一端、电阻R2的另一端、电阻R3的另一端和电阻R4的另一端均接地，开关S1的另一端、开关S2的另一端、开关S3的另一端和开关S4的另一端均与AD转换器的输入端连接，AD转换器的输出端与数字电路连接。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型有利于产品的通用化设计，通过电阻阵列产生多个检测电压信号，处理模块根据检测电压信号处理得到多个电流值，电阻阵列可以由设计人员自由配置，实现支持不同功率组态的PD设备，简单易用，成本低。

附图说明

图1为本实用新型的模块结构图；

图2为本实用新型的实施例一的电路结构图；

图3为本实用新型的实施例二的电路结构图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：

参见图1，本实用新型提供一种基于PD3.0协议的USB功率组态设定装置，其包括电流源、第一开关阵列、电阻阵列和处理模块，所述电流源、第一开关阵列、电阻阵列依次连接，处理模块与第一开关阵列连接；所述电流源用于产生电流并通过第一开关阵列输出至电阻阵列，所述电阻阵列根据电流产生若干个检测电压信号，该检测电压信号经过第一开关阵列全部输出至处理模块，以使该处理模块根据该检测电压信号得到相应的若干个电流值信号。

电阻阵列由多个电阻组成，可分别对应USB PD设备的多种电压，电阻阻值的大小对应该电压的电流大小，电流源产生的电流通过第一开关阵列的通路控制，先后流经电阻阵列的不同电阻，产生不同时刻的多个检测电压信号，处理模块根据多个检测电压信号进处理，得到对应的多个电流值信号。

实施例一：

参见图2，本实施例的处理模块包括第二开关阵列、参考电压阵列、比较电路、判断识别电路，所述参考电压阵列、第二开关阵列、比较电路和判断识别电路依次连接，比较电路与第一开关阵列连接；参考电压阵列用于产生若干个参考电压信号(VR_1至VR_M)，并通过第二开关阵列将参考电压信号VR发送至比较电路；比较电路用于接收检测电压信号VSEN，并根据检测电压信号和参考电压信号进行处理得到结果信号，发送结果信号至判断识别电路，使判断识别电路根据结果信号得到若干个电流值信号。

参考电压阵列由多个参考电压组成，假如为M个参考电压，生成M个参考电压信号，而电阻矩阵具有N个电阻，生成N个检测电压信号，比较电路将每一个检测电压信号都跟M个参考电压信号进行比较，之后输出结果信号，判断识别电路根据结果信号得到对应于N个检测电压信号的电流值，即N组功率组态。M的数值决定能设定的电流挡位的细分精度。

具体的，第一开关阵列包括开关S1、开关S2、开关S3、开关S4；电阻阵列包括电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，第二开关阵列包括若干个开关SM，参考电压阵列包括参考电压源VREF以及若干个电阻Rm，比较电路为一比较器，判断识别电路为数字电路；电阻Rm的数量＝开关SM的数量+1；

若干个电阻Rm之间依次连接形成串联支路，该串联支路的一端连接参考电压源VREF，另一端接地；任意两个电阻Rm之间分别连接一个开关SM的一端，所有开关SM的另一端均与比较器的反相输入端连接；电阻R1的一端连接开关S1的一端，电阻R2的一端连接开关S2的一端，电阻R3的一端连接开关S3的一端，电阻R4的一端连接开关S4的一端，电阻R1的另一端、电阻R2的另一端、电阻R3的另一端和电阻R4的另一端均接地，开关S1的另一端、开关S2的另一端、开关S3的另一端和开关S4的另一端均与比较器的正相输入端连接，比较器的输出端连接数字电路。

电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4分别对应5V、9V、15V和20V的电流值。第一开关阵列用于控制电流源产生的电流，在不同时刻分别流向电阻阵列的4个电阻，产生4个检测电压信号VSEN。参考电压源VREF经过串联支路分压产生多个参考电压信号VR，比较器实现4个不同时刻的检测电压信号VSEN分别跟所有的参考电压信号VR进行比较得到结果信号，数字电路根据结果信号判断出4个检测电压信号分别坐落在哪个电压区间，从而识别出各个电压所对应的电流值。数字电路和比较器的处理过程为现有技术。

