CN210983124U - Usb电源控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及USB充电技术领域，公开了一种USB电源控制电路，包括USB充电端口控制器和电源开关，通过在相邻端口承载高负载时提供较低电流限值来支持端口电源管理；输入电流调整单元，输入电流调整单元用于将USB电源的输入电流进行调整，以使调整后的电流输出至USB充电端口控制器和电源开关；输出电流调整单元，输出电流调整单元用于将USB充电端口控制器和电源开关输出的电流调整为稳定的5V电压输出至USB供电接口；从而解决了USB电缆较长时USB电源充电会出现明显的压降的问题。

Description

USB电源控制电路

技术领域

本实用新型涉及USB充电技术领域，具体涉及一种USB电源控制电路。

背景技术

USB电源控制电路设计通常采用SW4603E等较简单的仅可进行USB限流及控制USB网络通断功能的芯片进行设计。WS4603集成有限流功能可以限制涌入的容性负载浪涌电流，过载电流和短路电流，以保护电源；同时还集成了反向保护功能，以消除设备关闭时流过开关的任何反向电流。输出自动放电，而器件关闭则使输出电压迅速关闭。热关断功能可以保护器件和负载。

该电路符合基本USB功能，但对于某些特殊情况不能进行较好的处理。例如USB电缆较长时，USB功能在快速充电便携式设备时会出现明显的压降，以至于影响USB及主机正常功能的使用等。

公布号CN105739663A的专利公布了一种USB电源控制电路，应用一电子设备中，包括USB接口单元、主板、开关单元及控制单元。USB接口单元包括电源端VBUS及接地端GND。开关单元与主板连接，电源端VBUS与开关单元连接。电源端VBUS在开关单元导通时从主板获取给USB接口单元供电的电源。控制单元与电源端VBUS及开关单元连接。控制单元根据电源端VBUS的高电平信号控制开关单元导通，还根据电源端VBUS的低电平信号控制开关单元断开。

上述技术方案是用于解决插接于电脑的USB接口在与外围设备连接时通过电脑的主板进行供电，当USB接口出现短路时，防止电源端将主板的电平拉低而损坏主板。并不适用于解决USB电缆较长时USB电源充电会出现明显的压降的问题。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供USB电源控制电路，解决USB电缆较长时USB电源充电会出现明显的压降的问题。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：提供USB电源控制电路，包括

USB充电端口控制器和电源开关，通过在相邻端口承载高负载时提供较低电流限值来支持端口电源管理；

输入电流调整单元，所述输入电流调整单元用于将USB电源的输入电流进行调整，以使调整后的电流输出至所述USB充电端口控制器和电源开关；

输出电流调整单元，所述输出电流调整单元用于将所述USB充电端口控制器和电源开关输出的电流调整为稳定的5V电压输出至USB供电接口。

进一步地，所述输入电流调整单元包括三极管Q1、Q2、Q3、Q4以及Q5，电容C1和C2，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R1008、R1097以及R1010；所述电阻R1的一端接USB电源的端子，所述电阻R1的另一端分别连接所述三极管Q1的集电极和所述电阻R4的一端，所述电阻R2的一端连接USB电源的端子，所述电阻R2的另一端分别连接所述电阻R3的一端和所述三极管Q2的集电极，所述电阻R3的另一端和所述电阻R4的另一端相连后接电源3.3V，所述三极管Q1的基极分别连接所述电阻R5的一端和所述电阻R8的一端，所述电阻R5的另一端与所述三极管Q1的基极相连后接地，所述三极管Q2的基极分别连接所述电阻R6的一端和所述电阻R7的一端，所述电阻R6的另一端与所述三极管Q2的发射极相连后接地，所述电阻R8的另一端分别连接所述电阻R14的一端和所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚9，所述电阻R7的另一端分别连接所述电阻R13的一端和所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚13，所述电阻R15的一端连接USB电源的端子，所述电阻R15的另一端分别连接所述三极管Q3的基极和所述电阻R1008的一端，所述电阻R1008的另一端和所述三极管Q3的发射极相连后接地，所述三极管Q3的集电极分别连接所述电阻R10的一端和所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚7，所述电阻R16的一端连接USB电源的端子，所述电阻R16的另一端分别连接所述电阻R17的一端和所述三极管Q4的基极，所述电阻R17的另一端和所述三极管Q4的发射极相连后接地，所述三极管Q4的集电极分别连接所述电阻R9的一端和所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚8，所述电阻R1097的一端连接USB电源的端子，所述电阻R1097的另一端分别连接所述电阻R1010的一端和所述三极管Q5的基极，所述电阻R1010的另一端和所述三极管Q5的发射极相连后接地，所述三极管Q5的集电极分别连接所述电阻R12的一端和所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚5，所述电容C1和C2并联后的一端接地，所述电容C1和C2并联后的另一端分别接USB电源的输入电压5V和所述电阻R9的另一端，所述电阻R9的另一端与所述电阻R10、R11、R12、R13、R14的另一端相连后接所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚1。

