CN217880302U - Type-c接口电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种TYPE‑C接口电路，包括CPU芯片U1、MIC/GND切换芯片U2、中继器U3、数据切换开关U4、TYPE‑C母座U5、USB/音频切换芯片U6与逻辑芯片U7，当TYPE‑C母座U5内插装有外部公座的TYPE‑C插头时，通过逻辑芯片U7接收TYPE‑C插头中的cc信号电压ADC检测值，并自动识别外部公座的TYPE‑C插头的正反插，从而通过CPU芯片U1控制数据切换开关U4来根据不同的插入方向来切换TYPE‑C的数据传输信号，建立一个任何电子设备的MCU芯片都可以支撑USB3.0数据传输、且低成本的TYPE‑C接口电路，进一步还可以通过USB/音频切换芯片U6的设置，自由切换与USB 2.0模块连接的D‑/D+信号引脚和Audio Codec模块连接左右声道HP_OUTL/HP_OUTR信号引脚，使其兼容了模拟耳机和数字耳机功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子技术领域，具体涉及TYPE-C接口电路。
背景技术
在现有技术中，TYPE-C接口越来越成为电子设备的主流通用接口，最近，欧盟规定2024年在欧洲境内统一使用TYPE-C接口用于移动设备充电和数据传输。
TYPE-C接口主要有如下优点：
1.支持正反插，无需区分插入方向；
2.数据传输速度快；
3.TYPE-C接口支持双向供电，既能给设备本身充电又能输出电流给外接设备充电；
鉴于如上优点，通常TYPE-C接口电路价格昂贵，集成度高，需用专用接口电路芯片，这种情况下造成大量的低端设备用不起TYPE-C接口电路，从而导致性能下降，以及资源浪费。
发明内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种采用分立器件进行搭建，使任何电子设备的MCU芯片都可以建立一个支撑USB3.0数据传输、低成本的TYPE-C接口电路。
为了到达上述目的，本实用新型设计的TYPE-C接口电路，所述的TYPE-C接口电路包括TYPE-C母座U5，用于安装外部设备，进行通信；
CPU芯片U1，用于接口电路的信号通信传输，信号控制，信号检测；
数据切换开关U4，用于根据不同的插入方向来切换TYPE-C的数据传输信号；
逻辑芯片U7，将外部公座的TYPE-C插头的cc信号电压ADC检测值传输给CPU芯片U1进行通讯，判断插入TYPE-C母座U5的外部设备的类型和方向；
数据切换开关U4的TX1-信号引脚、TX2-信号引脚、TX1+信号引脚和TX2+信号引脚分别与TYPE-C母座U5的TX1-引脚A3、TX2-引脚B3、TX1+引脚A2和TX2+引脚B2对应相连；
数据切换开关U4的RX1-信号引脚、RX2-信号引脚、RX1+信号引脚、RX2+信号引脚分别与TYPE-C母座U5的RX1-引脚B10、RX2-引脚A10、RX1+引脚B11和RX2+引脚A11对应相连；
所述CPU芯片U1包括USB3.0模块和GPIO模块，USB3.0模块与GPIO模块分别与数据切换开关U4相连接。这样设置的作用在于将数据切换开关U4中与TYPE-C母座U5之间通过差分信号线对接，并通过逻辑芯片U7，识别外部公座的TYPE-C插头的插入方向，所述的插入方向包括正插与反插，从而通过CPU芯片U1控制数据切换开关U4来根据不同的插入方向来切换TYPE-C的数据传输信号，使任何电子设备的MCU芯片都可以建立一个支撑USB3.0数据传输、低成本的TYPE-C接口电路。
进一步的方案是，所述的TYPE-C接口电路可分为充电模式、OTG模式以及音频模式。这样设置的作用在于TYPE-C接口电路在能够进行USB3.0的数据传输和PD电力传输的同时，兼容了模拟耳机和数字耳机的使用，其中数字耳机模式工作在OTG模式，模拟耳机工作在本专利所描述的音频模式。
