CN211981749U

CN211981749U - 具有多个Type-C接口的系统

Info

Publication number: CN211981749U
Application number: CN202020713532.0U
Authority: CN
Inventors: 余子明; 吴振嘉; 任品瑞; 黄伟智; 范洪峰
Original assignee: Hangzhou Silergy Semiconductor Technology Ltd
Current assignee: Hangzhou Silergy Semiconductor Technology Ltd
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2020-04-30
Publication date: 2020-11-20
Anticipated expiration: 2030-04-30

Abstract

公开了一种具有多个Type‑C接口的系统。外部设备通过其中一个Type‑C接口为系统提供所需的供电电压，同时可以通过其他Type‑C接口向相应的外部设备传送能量，且在系统和每个外部设备之间用于电压变换的电源转换器可受控工作于降压、升压或直通模式，以减小系统的体积和成本。

Description

具有多个Type-C接口的系统

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，具体地，涉及一种具有多个Type-C接口的系统。

背景技术

Type-C接口是通用串行总线(USB)的一种连接接口。由于它支持USB双面插入，因此在移动终端中越来越广泛地使用它。Type-C接口定义了各种功能，例如充电，数据传输，音频信号传输或显示输出。但市面上的移动终端通常只有1个Type-C接口，当其用于输入的时候，就不能输出，同样地，当用于输出的时候，就不能输入。且为了同时满足升降压的功能，电压转换芯片常采用buck/boost电路，其所需的功率管较多，导致体积和成本增加。

实用新型内容

本实用新型所解决的问题是，提供一种具有双Type-C接口的系统，外部设备通过其中一个接口为系统提供供电电压，同时可以通过其他接口向相应的外部设备传送能量，且在系统和每个外部设备之间用于电压变换的电源转换器可工作于降压、升压或直通模式，以减小系统的体积和成本。

根据本实用新型的第一方面，提供一种具有多个Type-C接口的系统，包括：

多个Type-C接口，用以连接多个外部设备；以及

多个双向电源转换电路，其中每个电源转换电路连接在所述系统的供电端与对应的Type-C接口之间，以进行电压变换，其中

所述电源转换电路根据每个外部设备的电源信息受控处于不同的工作模式。

进一步地，所述电源转换电路受控工作于降压模式、升压模式或直通模式。

进一步地，所述电源转换电路包括：

第一功率管，其中所述第一功率管的第一端与所述系统的供电端相连；

第二功率管，连接在所述第一功率管的第二端与参考地之间；以及

电感，其中所述电感的第一端与所述第一功率管和第二功率管的公共端相连，所述电感的第二端与对应的Type-C接口相连。

进一步地，所述系统还包括：

多个电容，连接在每个Type-C接口和参考地之间，以稳定接口处的电压。

进一步地，所述系统还包括：

多个开关，连接在每个Type-C接口与所述电容之间，以抑制所述Type-C接口的浪涌电流。

进一步地，所述开关在所述外部设备与所述系统之间进行能量传输之前受控处于关断状态。

进一步地，所述开关在所述外部设备与所述系统之间进行能量传输期间受控保持导通状态。

进一步地，所述系统还包括：

控制电路，被配置为根据与所述Type-C接口相连的所述外部设备的电源信息和所述系统的供电电压控制所述电源转换电路的工作模式。

进一步地，所述外部设备的电源信息包括所述外部设备的输入、输出能力。

进一步地，每个所述控制电路之间相互通信以选择其中一个输出能力强的外部设备为所述系统供电。

进一步地，作为供电源的外部设备对应的控制电路根据所述外部设备提供的电压、所述系统的供电电压以及待充电的外部设备的电压，控制相应的电源转换电路工作于直通模式或升压模式。

进一步地，与待充电的外部设备对应的控制电路根据所述系统的供电电压和自身所需的电压，控制相应的电源转换电路工作于直通模式或降压模式。

综上所述，外部设备通过多个Type-C接口中其中一个接口为系统提供供电电压，同时可以通过其他接口向相应的外部设备传送能量，且在系统和每个外部设备之间用于电压变换的电源转换器可工作于降压、升压或直通模式，从而减小了系统的体积和成本。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1为本实用新型实施例的具有多个Type-C接口的系统的电路框图；以及