进一步地，所述输出电流调整单元包括电感FB1，电阻R18和R19，电容C3和C4；所述电感FB1的一端连接所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚12，所述电阻R18的一端连接所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚15，所述电阻R19的一端连接所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚16，所述电容C3和所述电容C4并联后的一端连接所述电感FB1的另一端后接USB供电接口的电源端以输出电压5V，所述电阻R18的另一端和所述电阻R19的另一端相连后，分别连接所述电容C3和所述电容C4并联后的另一端和接地。

进一步地，所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚4接USB电源的端子，所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚14和引脚17相连后接地，所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚11接USB供电接口的数据线负极输入端，所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚10接USB供电接口的数据线正极输入端，所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚2接USB供电接口的数据线负极输出端，所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚3接USB供电接口的数据线正极输出端。

进一步地，所述USB充电端口控制器和电源开关为TP2549-Q1芯片。

进一步地，所述三极管Q1、Q2、Q3、Q4以及Q5为NPN型。

进一步地，所述三极管Q1和Q2的型号为SST3904HZGT116。

进一步地，所述三极管Q3、Q4以及Q5的型号为KRC106S。

进一步地，所述电容C1为10微法，所述电容C2为100纳法。

进一步地，所述电容C3为220微法，所述电容C4为100纳法。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于，本实用新型提供的USB电源控制电路，通过输入电流调整单元对USB电源的输入电流进行调整，将调整后的电流输出至USB充电端口控制器和电源开关，通过USB充电端口控制器和电源开关具有的在相邻端口承载高负载时提供较低电流限值来支持端口电源管理功能，使得USB充电端口控制器和电源开关输出的电流，经过输出电流调整单元调整为稳定的5V电压输出至USB供电接口，从而解决了USB电缆较长时USB电源充电会出现明显的压降的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的USB电源控制电路的功能组成框图。

图2是本实用新型实施例提供的USB电源控制电路的电路原理图。

上述图中的标记为U1、USB充电端口控制器和电源开关U1；2、输入电流调整单元；3、输出电流调整单元。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以下结合附图与具体实施例，对本实用新型的技术方案做详细的说明。

如图1至图2所示，为本实用新型提供的较佳实施例。

参照图1，本实施例提供的USB电源控制电路，包括USB充电端口控制器和电源开关U1，通过在相邻端口承载高负载时提供较低电流限值来支持端口电源管理；输入电流调整单元2，输入电流调整单元2用于将USB电源的输入电流进行调整，以使调整后的电流输出至USB充电端口控制器和电源开关U1；输出电流调整单元3，输出电流调整单元3用于将USB充电端口控制器和电源开关U1输出的电流调整为稳定的5V电压输出至USB供电接口。

上述技术方案提供的USB电源控制电路，通过输入电流调整单元2对USB电源的输入电流进行调整，将调整后的电流输出至USB充电端口控制器和电源开关U1，通过USB充电端口控制器和电源开关U1具有的在相邻端口承载高负载时提供较低电流限值来支持端口电源管理功能，使得USB充电端口控制器和电源开关U1输出的电流，经过输出电流调整单元3调整为稳定5V电压输出至USB供电接口，从而解决了USB电缆较长时USB电源充电会出现明显的压降的问题。

