CN213990825U - 一种切换矩阵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种切换矩阵，包括输入接口、输出接口、接口切换模块和控制模块，所述接口切换模块包括一级切换电路和二级切换电路，通过两级切换电路实现接口切换，降低了制造成本；采用两种供电方式，在机房等大型复杂环境可减少供电线需求，通过结构相同的供电导通支路，便于产品维护，降低电路布线复杂度；具有网络接口和USB接口，可实现网络以及点对点连接，便于用户控制，减少了系统使用和维护成本。

Description

一种切换矩阵

技术领域

本实用新型涉及视频传输领域，尤其涉及一种切换矩阵。

背景技术

目前，在商场、大型会议、安防监控、教学等领域中，经常需要将一个视频源的信息同步显示在多个显示设备上，或是一个显示设备能够显示多个视频源的信息，切换矩阵具有多个输入接口和多个输出接口，能够连接多个视频源和多个显示设备，无需反复插、拔接口，便可实现视频源和显示设备之间的切换，因而得到了广泛应用。

现有的切换矩阵主要通过近距离红外遥控器、232 串口、按键等方式来实现接口切换，红外只能视距传输，无法穿墙和超视距传输，232 串口需要连接电脑终端，而串口线非通用线材，需要专门配置；按键只能实现本地操作。

现有的切换矩阵多没有可视化控制界面，在矩阵路数较多的情况下，用户体验感较差。尤其对于企业级客户，很多设备都部署在专门的机房，且有时候显示设备和机房相距较远，若每次切换都去机房操作，会增加设备的使用成本，且操作不便。

实用新型内容

有鉴于此，因为现有的切换矩阵存在控制不便的问题，本实用新型提供一种切换矩阵，通过设置多种连接接口，便于在多种应用场景下实现对切换矩阵的控制。

为了解决上述问题，本实用新型的切换矩阵，包括输入接口、输出接口、接口切换模块和控制模块，所述接口切换模块串接在所述输入接口和所述输出接口之间，所述控制模块与所述接口切换模块电连接；所述接口切换模块包括一级切换电路和二级切换电路，所述一级切换电路连接所述输入接口，所述二级切换电路连接所述输出接口，所述一级切换电路将从所述输入接口接收到的信号中转至所述二级切换电路，所述二级切换电路将所接收到的信号再次中转至所述输出接口。

其中，所述切换矩阵包括供电模块，所述供电模块与所述控制模块、接口切换模块电连接，所述供电模块包括POE供电电路、电源适配电路和供电切换电路，所述供电切换电路分别电连接所述POE供电电路和电源适配电路，供电切换电路选择两者中供电电压较高者作为供电电路。

其中，所述供电切换电路包括两个结构相同的供电导通支路。

其中，所述供电导通支路包括：第一三极管、第二三极管和MOS管，所述第一三极管的发射极一方面连接供电电路的电压输出端，另一方面连接二极管的阴极，所述二极管的阳极连接其基极，所述第一三极管的基极一方面连接其集电极且二者的连接点通过第一电阻接地，另一方面通过第二电阻连接所述第二三极管的基极；所述第二三极管的基极通过所述第二电阻连接所述第一三极管的基极，所述第二三极管的集电极通过第三电阻接地，发射极连接所述供电切换电路的电压输出端；所述MOS管的漏极连接所述供电电路的电压输出端，源极连接所述供电切换电路的电压输出端，栅极连接所述第二三极管的集电极并通过所述第三电阻接地；所述供电电路为POE供电电路或电源适配电路。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优势：

本实用新型中的切换矩阵，通过两级切换电路实现接口切换，降低了制造成本；采用两种供电方式，在机房等大型复杂环境可减少供电线需求，通过结构相同的供电导通支路，便于产品维护，降低电路布线复杂度；具有网络接口和USB接口，可实现网络以及点对点连接，便于用户控制，减少了系统使用和维护成本，后期还可实现软件升级，使系统操作更方便。

附图说明

图1是本实用新型中切换矩阵的结构示意图；

图2是本实用新型中切换矩阵的电路模块示意图；

图3是图2中供电切换电路中第一供电导通支路的电路结构示意图；

图4是图2中供电切换电路中第二供电导通支路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作更进一步的说明。

如图1所示，作为一种实施方式，本实用新型中切换矩阵包括外壳，外壳上开设有4个输入接口1，4个输出接口2、以及网络接口3和USB接口4，在外壳上还设置有显示面板5和操作按键6以及天线7和电源开关，在外壳内设置有电路板，外壳上还开设有通风孔（图未示）；4个输入接口1可以连接不同的视频源，4个输出接口2可以连接不同的显示器，切换矩阵可将任一视频源所接入的信号传送至各个显示器进行显示。

如图2所示，作为一种实施方式，本实用新型中切换矩阵包括控制模块、接口切换模块、供电模块、存储模块和开关模块，控制模块与接口切换模块和存储模块电连接；存储模块内存储有可供控制模块执行的程序；接口切换模块串接在输入接口和输出接口之间，在控制模块的控制下实现输入接口和输出接口之间的匹配；供电模块和控制模块、接口切换模块电连接（图未全示），为与其连接的各模块供电，开关模块设置在供电模块的供电回路中，以控制供电回路的导通和关断。