图2为本实用新型实施例的具有多个Type-C接口的系统的具体电路图。

具体实施方式

以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

图1为本实用新型实施例的具有多个Type-C接口的系统的电路框图。如图1所示，以系统包括两个Type-C接口为例进行说明，其中该系统不含有供电电源。该系统包括第一接口Type-C1，用于与外部设备相连；第二接口Type-C2，用于与外部设备相连；电源转换电路1，连接在第一接口Type-C1和系统的供电端SYS之间；以及电源转换电路2，连接在第二接口Type-C2和系统的供电端SYS之间。

此外，为了稳定接口处的电压，在第一接口Type-C1和参考地之间连接电容C1，同时，开关S1连接在第一接口Type-C1和电容C1之间，以防止第一接口Type-C1的浪涌电流。同理，在第二接口Type-C2和参考地之间连接电容C2，同时，开关S2连接在第二接口Type-C2和电容C2之间，以防止第二接口Type-C2的浪涌电流。

系统还包括控制电路11，用于根据接入第一接口Type-C1的外部设备的电源信息控制电源转换电路1的工作模式。其中，该信息包括外部设备的输入、输出能力。同时，控制电路11控制开关S1在系统和外部设备进行能量传输之前保持关断状态，以避免第一接口Type-C1接入外部设备时，经电容C1造成的浪涌电流，并在系统和外部设备进行能量传输期间保持导通状态。

同样，系统还包括控制电路22，用于根据接入第二接口Type-C2的外部设备的电源信息控制电源转换电路2的工作模式。同时，控制电路22控制开关S2在系统和外部设备进行能量传输之前保持关断状态，以避免第二接口Type-C2接入外部设备时，经电容C2造成的浪涌电流，并在系统和外部设备进行能量传输期间保持导通状态。

当仅有一个接口(例如第一接口Type-C1)连接具有供电能力的外部设备时，控制电路11根据该外部设备的输出能力控制电源转换电路1的工作模式。当外部设备提供的功率不足以满足系统的需求时，控制电路11则控制电源转换电路1停止工作；当外部设备提供的功率可以满足系统需求时，控制电路11则控制电源转换电路1开始工作，以向系统供电，从而使得系统得以运行。在这种情况下，控制电路11可以根据系统所需的供电电压以及外部设备提供的电压，控制电源转换电路1工作于直通模式或升压(boost)模式。

当两个接口均连接有外部设备时，控制电路11和22分别判断所连接的外部设备的电源输出能力，例如，可以判断外部设备的类型，一般外部设备是适配器，其输出能力则大于手机、笔记本电脑等，并控制其中一个输出能力强的外部设备通过相应的电源转换电路向系统的供电端SYS提供供电电压Vs，从而使得系统上电，得以运行。同时，系统通过相应的电源转换电路向另一个外部设备充电。

应理解，每个电源转换电路的工作模式根据作为供电源的外部设备提供的电压、系统的供电电压以及待充电设备所需的电压，以受控处于降压、升压或直通模式的任一种。具体地，作为供电源的外部设备对应的控制电路根据其自身能提供的电压、系统的供电电压以及其他待充电的外部设备的电压，控制相应的电源转换电路工作于直通模式或升压模式。待充电的外部设备对应的控制电路根据系统的供电电压和自身所需的电压，控制相应的电源转换电路工作于直通模式或降压模式。

图2给出了电源转换电路的具体电路图。如图所示，电源转换电路1包括功率管N1，其第一端与系统的供电端SYS相连；功率管N2，连接在功率管N1的第二端与参考地之间；以及电感L1，其中电感L1的第一端与功率管N1和功率管N2的公共端相连，第二端与第一接口Type-C1相连。电源转换电路1受控可工作于降压(buck)、升压(boost)或直通模式。同理，电源转换电路2包括功率管N3，其第一端与系统的供电端SYS相连；功率管N4，连接在功率管N3的第二端与参考地之间；以及电感L2，其中电感L2的第一端与功率管N3和功率管N4的公共端相连，第二端与第二接口Type-C2相连。电源转换电路2受控可工作于降压(buck)、升压(boost)或直通模式。

