CN216772407U - 一种基于Type-C接口的信号切换电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于Type‑C接口的信号切换电路，包括主电路，主电路包括一USB Type‑C接口及一型号为SGM7227的USB高速切换开关，USB高速切换开关的D+引脚及D‑引脚分别与USB Type‑C接口的D+引脚及D‑引脚相连，USB高速切换开关的S引脚通过一第一电阻后与充电电压端相连，S引脚连接有一接地电阻，USB高速切换开关的VCC引脚与电源电压端连接，VCC引脚连接有一接地电容，USB高速切换开关的HSD2+引脚及HSD2‑引脚为USB信号的数据传输端，USB高速切换开关的HSD1+引脚及HSD1‑引脚通过串口信号电平转换电路与中央处理器连接，为串口信号的数据传输端。

Description

一种基于Type-C接口的信号切换电路

技术领域

本实用新型涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种基于Type-C接口的信号切换电路。

背景技术

学生卡片机对外接口拥有两种通信方式，一种为USB信号，用于固件下载，一种为串口信号，用于AT指令进行测试。而学生卡片机仅有一个Type-C接口，仅可用于USB通信，无法实现信号切换，串口信号往往做成测试点放置于主板上，当进行串口测试时，需要拆下主板飞线连接串口，准备工作复杂，效率慢，且存在焊接不牢固或损坏主板等风险；或者，需要为串口信号单独设置外部连接器，增加成本，且产品无法轻薄化。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于Type-C接口的信号切换电路以无需进行拆机焊接串口或额外设置外部连接器即可通过单个Type-C接口实现USB信号及串口信号的信号传输。

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：提供一种基于Type-C接口的信号切换电路，包括主电路及串口信号电平转换电路，所述主电路包括一USBType-C接口及一USB高速切换开关，所述USB高速切换开关采用型号为SGM7227的芯片，所述USB高速切换开关的D+引脚及D-引脚分别与所述USBType-C接口的D+引脚及D-引脚相连，所述USB高速切换开关的S引脚通过一第一电阻后与充电电压端相连，所述S引脚与第一电阻之间连接有一接地电阻，所述USB高速切换开关的VCC引脚与电源电压端连接，所述VCC引脚与电源电压端之间连接有一接地电容，所述USB高速切换开关的HSD2+引脚及HSD2-引脚作为USB信号的数据传输端，用于与中央处理器连接，所述USB高速切换开关的HSD1+引脚及HSD1-引脚作为串口信号的数据传输端，所述USB高速切换开关的HSD1+引脚及HSD1-引脚通过所述串口信号电平转换电路与中央处理器连接。

其进一步技术方案为：所述USBType-C接口的VBUS引脚与充电电压端连接，所述VBUS引脚与充电电压端之间连接有一阳极接地的稳压二极管，所述稳压二极管的阴极与VBUS引脚连接。

其进一步技术方案为：所述USB高速切换开关的D+引脚与所述USBType-C接口的D+引脚之间连接有一一端接地的第一瞬态电压抑制保护器件，所述USB高速切换开关的D-引脚与所述USBType-C接口的D-引脚之间连接有一一端接地的第二瞬态电压抑制保护器件。

其进一步技术方案为：所述第一瞬态电压抑制保护器件及第二瞬态电压抑制保护器件均为双向击穿二极管。

其进一步技术方案为：所述USB高速切换开关的HSD1+引脚及HSD1-引脚分别通过一第三电阻及一第四电阻与所述串口信号电平转换电路连接，所述HSD1+引脚与第三电阻之间及所述HSD1-引脚与第四电阻之间分别连接一接地电容。