上述接口切换模块包括一级切换电路和二级切换电路，一级切换电路连接输入接口，二级切换电路连接输出接口，一级切换电路将所接入的信号中转至二级切换电路，二级切换电路将中转信号进行二次中转，最终通过输出接口发送出去。接口切换模块采用两级切换电路，两级切换电路均可以采用集成芯片及其辅助电路来实现，相较于采用FPGA芯片实现上述中转功能，可以降低生产成本。

具体的，以图1中4x4HDMI切换矩阵为例，一级切换电路采用2x4中转芯片，二级切换电路采用4x2中转芯片，则本实用新型中接口切换模块包括第一一级切换电路、第二一级切换电路、第一二级切换电路、第二二级切换电路，第一一级切换电路与输入接口HDMI_IN1和HDMI_IN2连接，将输入接口HDMI_IN1、HDMI_IN2所接入的信号中转至第一二级切换电路和第二二级切换电路，第二一级切换电路与输入接口HDMI_IN3和HDMI_IN4连接，将输入接口HDMI_IN3、HDMI_IN4所接入的信号中转至第一二级切换电路和第二二级切换电路，如此，第一二级切换电路和第二二级切换电路均可以接入输入接口HDMI_IN1、HDMI_IN2、HDMI_IN3、HDMI_IN4所传入的信号，因而，输出接口HDMI_OUT1、HDMI_OUT2、HDMI_OUT3、HDMI_OUT4均可以接收上述四个输入接口中任意一个输入接口所传入的信号。

本实用新型中供电模块提供两种供电模式，包括POE供电和外接电源适配器两种，包括POE供电电路、电源适配电路、供电切换电路和电压转换电路，供电切换电路分别电连接POE供电电路和电源适配电路，供电切换电路选择两者中供电电压较高的供电电路，电压转换电路将供电电压转换成与其电连接的各模块的工作电压。

作为一种实施方式，本实用新型中的供电切换电路包括第一供电导通支路和第二供电导通支路，如图3所示，第一供电导通支路包括：PNP型三极管Q18、PNP型三极管Q19、N沟道增强型MOS管Q15及辅助元器件，其中，PNP型三极管Q18的发射极一方面连接POE供电电路的电压输出端，另一方面连接二极管D44的阴极，二极管D44的阳极连接其基极，三极管Q18的基极一方面连接其集电极且二者的连接点通过电阻R287接地，另一方面通过电阻R284连接PNP型三极管Q19的基极；PNP型三极管Q19的基极通过电阻R284连接三极管Q18的基极，三极管Q19的集电极通过电阻R288接地，发射极连接供电切换电路的电压输出端；MOS管Q15的漏极连接POE供电电路的电压输出端，源极连接供电切换电路的电压输出端，栅极连接三极管Q19的集电极并通过电阻R288接地。

如图4所示，第二供电导通支路与第一供电导通支路采用相同的电路结构，第二供电导通支路包括：PNP型三极管Q16、PNP型三极管Q17、N沟道增强型MOS管Q14及辅助元器件，其中，PNP型三极管Q16的发射极一方面连接电源适配电路的电压输出端，另一方面连接二极管D43的阴极，二极管D43的阳极连接其基极，三极管Q16的基极一方面连接其集电极且二者的连接点通过电阻R285接地，另一方面通过电阻R283连接PNP型三极管Q17的基极；PNP型三极管Q17的基极通过电阻R283连接三极管Q16的基极，三极管Q17的集电极通过电阻R286接地，发射极连接供电切换电路的电压输出端；MOS管Q14的漏极连接电源适配电路的电压输出端，源极连接供电切换电路的电压输出端，栅极连接三极管Q17的集电极并通过电阻R286接地。

当POE供电电路提供电压V_POE时，三极管Q18和三极管Q19截止，MOS管Q15导通，即第一供电导通支路导通；当电源适配电路提供电压VDD时，三极管Q16和三极管Q17截止，MOS管Q14导通，即第二供电导通支路导通；若V_POE>VDD时，三极管Q18和三极管Q19截止，MOS管Q15导通，三极管Q16 截止，三极管 Q17导通，MOS管Q14截止；若VDD>V_POE时，三极管Q16和三极管Q17截止，MOS管Q14导通，三极管Q18截止，三极管Q19导通，MOS管Q15截止。

为了防止产品被仿制以及维护产品性能的稳定性，本实用新型中切换矩阵还包括加密模块，加密模块与控制模块、供电模块电连接，加密模块可以对存储在存储模块中的代码进行加密。

本实用新型中切换矩阵还可包括无线模块，与控制模块、供电模块电连接，在控制模块的控制下与外部设备建立无线连接，此类外部设备可以是手机、平板电脑等智能移动终端。具体的，无线模块可以建立热点，手机、平板电脑与其建立直连，实现点对点控制；无线模块也可以与手机、平板电脑等智能移动终端均连接在同一个无线局域内，无线局域网内的所有智能移动终端均可以实现对切换矩阵的控制。无线模块的设置便于远程控制，提升用户体验。