实施例二：

参见图3，本实施例与实施例一的区别在于处理模块包括AD转换器和数字电路，电阻R1的一端连接开关S1的一端，电阻R2的一端连接开关S2的一端，电阻R3的一端连接开关S3的一端，电阻R4的一端连接开关S4的一端，电阻R1的另一端、电阻R2的另一端、电阻R3的另一端和电阻R4的另一端均接地，开关S1的另一端、开关S2的另一端、开关S3的另一端和开关S4的另一端均与AD转换器的输入端连接，AD转换器的输出端与数字电路连接。

AD转换器将4个检测电压信号VSEN分别转换成数字信号DATA，数字电路根据数字信号DATA识别出各检测电压信号所对应的电流值信号。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.基于PD3.0协议的USB功率组态设定装置，其特征在于，包括电流源、第一开关阵列、电阻阵列和处理模块，所述电流源、第一开关阵列、电阻阵列依次连接，处理模块与第一开关阵列连接；所述电流源用于产生电流并通过第一开关阵列输出至电阻阵列，所述电阻阵列根据电流产生若干个检测电压信号，该检测电压信号经过第一开关阵列全部输出至处理模块，以使该处理模块根据该检测电压信号得到相应的若干个电流值信号。

2.如权利要求1所述的基于PD3.0协议的USB功率组态设定装置，其特征在于，所述处理模块包括第二开关阵列、参考电压阵列、比较电路、判断识别电路，所述参考电压阵列、第二开关阵列、比较电路和判断识别电路依次连接，比较电路与第一开关阵列连接；参考电压阵列用于产生若干个参考电压信号，并通过第二开关阵列将参考电压信号发送至比较电路；所述比较电路用于接收检测电压信号，并根据检测电压信号和参考电压信号进行处理得到结果信号，发送结果信号至判断识别电路，使判断识别电路根据结果信号得到若干个电流值信号。

3.如权利要求2所述的基于PD3.0协议的USB功率组态设定装置，其特征在于，所述第一开关阵列包括开关S1、开关S2、开关S3、开关S4；电阻阵列包括电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，第二开关阵列包括若干个开关SM，参考电压阵列包括参考电压源以及若干个电阻Rm，比较电路为一比较器，判断识别电路为数字电路；电阻Rm的数量＝开关SM的数量+1；

若干个电阻Rm之间依次连接形成串联支路，该串联支路的一端连接参考电压源，另一端接地；任意两个电阻Rm之间分别连接一个开关SM的一端，所有开关SM的另一端均与比较器的反相输入端连接；电阻R1的一端连接开关S1的一端，电阻R2的一端连接开关S2的一端，电阻R3的一端连接开关S3的一端，电阻R4的一端连接开关S4的一端，电阻R1的另一端、电阻R2的另一端、电阻R3的另一端和电阻R4的另一端均接地，开关S1的另一端、开关S2的另一端、开关S3的另一端和开关S4的另一端均与比较器的正相输入端连接，比较器的输出端连接数字电路。

4.如权利要求1所述的基于PD3.0协议的USB功率组态设定装置，其特征在于，所述第一开关阵列包括开关S1、开关S2、开关S3、开关S4；电阻阵列包括电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，所述处理模块包括AD转换器和数字电路，所述电阻R1的一端连接开关S1的一端，电阻R2的一端连接开关S2的一端，电阻R3的一端连接开关S3的一端，电阻R4的一端连接开关S4的一端，电阻R1的另一端、电阻R2的另一端、电阻R3的另一端和电阻R4的另一端均接地，开关S1的另一端、开关S2的另一端、开关S3的另一端和开关S4的另一端均与AD转换器的输入端连接，AD转换器的输出端与数字电路连接。