CN212257939U - 兼容Lightning协议的Type-C多功能连接器套件 - Google Patents

Abstract

兼容Lightning协议的Type‑C多功能连接器套件，包括连接在数据线端的Type‑C公头、还包括供Type‑C公头连接实现Type‑C转Lightning的转接头；Type‑C公头配置有公端电路板，公端电路板集成有连接Type‑C公头的端子的Type‑C公端接口电路，Type‑C公端接口电路具有用于Lightning协议通信解码的Lightning数据/电源管理单元；转接头配置有Type‑C母座、Lightning公头、转接电路板，Type‑C母座、Lightning公头分别固定连接在转接电路板的两端，转接电路板集成有连接Type‑C母座的端子和Lightning公头的端子的转接电路；Type‑C公头与Type‑C母座插接后，Lightning公头通过Type‑C公头获得公端电路板上的Lightning数据/电源管理单元支持。本实用新型将Lightning数据/电源管理单元放入到Type‑C公头，降低因为转接头尺寸太长在使用的过程中力距过大、扭力成倍增加而损坏连接器或设备的风险。

Description

兼容Lightning协议的Type-C多功能连接器套件

技术领域

本实用新型涉及USB连接器技术领域，具体是兼容Lightning协议的Type-C多功能连接器套件。

背景技术

Type-C和Lightning是目前流行的终端设备数据传输和电源连接方式，并且将在很长时间内同时存在，因此一条同时满足Type-C功能和Lightning功能的多功能数据线非常方便消费者的使用体验。

现在市场上多功能数据线中，采用Type-C公头数据线可搭配Type-C母座转Lightning公头的转接头，以此满足同一条数据线对Type-C终端设备和Lightning终端设备都能进行功率传输和数据传输的需求。鉴于Lightning接口标准的特殊性，前述Type-C母座转Lightning公头的转接头结构中，需要配置Lightning接口协议电路和电流管理电路。

由于转接头的电路板需要容纳Lightning接口协议电路和电流管理电路，被迫增加尺寸进行设计，导致转接头具有以下缺陷：

（1）总体尺寸太长，导致产品的外形设计受限；

（2）因为力矩的原因，转接头和Type-C公头配合的稳定性非常差，消费者在使用的过程中极易损坏转接头和终端设备内部的母座。

（3）电路板面积有限，造成制造工艺复杂，不利于维修。

实用新型内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型提供了一种兼容Lightning协议的Type-C多功能连接器套件，将Lightning接口协议电路/电源管理电路集成在数据线端的Type-C公头，配合无Lightning协议通信解码的 Type-C转Lightning的转接头形成组合套件，可以分别支持Type-C终端设备和Lightning终端设备连接。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案。

兼容Lightning协议的Type-C多功能连接器套件，包括连接在数据线端的Type-C公头、还包括供Type-C公头连接实现Type-C转Lightning的转接头；

Type-C公头配置有公端电路板，公端电路板集成有连接Type-C公头的端子的Type-C公端接口电路，Type-C公端接口电路具有用于Lightning协议通信解码的Lightning数据/电源管理单元；

转接头配置有Type-C母座、Lightning公头、转接电路板，Type-C母座、Lightning公头分别固定连接在转接电路板的两端，转接电路板集成有连接Type-C母座的端子和Lightning公头的端子的转接电路；Type-C公头与Type-C母座插接后，Lightning公头通过Type-C公头获得公端电路板上的Lightning数据/电源管理单元支持。

在上述技术方案中，Lightning公头为单一的无自带Lightning协议通信解码的Lightning接口公端接头，或为无自带Lightning协议通信解码的MicroUSB /Lightning双用公端接头。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

（1）将Lightning数据/电源管理单元放入到Type-C公头，配合Type-C转Lightning的转接头形成组合套件，可以分别对Type-C终端和Lightning终端实现数据/电源连接。

（2）转接头的转接电路设计更为简单，在装配外壳和焊接时更方便。

（3）方便数据线产品的使用，降低因为转接头尺寸太长在使用的过程中力距过大、扭力成倍增加而损坏连接器或设备的风险。

（4）降低了数据线成品线材的成本，更加稳固和可靠。

（5）提高了Lightning 连接器和Type-C连接器的扩展性。

（6）转换头的Lightning公头使用MicroUSB /Lightning双用公端接头时，可以分别兼容Type-C终端、Lightning终端、MicroUSB终端使用。