切换矩阵的网络接口3采用RJ45接口，切换矩阵可以通过网络接口3与电脑直连，实现点对点控制；也可以通过网络接口3接入局域网中，局域网中的所有电脑均可以实现对切换矩阵的控制。切换矩阵的USB接口4采用Type-c接口，可以与电脑直连，实现点对点控制。

为了保证芯片的正常工作以及产品的使用寿命，本实用新型中切换矩阵还可包括温度检测模块和降温模块，分别与控制模块、供电模块电连接，温度检测模块用来检测该切换矩阵内部的温度，多布置在控制模块和接口切换模块附近，可以采用温度传感器来实现。降温模块用来对切换矩阵进行降温，可以采用风扇或者是散热片。

本实用新型中切换矩阵还包括显示模块，与控制模块、供电模块电连接，显示模块对应显示面板5，可以采用OLED显示屏，便于用户直观了解视频切换矩阵的端口匹配关系。

本实用新型中各模块可以采用芯片及周边辅助电路来实现，例如：接口切换模块中的两级切换电路可以选择GSV2006、GSV2008芯片来实现，处理模块可以选择全志S3芯片，无线模块选择AP6181芯片，存储模块选择MX25L12835F芯片，POE供电电路选择SI34061芯片，电源适配电路选择MPQ8636GL芯片等。

使用时，将本实用新型中切换矩阵的输入接口1与外部视频源信号连接，例如：电脑、摄像头、数码相机等，输出接口2与显示器连接，打开电源开关，供电模块判断POE供电电路和电源适配器经电源适配电路所提供的供电电压，选择供电电压较高的作为供电电路，在切换矩阵的显示面板5上显示输入接口1、输出接口2之间的对应关系，用户可以通过操作按键6来切换输入接口1与输出接口2之间的匹配关系，控制模块控制接口切换模块做出相应响应；也可通过USB接口4、或网络接口3连接电脑，在电脑端通过web页面切换输入接口1、输出接口2之间的对应关系。对于布置在机房的切换矩阵，可以利用同一局域网内的电脑或者是智能移动设备通过通过web页面切换输入接口1、输出接口2之间的对应关系。

本实用新型中所描述的电连接均可以是直接连接或间接连接。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种切换矩阵，包括输入接口、输出接口、接口切换模块和控制模块，所述接口切换模块串接在所述输入接口和所述输出接口之间，所述控制模块与所述接口切换模块电连接；其特征在于，所述接口切换模块包括一级切换电路和二级切换电路，所述一级切换电路连接所述输入接口，所述二级切换电路连接所述输出接口，所述一级切换电路将从所述输入接口接收到的信号中转至所述二级切换电路，所述二级切换电路将所接收到的信号再次中转至所述输出接口。

2.根据权利要求1所述的切换矩阵，其特征在于，所述切换矩阵包括供电模块，所述供电模块与所述控制模块、接口切换模块电连接，所述供电模块包括POE供电电路、电源适配电路和供电切换电路，所述供电切换电路分别电连接所述POE供电电路和电源适配电路，供电切换电路选择两者中供电电压较高者作为供电电路。

3.根据权利要求2所述的切换矩阵，其特征在于，所述供电切换电路包括两个结构相同的供电导通支路。

4.根据权利要求3所述的切换矩阵，其特征在于，所述供电导通支路包括：第一三极管、第二三极管和MOS管，所述第一三极管的发射极一方面连接供电电路的电压输出端，另一方面连接二极管的阴极，所述二极管的阳极连接其基极，所述第一三极管的基极一方面连接其集电极且二者的连接点通过第一电阻接地，另一方面通过第二电阻连接所述第二三极管的基极；所述第二三极管的基极通过所述第二电阻连接所述第一三极管的基极，所述第二三极管的集电极通过第三电阻接地，发射极连接所述供电切换电路的电压输出端；所述MOS管的漏极连接所述供电电路的电压输出端，源极连接所述供电切换电路的电压输出端，栅极连接所述第二三极管的集电极并通过所述第三电阻接地；所述供电电路为POE供电电路或电源适配电路。

5.根据权利要求2所述的切换矩阵，其特征在于，所述切换矩阵还包括加密模块，所述加密模块与所述控制模块和所述供电模块电连接。

6.根据权利要求1所述的切换矩阵，其特征在于，所述切换矩阵还包括网络接口和USB接口。

7.根据权利要求6所述的切换矩阵，其特征在于，所述网络接口为RJ45接口，所述USB接口为Type-c接口。

8.根据权利要求1所述的切换矩阵，其特征在于，所述切换矩阵还包括显示模块。

9.根据权利要求1所述的切换矩阵，其特征在于，所述切换矩阵还包括温度检测模块和降温模块。

10.根据权利要求1所述的切换矩阵，其特征在于，所述切换矩阵还包括无线模块。

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