更进一步的方案是，所述的TYPE-C接口电路还包括USB/音频切换芯片U6，所述TYPE-C母座U5中D+引脚A6与TYPE-C母座U5中的D+引脚B6连接，所述TYPE-C母座U5中的D-引脚A7与TYPE-C母座U5中的D-引脚B7连接；
所述USB/音频切换芯片U6中的D-信号引脚和D+信号引脚与TYPE-C母座U5的D+引脚B6和D-引脚B7连接；
所述USB/音频切换芯片U6中设有的USB-DM信号引脚和USB-DP信号引脚与CPU芯片U1中设有的USB 2.0模块连接；
所述TYPE-C母座U5中的VBUS引脚与USB/音频切换芯片U6中的Asel信号引脚之间通过电阻R1相连，且Asel信号引脚通过电阻R2接地；
USB/音频切换芯片U6中设有的HP_OUTL信号引脚和HP_OUTR信号引脚与CPU芯片U1中设有的Audio Codec模块连接。这样设置的作用在于由逻辑芯片U7判断TYPE-C母座U5中所插入外设的种类和方向后，当TYPE-C接口电路处于音频模式时，USB/音频切换芯片U6中设有的Asel信号引脚为低电平，USB/音频切换芯片U6与CPU芯片U1中的Audio Codec模块信号连接，当TYPE-C接口电路处于OTG模式时，USB/音频切换芯片U6中设有的Asel信号引脚为高电平，USB/音频切换芯片U6中与CPU芯片U1中的USB 2.0模块信号连接。
更进一步的方案是，所述的CPU芯片U1外接有中继器U3，所述中继器U3的BOUT+信号引脚、BOUT-信号引脚、AIN+信号引脚和AIN-信号引脚与USB3.0模块相连接；
中继器U3的AOUT-信号引脚、AOUT+信号引脚、BIN-信号引脚和BIN+信号引脚分别与数据切换开关U4的RXCOM-信号引脚、RXCOM+信号引脚、TXCOM-信号引脚和TXCOM+信号引脚相互连接；
中继器U3的SEL1信号引脚和SEL2信号引脚与GPIO模块相连接，且数据切换开关U4的SEL3信号引脚与GPIO模块相连接。这样设置的作用在于通过CPU芯片U1外接的中继器U3与数据切换开关U4之间的连接，对接受到的信号进行接收和发送，从而提升传输信号质量，增强信号的驱动能力，且USB3.0数据传输时，若外设数据线正插，则数据切换开关U4的RXCOM-信号引脚、RXCOM+信号引脚、TXCOM-信号引脚和TXCOM+信号引脚分别于RX1-信号引脚、RX1+信号引脚、TX1-信号引脚和TX1+信号引脚相连接；若外设数据线反插，则数据切换开关U4的RXCOM-信号引脚、RXCOM+信号引脚、TXCOM-信号引脚和TXCOM+信号引脚分别于RX2-信号引脚、RX2+信号引脚、TX2-信号引脚和TX2+信号引脚相连接。
更进一步的方案是，所述的CPU芯片U1还外接有MIC/GND切换芯片U2，所述MIC/GND切换芯片U2中设有的U2_SEL信号引脚、MIC信号引脚、Sense信号引脚和GND信号引脚与Audio Codec模块相连接；
所述TYPE-C母座U5中的SBU1引脚A8与MIC/GND切换芯片U2中设有的SNS2信号引脚和CON2信号引脚连接，TYPE-C母座U5中的SBU2引脚B8与MIC/GND切换芯片U2中设有的SNS1信号引脚和CON1信号引脚连接。这样设置的作用在于通过CPU芯片U1外接的分别与AudioCodec模块和TYPE-C母座U5中对应信号引脚相连接的MIC/GND切换芯片U2，从而在接口电路处在音频模式下时，根据不同的外设插入方向来切换音频的MIC信号和GND信号。
更进一步的方案是，包括逻辑芯片U7，所述的CPU芯片U1中还包括I2C通讯模块，所述TYPE-C母座U5中CC1引脚A5和CC2引脚B5分别与逻辑芯片U7中CC1信号引脚和CC2信号引脚对应相连；
所述逻辑芯片U7中的SCL信号引脚和SDA信号引脚分别与I2C通讯模块相连接。这样设置的作用在于通过将逻辑芯片U7中的CC1信号引脚和CC2信号引脚与TYPE-C母座U5的CC1引脚和CC2引脚相连接，从而在外部公座的TYPE-C插头，插入TYPE-C母座后，把外部公座的TYPE-C插头中的cc信号电压ADC检测值，通过与I2C通讯模块连接的逻辑芯片U7将其转换成I2C值传输至CPU芯片U1内进行通讯。