下面根据不同的情况对系统的工作过程进行描述。

当外部设备接入第一接口Type-C1，而第二接口Type-C2没有接外部设备时，控制电路11对第一接口Type-C1连接的外部设备进行通信，以获取外部设备的输入、输出能力，并获取外部设备能提供的电压和电流，判断其是否能够满足系统的电力需求，在此过程中，开关S1一直保持关断。当外部设备能够满足系统的电力需求，控制电路11则控制开关S1和功率管N1导通，功率管N2关断，使得电源转换电路1工作于直通模式，外部设备输出的电压直接提供至系统的供电端SYS，从而使得系统上电开始工作。

当然，若外部设备提供的电压小于系统所需的电压，控制电路11也可以控制开关S1导通，同时控制功率管N1和N2周期性导通和关断，从而使得电源转换电路1工作于升压(boost)模式，将外部设备输出的电压升压后提供至系统的供电端SYS。

应理解，该系统中还可以包括其他各类DCDC电路，以在系统上电后，将系统的供电电压转换成不同的电压等级，以提供至系统中的其他部分。当外部设备能提供的功率有限，不足以使系统工作时，控制电路1继续控制开关S1保持关断，同时控制功率管N1和N2保持关断。控制电路22检测到第二接口Type-C2没有外部设备时，控制开关S2、功率管N3和N4保持关断状态，即电源转换电路2停止工作。

当第二接口Type-C2接入外部设备，而第一接口Type-C1没有接入外部设备时，与上述工作原理相同，不再此赘述。

当第一接口Type-C1和第二接口Type-C2同时有外部设备接入时，对应的控制电路分别获取外部设备的电源信息，并相互通信，从而选择输出能力较强的外部设备给系统供电，另一外部设备接收能量以充电。

在本实施例中，假设系统能够启动的电压是10-20V，第一接口Type-C1连接笔记本电脑，能提供15W(15V/1A)的功率，第二接口Type-C2连接适配器，能提供60W(20V/3A)的功率，则控制电路11和控制电路12通过通信可以判断出第二接口Type-C2连接的适配器更适合作为电源为系统供电。因此，控制电路22控制开关S2和功率管N3导通，功率管N4关断，以使得电源转换电路2工作于直通模式，直接向系统的供电端SYS提供20V的供电电压Vs，使得系统开始工作。同时，控制电路11则控制开关S1导通，功率管N1和N2周期性地导通和关断，使得电源转换电路1处于降压(buck)模式，从而将供电电压Vs经降压后产生15V的电压给第一接口Type-C1连接的笔记本电脑充电。

若第二接口连接的适配器的功率是60W(12V/5A)，而笔记本电脑需要的电压是15V，则控制电路22控制开关S2导通，同时控制功率管N3和N4周期性地导通和关断，使得电源转换电路2工作于升压(boost)模式，从而使得系统供电端SYS接收的供电电压Vs为20V。控制电路11则控制开关S1和功率管N1导通，功率管N2关断，使得电源转换电路1处于直通模式，从而供电电压Vs直接给笔记本电脑充电。

当然，第一接口与第二接口是完全对称的，若第一接口Type-C1连接的外部设备比第二接口Type-C2连接的外部设备输出能力强，其工作原理与上述一致，不再赘述。

综上所述，在本实用新型的具有双Type-C接口的系统中，外部设备通过其中一个接口为系统提供供电电压，同时可以通过其他接口向相应的外部设备传送能量，且在系统和每个外部设备之间用于电压变换的电源转换器可工作于降压、升压或直通模式，以减小系统的体积和成本。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有各种改动和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、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

1.一种具有多个Type-C接口的系统，其特征在于，包括：

多个Type-C接口，用以连接多个外部设备；以及

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电源转换电路受控工作于降压模式、升压模式或直通模式。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电源转换电路包括：

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述开关在所述外部设备与所述系统之间进行能量传输之前受控处于关断状态。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述开关在所述外部设备与所述系统之间进行能量传输期间受控保持导通状态。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述外部设备的电源信息包括所述外部设备的输入、输出能力。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，每个所述控制电路之间相互通信以选择其中一个输出能力强的外部设备为所述系统供电。

11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，作为供电源的外部设备对应的控制电路根据所述外部设备提供的电压、所述系统的供电电压以及待充电的外部设备的电压，控制相应的电源转换电路工作于直通模式或升压模式。

12.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，与待充电的外部设备对应的控制电路根据所述系统的供电电压和自身所需的电压，控制相应的电源转换电路工作于直通模式或降压模式。