下面，结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的电气原理框图。

图3是本实用新型中Type-C公端接口电路的电路原理示意图。

图4是本实用新型中转接电路的电路原理示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，兼容Lightning协议的Type-C多功能连接器套件，包括连接在数据线端的Type-C公头1、还包括供Type-C公头1连接实现Type-C转Lightning的转接头2；

Type-C公头1配置有公端电路板10，公端电路板10集成有连接Type-C公头1的端子连接的Type-C公端接口电路101，Type-C公端接口电路101具有用于Lightning协议通信解码的Lightning数据/电源管理单元102；

转接头2配置有Type-C母座21、Lightning公头22、转接电路板20，Type-C母座21、Lightning公头22分别固定连接在转接电路板20的两端，转接电路板20集成有连接Type-C母座21的端子和Lightning公头22的端子的转接电路201；Type-C公头1与Type-C母座21插接后，Lightning公头22获得公端电路板10上的Lightning数据/电源管理单元102支持。

上述技术方案中的兼容Lightning协议的Type-C多功能连接器套件，将Lightning数据/电源管理单元102放入到Type-C公头1，配合Type-C转Lightning的转接头2形成组合套件，可以分别对Type-C终端和Lightning终端实现数据/电源连接。其中的转接电路201设计更为简单，因此，转接头2在装配外壳和焊接时更方便。

上述技术方案中的兼容Lightning协议的Type-C多功能连接器套件方便数据线产品的使用，由于转接电路201设计更为简单，所以转接电路板20的大小得到有效控制，降低因为转接头2尺寸太长在使用的过程中力距过大、扭力成倍增加而损坏连接器或设备的风险，降低了数据线成品线材的成本，更加稳固和可靠，提高了Lightning 连接器和Type-C连接器的扩展性。

在较佳的实施方式中，Lightning公头22为单一的无自带Lightning协议通信解码的 Lightning接口公端接头，或为无自带Lightning协议通信解码的MicroUSB /Lightning双用公端接头。当转换头的Lightning公头22使用MicroUSB /Lightning双用公端接头时，可以分别兼容Type-C终端、Lightning终端、MicroUSB终端使用。

在较佳的实施方式中，如图3和图4所示，Type-C公头1即为图3中的端口P1，Type-C母座21即为图4中的端口P3，Lightning公头22即为图4中的端口P4，而图3中的元件P2系为配置于公端电路板10上供数据线连接的焊盘；Lightning公头22参照苹果公司的Lightning连接器的电气规格进行端子定义，Type-C公头1和Type-C母座21将对应的任意一组数据端子分别定义为对应Lightning公头的VOUT电气网络和DATA电气网络，Type-C公头1和Type-C母座21的其他端子则参照USB协会的USB Type-C规范进行定义；

Lightning数据/电源管理单元102配置有与Type-C公端接口电路101连接的Lightning接口协议芯片U1，Lightning接口协议芯片U1采用型号为HX519的集成电路；

Lightning接口协议芯片U1的第1脚连接Type-C公头1中被定义为对应Lightning公头22的DATA电气网络的端子，第6脚连接Type-C公头1中被定义为对应Lightning公头22的VOUT电气网络的端子，第4脚连接Type-C公头1中定义为VBUS电气网络的端子；

Type-C公头1与Type-C母座21插接后，Lightning接口协议芯片U1通过Type-C公端接口电路101、Type-C公头1、Type-C母座21、转接电路201接入Lightning公头22的端子，并且Lightning接口协议芯片U1仅当Lightning公头22接入Lightning终端设备并收到Lightning终端设备发出的协议信号时工作。

在进一步的改进方案中，如图3所示，Type-C公端接口电路101配置有MOS管Q1,MOS管Q1的栅极连接Lightning接口协议芯片U1的第6脚，MOS管Q1的源极连接Type-C公头1中被定义为对应Lightning公头22的VOUT电气网络的端子，MOS管Q1的漏极连接Type-C公头1中被定义为VBUS电气网络的端子。Lightning接口协议芯片U1的第1脚被定义为对应Lightning公头22的VOUT电气网络,当接收到Lightning终端发出信号时Lightning接口协议芯片U1才进行工作；当Lightning终端断开后，Lightning接口协议芯片U1没有通讯时，MOS管Q1也处于关闭状态，呈现高阻抗状态，不会影响数据的传输。