本实用新型所设计的TYPE-C接口电路，包括CPU芯片U1、MIC/GND切换芯片U2、中继器U3、数据切换开关U4、TYPE-C母座U5、USB/音频切换芯片U6和逻辑芯片U7，当TYPE-C母座U5内插装有外部公座的TYPE-C插头时，通过逻辑芯片U7接收TYPE-C插头中的cc信号电压ADC检测值，并自动识别外部插入设备的方向及类型。
由于外部公座中的CC1或CC2的信号引脚上会有上拉电阻，当外部公座插入到TYPE-C母座U5内时，对应TYPE-C母座U5上CC1或CC2引脚的电压会因上拉电阻的上拉而变成5V，启动充电模式。
当外部公座插入到TYPE-C母座U5内时，对应TYPE-C母座U5上CC1或CC2引脚的电压会因外部公座中CC1或CC2信号引脚上设置的下拉电阻的下拉而变成低电平，此时CPU芯片U1通过判断TYPE-C母座U5中的CC1或CC2其中一个引脚的拉低而启动OTG模式。
当耳机插入TYPE-C母座U5时，TYPE-C耳机中的CC1和CC2信号引脚都下拉0欧姆到地，插入后，对应TYPE-C母座U5上的CC1和CC2引脚电平也都下拉到低电平，进而使系统启动音频耳机模式。
综上所述，本实用新型具有使任何电子设备的MCU芯片都可以建立一个可进行USB3.0的数据传输和PD电力传输的TYPE-C接口电路，同时还兼容了模拟耳机和数字耳机功能的优点。
附图说明
图1是TYPE-C接口电路的模块示意图。
图2是TYPE-C接口电路的具体实施电路图。
图3是MIC/GND切换芯片U2信号切换方法的流程示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为实现预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
实施例1。
如图1和图2所示，本实施例描述的TYPE-C接口电路，所述的TYPE-C接口电路包括TYPE-C母座U5，用于安装外部设备，进行通信；
CPU芯片U1，用于接口电路的信号通信传输，信号控制，信号检测；
数据切换开关U4，用于根据不同的插入方向来切换TYPE-C的数据传输信号；
逻辑芯片U7，用于将外部公座的TYPE-C插头的cc信号电压ADC检测值传输给CPU进行通讯,判断插入TYPE-C母座U5的外部设备的类型和方向；
数据切换开关U4的TX1-信号引脚、TX2-信号引脚、TX1+信号引脚和TX2+信号引脚分别与TYPE-C母座U5的TX1-引脚A3、TX2-引脚B3、TX1+引脚A2和TX2+引脚B2对应相连；
数据切换开关U4的RX1-信号引脚、RX2-信号引脚、RX1+信号引脚和RX2+信号引脚分别与TYPE-C母座U5的RX1-引脚B10、RX2-引脚A10、RX1+引脚B11和RX2+引脚A11对应相连；
所述CPU芯片U1包括USB3.0模块与GPIO模块，USB3.0模块与GPIO模块分别与数据切换开关U4相连接。
所述TYPE-C接口电路还包括USB/音频切换芯片U6，所述TYPE-C母座U5中D+引脚A6与TYPE-C母座U5中的D+引脚B6连接，所述TYPE-C母座U5中的D-引脚A7与TYPE-C母座U5中的D-引脚B7连接；
所述USB/音频切换芯片U6中的D-信号引脚、D+信号引脚与TYPE-C母座U5的D+引脚B6和D-引脚B7连接；
所述USB/音频切换芯片U6中设有的USB-DM信号引脚和USB-DP信号引脚与CPU芯片U1中设有的USB 2.0模块连接；
所述TYPE-C母座U5中的VBUS引脚与USB/音频切换芯片U6中设有的Asel信号引脚之间连接有通过电阻R1相连，且Asel信号引脚通过电阻R2接地；
USB/音频切换芯片U6中设有的HP_OUTL信号引脚和HP_OUTR信号引脚与CPU芯片U1中设有的Audio Codec模块连接。