其进一步技术方案为：所述USBType-C接口的型号为UBC052-16-D130A。

其进一步技术方案为：所述串口信号电平转换电路包括二MOS管，分别为第一MOS管及第二MOS管，所述第一MOS管的漏极与HSD1+引脚相连，所述第一MOS管的漏极与HSD1+引脚之间连接有一第一上拉电阻，所述第一MOS管的源极与中央处理器的串口信号接收端相连，所述第一MOS管的栅极与1.8V电压连接，所述第一MOS管的源极与串口信号接收端之间连接有一一端与1.8V电压连接的第五电阻；所述第二MOS管的漏极与HSD1-引脚相连，所述第二MOS管的漏极与HSD1-引脚之间连接有一第二上拉电阻，所述第二MOS管的源极与中央处理器的串口信号发送端相连，所述第二MOS管的栅极与1.8V电压连接，所述第二MOS管的源极与串口信号发送端之间连接有一一端与1.8V电压连接的第八电阻。

其进一步技术方案为：所述第一上拉电阻及第二上拉电阻分别连接有3.3V电压。

其进一步技术方案为：所述USB高速切换开关的OE引脚及GND引脚均接地。

其进一步技术方案为：所述USBType-C接口的SHELL引脚与接地电感连接。

本实用新型的有益技术效果在于：本实用新型一种基于Type-C接口的信号切换电路通过设置USBType-C接口及与其连接的USB高速切换开关，且USB高速切换开关的型号为SGM7227，利用USB高速切换开关根据供电控制，使得与USBType-C接口的D+引脚及D-引脚连接的USB高速切换开关的D+引脚和D-引脚可连通相应信号的数据传输端，实现USB信号和串口信号的切换，以利用单个USBType-C接口即可完成USB信号及串口信号的发送接收，无需增设外部连接器，便于产品轻薄化，成本低，更无需拆机进行串口焊接，效率高，安全可靠，同时，USB高速切换开关的串口信号的数据传输端通过串口信号电平转换电路与中央处理器连接以转换电平实现串口与中央处理器之间不同电压域的逻辑可相互同步，实现串口信号的正常传输。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述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为本实用新型实施例提供的一种基于Type-C接口的信号切换电路的主电路的电路图；

图2为本实用新型实施例提供的一种基于Type-C接口的信号切换电路的串口信号电平转换电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

请参阅图1至图2所示，图1为本实用新型实施例提供的一种基于Type-C接口的信号切换电路的主电路的电路图，所述基于Type-C接口的信号切换电路主电路及串口信号电平转换电路，所述主电路包括一USBType-C接口J1及一USB高速切换开关U1，所述USB高速切换开关U1采用型号为SGM7227的芯片，所述USB高速切换开关U1的D+引脚及D-引脚分别与所述USBType-C接口J1的D+引脚及D-引脚相连，所述USB高速切换开关U1的S引脚通过一第一电阻R1后与充电电压端VCHG相连，所述S引脚与第一电阻R1之间连接有一接地电阻R2，所述USB高速切换开关U1的VCC引脚与电源电压端VBAT连接，所述VCC引脚与电源电压端VBAT之间连接有一接地电容C1，所述USB高速切换开关U1的HSD2+引脚及HSD2-引脚作为USB信号的数据传输端，用于与中央处理器连接，以进行USB信号通信，所述USB高速切换开关U1的HSD1+引脚及HSD1-引脚作为串口信号的数据传输端，以进行串口信号通信，实现串口测试，所述USB高速切换开关U1的HSD1+引脚及HSD1-引脚通过所述串口信号电平转换电路与中央处理器连接。

其中，所述USB高速切换开关U1的HSD2+引脚及HSD2-引脚分别与中央处理器的USB信号数据正端CON_USB_DP及中央处理器的USB信号数据负端CON_USB_DM连接，实现USB信号的通信。所述USB高速切换开关U1的HSD1+引脚及HSD1-引脚分别作为串口信号的数据接收端CON_U1RXD及串口信号的数据发送端CON_U1TXD，且通过串口信号电平转换电路后分别与中央处理器的串口信号接收端MAIN_RXD及串口信号发送端MAIN_TXD连接，实现串口信号的通信。所述基于Type-C接口的信号切换电路通过设置USBType-C接口J1及与其连接的USB高速切换开关U1，且USB高速切换开关U1的型号为SGM7227，利用USB高速切换开关U1根据供电控制，使得与USBType-C接口J1的D+引脚及D-引脚连接的USB高速切换开关U1的D+引脚和D-引脚可连通相应信号的数据传输端，实现USB信号和串口信号的切换，以利用单个USBType-C接口J1即可完成USB信号及串口信号的发送接收，无需增设外部连接器，便于产品轻薄化，成本低，更无需拆机进行串口焊接，效率高，安全可靠，同时，USB高速切换开关U1的串口信号的数据传输端通过串口信号电平转换电路与中央处理器连接以转换电平实现串口与中央处理器之间不同电压域的逻辑可相互同步，实现串口信号的正常传输。