作为本实施例的一种实施方式，参照图2，输入电流调整单元2包括三极管Q1、Q2、Q3、Q4以及Q5，电容C1和C2，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R1008、R1097以及R1010；电阻R1的一端接USB电源的端子，电阻R1的另一端分别连接三极管Q1的集电极和电阻R4的一端，电阻R2的一端连接USB电源的端子，电阻R2的另一端分别连接电阻R3的一端和三极管Q2的集电极，电阻R3的另一端和电阻R4的另一端相连后接电源3.3V，三极管Q1的基极分别连接电阻R5的一端和电阻R8的一端，电阻R5的另一端与三极管Q1的基极相连后接地，三极管Q2的基极分别连接电阻R6的一端和电阻R7的一端，电阻R6的另一端与三极管Q2的发射极相连后接地，电阻R8的另一端分别连接电阻R14的一端和USB充电端口控制器和电源开关U1的引脚9，电阻R7的另一端分别连接电阻R13的一端和USB充电端口控制器和电源开关U1的引脚13，电阻R15的一端连接USB电源的端子，电阻R15的另一端分别连接三极管Q3的基极和电阻R1008的一端，电阻R1008的另一端和三极管Q3的发射极相连后接地，三极管Q3的集电极分别连接电阻R10的一端和USB充电端口控制器和电源开关U1的引脚7，电阻R16的一端连接USB电源的端子，电阻R16的另一端分别连接电阻R17的一端和三极管Q4的基极，电阻R17的另一端和三极管Q4的发射极相连后接地，三极管Q4的集电极分别连接电阻R9的一端和USB充电端口控制器和电源开关U1的引脚8，电阻R1097的一端连接USB电源的端子，电阻R1097的另一端分别连接电阻R1010的一端和三极管Q5的基极，电阻R1010的另一端和三极管Q5的发射极相连后接地，三极管Q5的集电极分别连接电阻R12的一端和USB充电端口控制器和电源开关U1的引脚5，电容C1和C2并联后的一端接地，电容C1和C2并联后的另一端分别接USB电源的输入电压5V和电阻R9的另一端，电阻R9的另一端与电阻R10、R11、R12、R13、R14的另一端相连后接USB充电端口控制器和电源开关U1的引脚1。

作为本实施例的一种实施方式，参照图2，输出电流调整单元3包括电感FB1，电阻R18和R19，电容C3和C4；电感FB1的一端连接USB充电端口控制器和电源开关U1的引脚12，电阻R18的一端连接USB充电端口控制器和电源开关U1的引脚15，电阻R19的一端连接USB充电端口控制器和电源开关U1的引脚16，电容C3和电容C4并联后的一端连接电感FB1的另一端后接USB供电接口的电源端以输出电压5V，电阻R18的另一端和电阻R19的另一端相连后，分别连接电容C3和电容C4并联后的另一端和接地。

具体地，参照图2，USB充电端口控制器和电源开关U1的引脚4接USB电源的端子，USB充电端口控制器和电源开关U1的引脚14和引脚17相连后接地，USB充电端口控制器和电源开关U1的引脚11接USB供电接口的数据线负极输入端，USB充电端口控制器和电源开关U1的引脚10接USB供电接口的数据线正极输入端，USB充电端口控制器和电源开关U1的引脚2接USB供电接口的数据线负极输出端，USB充电端口控制器和电源开关U1的引脚3接USB供电接口的数据线正极输出端。

优选地，USB充电端口控制器和电源开关U1为TP2549-Q1芯片，该芯片具有两个可选的可编程电流限制，通过提供一个较低的电流限制来支持端口电源管理，该电流限制可在相邻端口承受重负载时使用。这在具有多个端口和上游电源无法同时向所有端口提供全电流的系统中非常重要，该芯片还集成了对输出电源端的短路保护和防静电干扰保护。

优选地，三极管Q1、Q2、Q3、Q4以及Q5为NPN型。

优选地，三极管Q1和Q2的型号为SST3904HZGT116。

优选地，三极管Q3、Q4以及Q5的型号为KRC106S。

优选地，电容C1为10微法，电容C2为100纳法。

优选地，电容C3为220微法，电容C4为100纳法。

以上对本实用新型的实施例进行了详细的说明，但本实用新型的创造并不限于本实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下，还可以做出许多同等变型或替换，这些同等变型或替换均包含在本申请的权利要求所限定的保护范围内。

Claims (10)