所述的CPU芯片U1外接有中继器U3，所述USB3.0模块中的BOUT+信号引脚、BOUT-信号引脚、AIN+信号引脚和AIN-信号引脚分别与中继器U3的BOUT+信号引脚、BOUT-信号引脚、AIN+信号引脚和AIN-信号引脚对应相连；
中继器U3的AOUT-信号引脚、AOUT+信号引脚、BIN-信号引脚和BIN+信号引脚分别与数据切换开关U4的RXCOM-信号引脚、RXCOM+信号引脚、TXCOM-信号引脚和TXCOM+信号引脚相互连接；
中继器U3的SEL1信号引脚和SEL2信号引脚分别与GPIO模块的SEL1信号引脚和SEL2信号引脚相互连接，所述GPIO模块中的SEL3信号引脚与数据切换开关U4中的SEL3信号引脚连接。
当USB3.0数据传输时，若外设数据线正插，则数据切换开关U4的RXCOM-信号引脚、RXCOM+信号引脚、TXCOM-信号引脚和TXCOM+信号引脚分别于RX1-信号引脚、RX1+信号引脚、TX1-信号引脚和TX1+信号引脚相连接；若外设数据线反插，则数据切换开关U4的RXCOM-信号引脚、RXCOM+信号引脚、TXCOM-信号引脚和TXCOM+信号引脚分别于RX2-信号引脚、RX2+信号引脚、TX2-信号引脚和TX2+信号引脚相连接。
所述的CPU芯片U1还外接有MIC/GND切换芯片U2，所述Audio Codec模块中设有的GPIO1信号引脚、MIC信号引脚、Sense信号引脚和GND信号引脚分别与MIC/GND切换芯片U2中设有的U2_SEL信号引脚、MIC信号引脚、Sense信号引脚和GND信号引脚对应相连；
所述TYPE-C母座U5中的SBU1引脚A8与MIC/GND切换芯片U2中设有的SNS2信号引脚和CON2信号引脚连接，TYPE-C母座U5中的SBU2引脚B8与MIC/GND切换芯片U2中设有的SNS1信号引脚和CON1信号引脚连接。
所述CPU芯片U1中还包括I2C通讯模块，所述TYPE-C母座U5中CC1引脚A5和CC2引脚B5分别与逻辑芯片U7中CC1信号引脚和CC2信号引脚对应相连；
所述逻辑芯片U7中的SCL信号引脚和SDA信号引脚分别与I2C通讯模块中SCL信号引脚和SDA信号引脚对应相连。
所述的TYPE-C接口电路可分为充电模式、OTG模式以及音频模式。
判断充电模式：
由于外部公座中的CC1或CC2的信号引脚上会有上拉电阻，所述上拉电阻阻值为68000欧姆，当外部公座插入到TYPE-C母座U5内时，对应TYPE-C母座U5上CC1或CC2信号引脚的电压会因上拉电阻的上拉而变成5V，启动充电模式。
判断OTG模式：
当外部公座插入到TYPE-C母座U5内时，对应TYPE-C母座U5上CC1或CC2引脚的电压会因外部公座中CC1或CC2信号引脚上设置的下拉电阻的下拉而变成低电平，其中下拉电阻阻值为5100欧姆，此时CPU芯片U1通过判断TYPE-C母座U5中的CC1或CC2其中一个引脚的拉低而启动OTG模式。
判断音频模式：
当TYPE-C耳机插入TYPE-C母座U5时，TYPE-C耳机中的CC1与CC2引脚都下拉0欧姆到地，插入后，对应TYPE-C母座U5上的CC1与CC2引脚电平也都下拉到低电平，进而使系统启动音频耳机模式。
此时，USB/音频切换芯片U6中的Asel信号引脚为低电平。
USB/音频切换芯片U6中的D+信号引脚与HP_OUTL信号引脚相连接，D-信号引脚与HP_OUTR信号引脚相连接。
此时外部TYPE-C耳机的左右声道通过TYPE-C母座U5、USB/音频切换芯片U6，最终与CPU芯片U1中的Audio Codec模块相连接。
如图3所示，MIC信号和GND信号的判断逻辑如下：
STEP 1：当耳机插入TYPE-C母座U5时，系统会自动检测到TYPE-C耳机的插入。
STEP 2：系统初始化CPU芯片U1中GPIO信号以及MIC/GND切换芯片U2中U2_SEL信号。
STEP 3：系统读取Audio Codec模块中Sense信号引脚电压，并记录为V1。
STEP 4：系统自动反转MIC/GND切换芯片U2中U2_SEL信号引脚电压，使系统模拟检测耳机从另外一方向插入时的Audio Codec模块中Sense信号引脚电压值。