具体地，所述USBType-C接口J1的型号为UBC052-16-D130A。优选地，所述USBType-C接口J1的SHELL引脚与接地电感连接。

具体地，所述USBType-C接口的VBUS引脚与充电电压端VCHG连接，所述VBUS引脚与充电电压端VCHG之间连接有一阳极接地的稳压二极管D1，所述稳压二极管D1的阴极与VBUS引脚连接。所述稳压二极管D1的阴极与充电电压端VCHG之间连接有一接地电容C13。

当进行USB信号通信时，由于USB数据线内部存在5V供电，5V的充电电压通过充电电压端VCHG供电至USBType-C接口J1的VBUS引脚及USB高速切换开关U1的S引脚，所述S引脚用于选择输入，实现开关选择，此时，USB高速切换开关U1的S引脚为高电平，则USB高速切换开关U1的D+引脚与HSD2+引脚导通，且USB高速切换开关U1的D-引脚与HSD2-引脚导通，使得控制USB高速切换开关U1的USB信号的数据传输端导通，以使USB信号从USB_Type-C接口J1的D+引脚及D-引脚经USB高速切换开关U1的D+引脚及D-引脚后通过USB高速切换开关U1的HSD2+引脚与HSD2-引脚传输至中央处理器，实现USB信号的数据传输。当进行串口信号通信时，由于串口线没有供电，USB高速切换开关U1的S引脚为低电平，则USB高速切换开关U1的D+引脚与HSD1+引脚导通，且USB高速切换开关U1的D-引脚与HSD1-引脚导通，使得控制USB高速切换开关U1的串口信号的数据传输端导通，以使串口信号可从USB_Type-C接口J1的D+引脚及D-引脚经USB高速切换开关U1的D+引脚及D-引脚后通过USB高速切换开关U1的HSD1+引脚与HSD1-引脚传输，并经由串口信号电平转换电路将串口信号传输至中央处理器，从而实现串口信号的数据传输。

具体地，所述所述USB高速切换开关U1的D+引脚与所述USBType-C接口J1的D+引脚之间连接有一一端接地的第一瞬态电压抑制保护器件FV1，所述USB高速切换开关U1的D-引脚与所述USBType-C接口J1的D-引脚之间连接有一端接地的第二瞬态电压抑制保护器件FV2，以保护电路中各元件不被瞬间浪涌脉冲电压损坏。所述第一瞬态电压抑制保护器件FV1及第二瞬态电压抑制保护器件FV2分别与一接地电容C11及C12并联。

优选地，所述第一瞬态电压抑制保护器件FV1及第二瞬态电压抑制保护器件FV2均为双向击穿二极管。所述双向击穿二极管用于抑制瞬间过电压，当瞬间出现浪涌脉冲电压时，双向击穿二极管可迅速齐纳击穿，由高阻状况变为低阻状况，对浪涌电压进行分流和箝位，从而保护各元件不被瞬间浪涌脉冲电压损坏。

具体地，所述USB高速切换开关U1的HSD1+引脚及HSD1-引脚分别通过一第三电阻R3及一第四电阻R4与所述串口信号电平转换电路连接，所述HSD1+引脚与第三电阻R3之间及所述HSD1-引脚与第四电阻R4之间分别连接一接地电容C2和C3。