在进一步的改进方案中，如图4所示，在Lightning公头22中被定义为VOUT电气网络的端子和Type-C母座21中被定义为VBUS电气网络的端子之间跨接有分流电阻R1，用于当接入的Lightning终端电池无电时持续给Lightning终端提供启动电流，以便Lightning设备发出DATA协议通讯。分流电阻R1使Type-C母座21的A8脚、B8脚 (VOUT)对A4脚、A9脚、B4脚、B9脚(VBUS)任意1个或同时进行上拉。Type-C公头1插入转接头2的Type-C母座21后，分流电阻R1对Type-C母座21的VBUS进行分流就可以保证Lightning终端在完全无电时也能启动并发出Lightning协议，从而进行电源或数据传输；当拔出转接头2时又保证了Type-C进行数据传输时不会受到影响。图4中，分流电阻R1的典型值为150欧，当接入的Lightning终端电池无电时持续给Lightning终端提供150MA的启动电流。

在进一步的改进方案中，如图4所示，Type-C母座21中被定义为CC电气网络和GND电气网络的端子之间跨接有下拉识别电阻R2，以便主机识别出接入的Lightning终端进而进行电源和数据传输。Type-C公头1插入转接头2的Type-C母座21后，Type-C母座21的CC1通过下拉识别电阻R2形成对GND下拉，从而使主机识别出接入的Lightning终端。图4中，下拉识别电阻R2的典型值为5.1K欧。

上述方案中Type-C转Lightning的转接头2，其转接电路201除为Type-C母座和Lightning公头提供基本的电气网络连接之外，移除了实现Lightning协议通信解码的部分，仅增设了一颗分流电阻R1和一颗下拉识别电阻R2，使得转接电路板20的面积减少、节约了空间，从而可以有效缩短转接头2的长度尺寸；而转接头2中Lightning公头22在Type-C公头插入Type-C母座21后，Lightning公头22与Type-C公头1构成整体电路后即可获得Lightning接口协议芯片U1的支持，进而实现Lightning协议通信解码。

在进一步的改进方案中，如图4所示，Type-C母座21的A8脚、B8 脚和四组高速数据传输通道为空PIN。Type-C连接器工作在USB3.1以上通信协议的情形才用到Type-C母座21的A8脚(RFU1)和B8脚(RFU2)以及另外四组高速数据传输通道，在USB2.0或USB3.0传输协议下Type-C母座21的A8脚(RFU1)和B8脚(RFU2)以及另外四组高速数据传输通道为空PIN，也恰好满足Lightning连接器仅使用USB2.0传输协议。

在进一步的改进方案中，为了保证Type-C公头1对Type-C母座21进行正反插而不影响功能，如图4所示：

Type-C母座21的A1脚、B1脚、A12脚、B12脚对应的电气网络和Type-C公头1的A1脚、B1脚、A12脚、B12脚对应的电气网络一一匹配连通；

Type-C母座21的A5脚、B5脚对应的电气网络和Type-C公头1的A5脚对应的电气网络分别匹配连通；

Type-C母座21的A6脚、B6脚对应的电气网络和Type-C公头1的A6脚对应的电气网络匹配连通；

Type-C母座21的A7脚、B7脚对应的电气网络和Type-C公头1的A7脚对应的电气网络匹配连通；

Type-C母座21的A4脚、B4脚、A9脚、B9脚中任一根或全部和Type-C公头1的A4脚、B4脚、A9脚、B9脚中任一根或全部相对应连接；例如图3所示，将Type-C公头1的A10脚定义为Lightning的VOUT 电气网络，A11脚定义为Lightning的DATA 电气网络；当没有连接转接头2时，因为在MOS管Q1在高阻状态，Type-C公头1的A10脚和A11脚的电气性能不受Lightning协议IC的影响；而当Type-C公头1和Type-C母座21连接后，Type-C公头1的A10脚和A11脚分别和Lightning接口协议芯片U1的电路互相连接，为Lightning公头22提供Lightning协议通信和电源数据传输的通道。

对于本领域技术人员而言，本实用新型的保护范围并不限于上述示范性实施例的细节，在没有背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，本领域技术人员基于本实用新型的要件所做出的等同含义和保护范围内的所有变化的实施方式均应囊括在本实用新型之内。

Claims (8)

1.兼容Lightning协议的Type-C多功能连接器套件，包括连接在数据线端的Type-C公头、还包括供Type-C公头连接实现Type-C转Lightning的转接头；