STEP 5：系统读取Audio Codec模块中Sense信号引脚电压，并记录为V2。
STEP 6：因耳机麦克风内部极性的存在，耳机在模拟不同方向情况下，AudioCodec模块中的Sense信号引脚会检测到不同的电压值。比较V1和V2的电压值。如果V1电压值大于V2电压值，则进入STEP 7进程；如果V1电压值小于V2电压值，则进入STEP 9进程。
STEP 7：当前耳机插入方向为正插，Audio Codec模块中MIC信号引脚和外部耳机的MIC信号引脚正常连接，Audio Codec模块中的GND信号引脚和外部耳机的GND信号引脚正常连接。MIC/GND切换芯片U2内部的第一开关S1闭合，MIC信号引脚与SNS1信号引脚相连接；第二开关S2断开；第三开关S3闭合，Sense信号引脚与SNS1信号引脚相连接；第四开关断开。第五开关S5断开；第六开关S6闭合，GND信号引脚与CON2信号引脚相连接。
STEP 8：维持U2_SEL状态。
STEP 9：当前耳机插入方向为反插。Audio Codec模块中MIC信号引脚和外部耳机的MIC信号引脚未正常连接，Audio Codec模块中GND信号引脚和外部耳机的GND信号引脚未正常连接。
STEP 10：反转U2_SEL状态。MIC/GND切换芯片U2内部的第一开关S1断开；第二开关S2闭合，MIC信号引脚与SNS2信号引脚相连接；第三开关S3断开；第四开关闭合，Sense信号引脚与SNS2信号引脚相连接；第五开关S5闭合，GND信号引脚与CON1信引脚号相连接；第六开关S6断开。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，应当可利用上述揭示的技术内容经些许变更或修饰作出属于等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种TYPE-C接口电路，其特征在于，所述的TYPE-C接口电路包括TYPE-C母座U5，用于安装外部设备，进行通信；
CPU芯片U1，用于接口电路的信号通信传输、信号控制和信号检测；
数据切换开关U4，用于根据不同的插入方向来切换TYPE-C的数据传输信号；
逻辑芯片U7，将外部公座的TYPE-C插头的cc信号电压ADC检测值传输给CPU芯片U1进行通讯，判断插入TYPE-C母座U5的外部设备的类型和方向；
数据切换开关U4的TX1-信号引脚、TX2-信号引脚、TX1+信号引脚和TX2+信号引脚分别与TYPE-C母座U5的TX1-引脚A3、TX2-引脚B3、TX1+引脚A2和TX2+引脚B2对应相连；
数据切换开关U4的RX1-信号引脚、RX2-信号引脚、RX1+信号引脚和RX2+信号引脚分别与TYPE-C母座U5的RX1-引脚B10、RX2-引脚A10、RX1+引脚B11和RX2+引脚A11对应相连；
所述CPU芯片U1包括USB3.0模块与GPIO模块，USB3.0模块与GPIO模块与数据切换开关U4相连接。
2.根据权利要求1所述的TYPE-C接口电路，其特征在于，所述的TYPE-C接口电路可分为充电模式、OTG模式以及音频模式。
3.根据权利要求1所述的TYPE-C接口电路，其特征在于，所述的TYPE-C接口电路还包括USB/音频切换芯片U6，所述TYPE-C母座U5中D+引脚A6与TYPE-C母座U5中的D+引脚B6连接，所述TYPE-C母座U5中的D-引脚A7与TYPE-C母座U5中的D-引脚B7连接；
所述USB/音频切换芯片U6中的D-信号引脚和D+信号引脚与TYPE-C母座U5的D+引脚B6和D-引脚B7连接；
所述USB/音频切换芯片U6中设有的USB-DM信号引脚和USB-DP信号引脚与CPU芯片U1中设有的USB 2.0模块连接；
所述TYPE-C母座U5中的VBUS引脚与USB/音频切换芯片U6中的Asel信号引脚之间通过电阻R1相连，且Asel信号引脚通过电阻R2接地；