具体地，所述串口信号电平转换电路包括二MOS管，分别为第一MOS管Q1及第二MOS管Q2，所述第一MOS管Q1的漏极与HSD1+引脚相连，所述第一MOS管Q1的漏极与HSD1+引脚之间连接有一第一上拉电阻R6，所述第一MOS管Q1的源极与中央处理器的串口信号接收端MAIN_RXD相连，所述第一MOS管Q1的栅极与1.8V电压连接，所述第一MOS管Q1的源极与串口信号接收端MAIN_RXD之间连接有一一端与1.8V电压连接的第五电阻R5；所述第二MOS管Q2的漏极与HSD1-引脚相连，所述第二MOS管Q2的漏极与HSD1-引脚之间连接有一第二上拉电阻R7，所述第二MOS管Q2的源极与中央处理器的串口信号发送端MAIN_TXD相连，所述第二MOS管Q2的栅极与1.8V电压连接，所述第二MOS管Q2的源极与串口信号发送端之间连接有一一端与1.8V电压连接的第八电阻R8。其中，所述第一MOS管Q1的漏极与源极之间串联有一第九电阻R9，所述第二MOS管Q2的漏极与源极之间串联有一第十电阻R10。

具体地，所述第一上拉电阻R6及第二上拉电阻R7分别连接有3.3V电压。

其中，中央处理器的电压域为1.8V，串口线的电压域为3.3V。当中央处理器通过串口信号发送端MAIN_TXD向外发送数据时，若串口信号发送端MAIN_TXD为高电平时，第二MOS管Q2的栅极与源极均为高电平，此时，第二MOS管Q2的栅极电压小于栅极电压阈值，第二MOS管Q2截止，USB高速切换开关U1的串口信号的数据发送端CON_U1TXD被3.3V电压通过第二上拉电阻R7拉高为3.3V；若串口信号发送端MAIN_TXD为低电平时，第二MOS管Q2的栅极处于1.8V而源极处于0V，此时，第二MOS管Q2的栅极电压大于栅极电压阈值，第二MOS管Q2导通，USB高速切换开关U1的串口信号的数据发送端CON_U1TXD被拉低为低电平，以通过第二MOS管Q2的导通截止，实现USB高速切换开关U1的串口信号的数据发送端CON_U1TXD的电平转换，使得中央处理器的串口信号发送端MAIN_TXD与USB高速切换开关U1的串口信号的数据发送端CON_U1TXD两者间的电压域的逻辑同步，实现数据传输。

当中央处理器通过串口信号接收端MAIN_RXD接收数据时，若USB高速切换开关U1的串口信号的数据接收端CON_U1RXD为高电平时，第一MOS管Q1的栅极与源极均为高电平，此时，第一MOS管Q1的栅极电压小于栅极电压阈值，第一MOS管Q1截止，串口信号接收端MAIN_RXD被1.8电压通过第五电阻R5拉高为1.8V；若USB高速切换开关U1的串口信号的数据接收端CON_U1RXD为低电平时，第一MOS管Q1的栅极与源极均为高电平，此时，第一MOS管Q1的栅极电压小于栅极电压阈值，第一MOS管Q1截止，串口信号接收端MAIN_RXD通过第一MOS管Q1的体二极管被拉低为低电平，实现中央处理器的串口信号接收端MAIN_RXD的电平转换，使得中央处理器的串口信号接收端MAIN_RXD与USB高速切换开关U1的串口信号的数据接收端CON_U1RXD两者间的电平逻辑同步，实现数据传输。