其特征在于：

Type-C公头配置有公端电路板，公端电路板集成有连接Type-C公头的端子的Type-C公端接口电路，Type-C公端接口电路具有用于Lightning协议通信解码的Lightning数据/电源管理单元；

转接头配置有Type-C母座、Lightning公头、转接电路板，Type-C母座、Lightning公头分别固定连接在转接电路板的两端，转接电路板集成有连接Type-C母座的端子和Lightning公头的端子的转接电路；Type-C公头与Type-C母座插接后，Lightning公头通过Type-C公头获得公端电路板上的Lightning数据/电源管理单元支持。

2.如权利要求1所述的兼容Lightning协议的Type-C多功能连接器套件，其特征在于：

Lightning公头为单一的无自带Lightning协议通信解码的 Lightning接口公端接头，或为无自带Lightning协议通信解码的MicroUSB /Lightning双用公端接头。

3.如权利要求1或2所述的兼容Lightning协议的Type-C多功能连接器套件，其特征在于：

Lightning公头参照苹果公司的Lightning连接器的电气规格进行端子定义，Type-C公头和Type-C母座将对应的任意一组数据端子分别定义为对应Lightning公头的VOUT电气网络和DATA电气网络，Type-C公头和Type-C母座的其他端子则参照USB协会的USB Type-C规范进行定义；

Lightning数据/电源管理单元配置有与Type-C公端接口电路连接的Lightning接口协议芯片U1，Lightning接口协议芯片U1采用型号为HX519的集成电路；

Lightning接口协议芯片U1的第1脚连接Type-C公头中被定义为对应Lightning公头的DATA电气网络的端子，第6脚连接Type-C公头中被定义为对应Lightning公头的VOUT电气网络的端子，第4脚连接Type-C公头中定义为VBUS电气网络的端子；

Type-C公头与Type-C母座插接后，Lightning接口协议芯片U1通过Type-C公端接口电路、Type-C公头、Type-C母座、转接电路接入Lightning公头的端子，并且Lightning接口协议芯片U1仅当Lightning公头接入Lightning终端设备并收到Lightning终端设备发出的协议信号时工作。

4.如权利要求3所述的兼容Lightning协议的Type-C多功能连接器套件，其特征在于：

Type-C公端接口电路配置有MOS管Q1, MOS管Q1的栅极连接Lightning接口协议芯片U1的第6脚，MOS管Q1的源极连接Type-C公头中被定义为对应Lightning公头的VOUT电气网络的端子，MOS管Q1的漏极连接Type-C公头中被定义为VBUS电气网络的端子。

5.如权利要求3所述的兼容Lightning协议的Type-C多功能连接器套件，其特征在于：

在Lightning公头中被定义为VOUT电气网络的端子和Type-C母座中被定义为VBUS电气网络的端子之间跨接有分流电阻R1，用于当接入的Lightning终端电池无电时持续给Lightning终端提供启动电流，以便Lightning设备发出DATA协议通讯。

6.如权利要求3所述的兼容Lightning协议的Type-C多功能连接器套件，其特征在于：

Type-C母座中被定义为CC电气网络和GND电气网络的端子之间跨接有下拉识别电阻R2，以便主机识别出接入的Lightning终端进而进行电源和数据传输。

7.如权利要求3所述的兼容Lightning协议的Type-C多功能连接器套件，其特征在于：

Type-C母座的A8脚、B8 脚和四组高速数据传输通道为空PIN。

8.如权利要求3所述的兼容Lightning协议的Type-C多功能连接器套件，其特征在于：

Type-C母座的A1脚、B1脚、A12脚、B12脚对应的电气网络和Type-C公头的A1脚、B1脚、A12脚、B12脚对应的电气网络一一匹配连通；

Type-C母座的A5脚、B5脚对应的电气网络和Type-C公头的A5脚对应的电气网络分别匹配连通；

Type-C母座的A6脚、B6脚对应的电气网络和Type-C公头的A6脚对应的电气网络匹配连通；

Type-C母座的A7脚、B7脚对应的电气网络和Type-C公头的A7脚对应的电气网络匹配连通；

Type-C母座的A4脚、B4脚、A9脚、B9脚中任一根或全部和Type-C公头的A4脚、B4脚、A9脚、B9脚中任一根或全部相对应连接。

Images