USB/音频切换芯片U6中设有的HP_OUTL信号引脚和HP_OUTR信号引脚与CPU芯片U1中设有的Audio Codec模块连接。
4.根据权利要求1所述的TYPE-C接口电路，其特征在于，所述的CPU芯片U1外接有中继器U3，所述中继器U3的BOUT+信号引脚、BOUT-信号引脚、AIN+信号引脚和AIN-信号引脚与USB3.0模块相连接；
中继器U3的AOUT-信号引脚、AOUT+信号引脚、BIN-信号引脚和BIN+信号引脚分别与数据切换开关U4的RXCOM-信号引脚、RXCOM+信号引脚、TXCOM-信号引脚和TXCOM+信号引脚对应连接；
中继器U3的SEL1信号引脚和SEL2信号引脚与GPIO模块相连接，且数据切换开关U4的SEL3信号引脚与GPIO模块连接。
5.根据权利要求1—4中任意一项所述的TYPE-C接口电路，其特征在于，所述的CPU芯片U1还外接有MIC/GND切换芯片U2，所述MIC/GND切换芯片U2中设有的U2_SEL信号引脚、MIC信号引脚、Sense信号引脚和GND信号引脚与Audio Codec模块相连接；
所述TYPE-C母座U5中的SBU1引脚A8与MIC/GND切换芯片U2中设有的SNS2信号引脚和CON2信号引脚连接，TYPE-C母座U5中的SBU2引脚B8与MIC/GND切换芯片U2中设有的SNS1信号引脚和CON1信号引脚连接。
6.根据权利要求5所述的TYPE-C接口电路，其特征在于，包括逻辑芯片U7，所述的CPU芯片U1中还包括I2C通讯模块，所述TYPE-C母座U5中CC1引脚A5和CC2引脚B5分别与逻辑芯片U7中CC1信号引脚和CC2信号引脚对应相连；
所述逻辑芯片U7中的SCL信号引脚和SDA信号引脚分别与I2C通讯模块相连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202222021865.9U CN217880302U (zh) | 2022-08-02 | 2022-08-02 | Type-c接口电路 |
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| CN202222021865.9U CN217880302U (zh) | 2022-08-02 | 2022-08-02 | Type-c接口电路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN217880302U true CN217880302U (zh) | 2022-11-22 |
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| CN202222021865.9U Active CN217880302U (zh) | 2022-08-02 | 2022-08-02 | Type-c接口电路 |
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|---|---|
| CN (1) | CN217880302U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115982073A (zh) * | 2023-03-17 | 2023-04-18 | 四川华鲲振宇智能科技有限责任公司 | 一种使TpyeC适配于单个USB3.0的装置及方法 |
| CN117215974A (zh) * | 2023-05-11 | 2023-12-12 | 深圳市华卓智能科技有限公司 | 一种解决usb3.0传输问题电路 |
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2022
- 2022-08-02 CN CN202222021865.9U patent/CN217880302U/zh active Active
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