具体地，所述USB高速切换开关U1的OE引脚及GND引脚均接地。

综上所述，本实用新型一种基于Type-C接口的信号切换电路通过设置USB Type-C接口及与其连接的USB高速切换开关，且USB高速切换开关的型号为SGM7227，利用USB高速切换开关根据供电控制，使得与USBType-C接口的D+引脚及D-引脚连接的USB高速切换开关的D+引脚和D-引脚可连通相应信号的数据传输端，实现USB信号和串口信号的切换，以利用单个USBType-C接口即可完成USB信号及串口信号的发送接收，无需增设外部连接器，便于产品轻薄化，成本低，更无需拆机进行串口焊接，效率高，安全可靠，同时，USB高速切换开关的串口信号的数据传输端通过串口信号电平转换电路与中央处理器连接以转换电平实现串口与中央处理器之间不同电压域的逻辑可相互同步，实现串口信号的正常传输。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于Type-C接口的信号切换电路，其特征在于，包括主电路及串口信号电平转换电路，所述主电路包括一USB Type-C接口及一USB高速切换开关，所述USB高速切换开关采用型号为SGM7227的芯片，所述USB高速切换开关的D+引脚及D-引脚分别与所述USBType-C接口的D+引脚及D-引脚相连，所述USB高速切换开关的S引脚通过一第一电阻后与充电电压端相连，所述S引脚与第一电阻之间连接有一接地电阻，所述USB高速切换开关的VCC引脚与电源电压端连接，所述VCC引脚与电源电压端之间连接有一接地电容，所述USB高速切换开关的HSD2+引脚及HSD2-引脚作为USB信号的数据传输端，用于与中央处理器连接，所述USB高速切换开关的HSD1+引脚及HSD1-引脚作为串口信号的数据传输端，所述USB高速切换开关的HSD1+引脚及HSD1-引脚通过所述串口信号电平转换电路与中央处理器连接。

2.根据权利要求1所述的基于Type-C接口的信号切换电路，其特征在于，所述USBType-C接口的VBUS引脚与充电电压端连接，所述VBUS引脚与充电电压端之间连接有一阳极接地的稳压二极管，所述稳压二极管的阴极与VBUS引脚连接。

3.根据权利要求1所述的基于Type-C接口的信号切换电路，其特征在于，所述USB高速切换开关的D+引脚与所述USB Type-C接口的D+引脚之间连接有一一端接地的第一瞬态电压抑制保护器件，所述USB高速切换开关的D-引脚与所述USB Type-C接口的D-引脚之间连接有一一端接地的第二瞬态电压抑制保护器件。

4.根据权利要求3所述的基于Type-C接口的信号切换电路，其特征在于，所述第一瞬态电压抑制保护器件及第二瞬态电压抑制保护器件均为双向击穿二极管。

5.根据权利要求1所述的基于Type-C接口的信号切换电路，其特征在于，所述USB高速切换开关的HSD1+引脚及HSD1-引脚分别通过一第三电阻及一第四电阻与所述串口信号电平转换电路连接，所述HSD1+引脚与第三电阻之间及所述HSD1-引脚与第四电阻之间分别连接一接地电容。

6.根据权利要求1所述的基于Type-C接口的信号切换电路，其特征在于，所述USBType-C接口的型号为UBC052-16-D130A。

7.根据权利要求1所述的基于Type-C接口的信号切换电路，其特征在于，所述串口信号电平转换电路包括二MOS管，分别为第一MOS管及第二MOS管，所述第一MOS管的漏极与HSD1+引脚相连，所述第一MOS管的漏极与HSD1+引脚之间连接有一第一上拉电阻，所述第一MOS管的源极与中央处理器的串口信号接收端相连，所述第一MOS管的栅极与1.8V电压连接，所述第一MOS管的源极与串口信号接收端之间连接有一一端与1.8V电压连接的第五电阻；所述第二MOS管的漏极与HSD1-引脚相连，所述第二MOS管的漏极与HSD1-引脚之间连接有一第二上拉电阻，所述第二MOS管的源极与中央处理器的串口信号发送端相连，所述第二MOS管的栅极与1.8V电压连接，所述第二MOS管的源极与串口信号发送端之间连接有一一端与1.8V电压连接的第八电阻。

8.根据权利要求7所述的基于Type-C接口的信号切换电路，其特征在于，所述第一上拉电阻及第二上拉电阻分别连接有3.3V电压。

9.根据权利要求1所述的基于Type-C接口的信号切换电路，其特征在于，所述USB高速切换开关的OE引脚及GND引脚均接地。

10.根据权利要求1所述的基于Type-C接口的信号切换电路，其特征在于，所述USBType-C接口的SHELL引脚与接地电感连接。

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