1.USB电源控制电路，其特征在于，包括

USB充电端口控制器和电源开关，通过在相邻端口承载高负载时提供较低电流限值来支持端口电源管理；

输入电流调整单元，所述输入电流调整单元用于将USB电源的输入电流进行调整，以使调整后的电流输出至所述USB充电端口控制器和电源开关；

输出电流调整单元，所述输出电流调整单元用于将所述USB充电端口控制器和电源开关输出的电流调整为稳定的5V电压输出至USB供电接口。

2.根据权利要求1所述的USB电源控制电路，其特征在于，所述输入电流调整单元包括三极管Q1、Q2、Q3、Q4以及Q5，电容C1和C2，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R1008、R1097以及R1010；所述电阻R1的一端接USB电源的端子，所述电阻R1的另一端分别连接所述三极管Q1的集电极和所述电阻R4的一端，所述电阻R2的一端连接USB电源的端子，所述电阻R2的另一端分别连接所述电阻R3的一端和所述三极管Q2的集电极，所述电阻R3的另一端和所述电阻R4的另一端相连后接电源3.3V，所述三极管Q1的基极分别连接所述电阻R5的一端和所述电阻R8的一端，所述电阻R5的另一端与所述三极管Q1的基极相连后接地，所述三极管Q2的基极分别连接所述电阻R6的一端和所述电阻R7的一端，所述电阻R6的另一端与所述三极管Q2的发射极相连后接地，所述电阻R8的另一端分别连接所述电阻R14的一端和所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚9，所述电阻R7的另一端分别连接所述电阻R13的一端和所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚13，所述电阻R15的一端连接USB电源的端子，所述电阻R15的另一端分别连接所述三极管Q3的基极和所述电阻R1008的一端，所述电阻R1008的另一端和所述三极管Q3的发射极相连后接地，所述三极管Q3的集电极分别连接所述电阻R10的一端和所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚7，所述电阻R16的一端连接USB电源的端子，所述电阻R16的另一端分别连接所述电阻R17的一端和所述三极管Q4的基极，所述电阻R17的另一端和所述三极管Q4的发射极相连后接地，所述三极管Q4的集电极分别连接所述电阻R9的一端和所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚8，所述电阻R1097的一端连接USB电源的端子，所述电阻R1097的另一端分别连接所述电阻R1010的一端和所述三极管Q5的基极，所述电阻R1010的另一端和所述三极管Q5的发射极相连后接地，所述三极管Q5的集电极分别连接所述电阻R12的一端和所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚5，所述电容C1和C2并联后的一端接地，所述电容C1和C2并联后的另一端分别接USB电源的输入电压5V和所述电阻R9的另一端，所述电阻R9的另一端与所述电阻R10、R11、R12、R13、R14的另一端相连后接所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚1。

3.根据权利要求1所述的USB电源控制电路，其特征在于，所述输出电流调整单元包括电感FB1，电阻R18和R19，电容C3和C4；所述电感FB1的一端连接所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚12，所述电阻R18的一端连接所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚15，所述电阻R19的一端连接所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚16，所述电容C3和所述电容C4并联后的一端连接所述电感FB1的另一端后接USB供电接口的电源端以输出电压5V，所述电阻R18的另一端和所述电阻R19的另一端相连后，分别连接所述电容C3和所述电容C4并联后的另一端和接地。

4.根据权利要求1至3任一项所述的USB电源控制电路，其特征在于，所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚4接USB电源的端子，所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚14和引脚17相连后接地，所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚11接USB供电接口的数据线负极输入端，所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚10接USB供电接口的数据线正极输入端，所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚2接USB供电接口的数据线负极输出端，所述USB充电端口控制器和电源开关的引脚3接USB供电接口的数据线正极输出端。

5.根据权利要求4所述的USB电源控制电路，其特征在于，所述USB充电端口控制器和电源开关为TP2549-Q1芯片。

6.根据权利要求2所述的USB电源控制电路，其特征在于，所述三极管Q1、Q2、Q3、Q4以及Q5为NPN型。

7.根据权利要求6所述的USB电源控制电路，其特征在于，所述三极管Q1和Q2的型号为SST3904HZGT116。

8.根据权利要求6所述的USB电源控制电路，其特征在于，所述三极管Q3、Q4以及Q5的型号为KRC106S。

9.根据权利要求2所述的USB电源控制电路，其特征在于，所述电容C1为10微法，所述电容C2为100纳法。

10.根据权利要求3所述的USB电源控制电路，其特征在于，所述电容C3为220微法，所述电容C4为100纳法。

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