CN219392652U - 一种usb模式切换电路、切换电路及终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电路控制领域，公开了一种USB模式切换电路，切换电路及终端。本实用新型中，在控制单元与管理芯片之间添加了切换电路，切换电路在接收到的控制单元的控制信号为第一电平信号时，将输出端电压上拉到第一阈值；在接收到的控制信号为第二电平信号时，将输出端电压下拉到第二阈值；第一阈值大于第二阈值，以此来实现根据不同的控制信号向管理芯片发出相应的信号来切换系统的USB模式。通过切换电路来根据控制芯片的控制信号来给管理芯片发送相应的信号来代替使用PMIC芯片来给管理芯片的模式切换使能引脚发送切换模式的信号，可以减少芯片的使用，低成本地完成USB模式切换。

Description

一种USB模式切换电路、切换电路及终端

技术领域

本实用新型涉及电路控制领域，特别涉及一种USB模式切换电路、切换电路及终端。

背景技术

现如今虽然Type C型接口消费应用非常多，但在当前的车载接口中，车载应用主要集中在Type A接口，而Type A接口无USB模式切换引脚即CC控制管脚。为了在车载Type A接口下进行USB模式切换，相关技术中通常需要一个专有USB Control IC来做USB模式切换。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：每一个Type A接口进行模式切换都需要添加一个控制芯片，成本较高，如何在不增加控制芯片的情况下，低成本地实现USB模式切换。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种USB模式切换电路、切换电路及终端，使得在进行USB模式切换时不需要使用USB模式切换芯片，低成本地完成USB模式切换。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种USB模式切换电路，包括：控制单元、切换电路、管理芯片；控制单元的信号输出端与切换电路的使能端相连，切换电路的输出端与管理芯片的模式切换端相连；控制单元用于向切换电路发出控制信号；切换电路用于在接收到的控制信号为第一电平信号时，将输出端电压上拉到第一阈值；在接收到的控制信号为第二电平信号时，将输出端电压下拉到第二阈值；第一阈值大于第二阈值；管理芯片用于在模式切换端的电压上拉到第一阈值时，控制系统进入USB从模式，在模式切换端的电压下拉到第二阈值时，控制系统进入USB主模式。

本实用新型还提供了一种切换电路，包括：与控制单元的信号输出端相连的使能端、与所述管理芯片的模式切换端相连的输出端和控制单元；使能端用于接收控制单元发出的控制信号；控制单元用于在接收到的控制信号为第一电平信号时，将输出端电压上拉到第一阈值；在接收到的控制信号为第二电平信号时，将输出端电压下拉到第二阈值；第一阈值大于所述第二阈值。

本实用新型还提供了一种终端，包括上述的USB模式切换电路。

本实用新型实施方式相对于相关技术而言，在控制单元与管理芯片之间添加了切换电路，切换电路在接收到的控制单元的控制信号为第一电平信号时，将输出端电压上拉到第一阈值；在接收到的控制信号为第二电平信号时，将输出端电压下拉到第二阈值；第一阈值大于第二阈值，以此来实现根据不同的控制信号向管理芯片发出相应的信号来切换系统的USB模式。通过切换电路来根据控制芯片的控制信号来给管理芯片发送相应的信号来代替使用PMIC芯片来给管理芯片的模式切换使能引脚发送切换模式的信号，可以减少芯片的使用，低成本地完成USB模式切换。

另外，在一个例子中，USB模式切换电路，还包括一个或门；或门的一个输入端与控制单元的信号输出端相连，或门的另一个输入端与管理芯片的信号输出端相连；或门的输出端与切换电路的使能端相连。通过在USB模式切换电路中添加一个或门，就可以选取控制单元的信号输出与管理芯片的信号输出中任一个作为USB模式切换时的指令，可以兼容更多的使用场景，使USB模式切换电路使用范围更加广泛。

另外，在一个例子中，切换电路包括：第一三极管、第二三极管、第三三极管和第四三极管，以及第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻；其中，第一三极管的基极与控制单元的信号输出端和第二三极管的基极相连，第一三极管的集电极与第一电阻的第一端相连，第一三极管的发射极接地；第二三极管的集电极与第四三极管的基极和第四电阻的第一端相连，第二三极管的发射极接地；第三三极管的基极与第一电阻的第二端和第二电阻的第一端相连，第三三极管的发射极与第三电阻的第一端相连，第三三极管的集电极与管理芯片的模式切换端和第五电阻的第一端相连；第四三极管的集电极与第五电阻的第二端相连，第四三极管的发射极接地；第二电阻第二端和第三电阻的第二端与供电电源相连；第四电阻的第二端与USB接口的电源相连。通过四个三极管和五个电阻即可组成切换电路，相比于相关技术中的PMIC芯片来说构造更加简单，同时也可以进一步地降低构建USB模式切换电路的成本。

另外，在一个例子中，USB模式切换电路还包括：一个充电芯片；充电芯片的一端连接在控制单元的充电使能端上；充电芯片的另一端直接连接在USB接口的电源端上。充电芯片不需要先连接在PMIC芯片上，直接连接在USB接口的电源端上，简化了电路结构，更加方便了电路的实现。

附图说明

图1是根据本实用新型一实施方式的传统USB模式切换电路示意图；

图2是根据本实用新型另一实施方式的USB模式切换电路示意图；

图3是根据本实用新型另一实施方式中的切换电路的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

如图1所示的电路为相关技术中一种传统的USB模式切换电路。

在图1中，传统的USB模式切换电路包括控制单元MCU，电源管理芯片PMIC，系统级芯片和电源管理模块SOC&PMIC module，以及Type A USB接口。在传统的USB模式切换电路中，电源管理芯片PMIC接受控制单元MCU发出的模式切换控制信号，之后在芯片内部生成相应的使能信号，并且将该使能信号传递到系统级芯片和电源管理模块中，管理芯片再根据该使能信号选择对应的USB工作模式，完成USB工作模式的切换。

本实用新型的一个一实施方式涉及一种USB模式切换电路。包括：控制单元、切换电路、管理芯片；控制单元的信号输出端与切换电路的使能端相连，切换电路的输出端与管理芯片的模式切换端相连；控制单元用于向切换电路发出控制信号；切换电路用于在接收到的控制信号为第一电平信号时，将输出端电压上拉到第一阈值；在接收到的控制信号为第二电平信号时，将输出端电压下拉到第二阈值；第一阈值大于第二阈值；管理芯片用于在模式切换端的电压上拉到第一阈值时，控制系统进入USB从模式，在模式切换端的电压下拉到第二阈值时，控制系统进入USB主模式。通过在控制单元与管理芯片之间添加了切换电路，切换电路在接收到的控制单元的控制信号为第一电平信号时，将输出端电压上拉到第一阈值；在接收到的控制信号为第二电平信号时，将输出端电压下拉到第二阈值；第一阈值大于第二阈值，以此来实现根据不同的控制信号向管理芯片发出相应的信号来切换系统的USB模式。通过切换电路来根据控制芯片的控制信号来给管理芯片发送相应的信号来代替使用PMIC芯片来给管理芯片的模式切换使能引脚发送切换模式的信号，可以减少芯片的使用，低成本地完成USB模式切换。下面对本实施方式的USB模式切换电路的细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。

本实用新型的一个实施方式涉及一种USB模式切换电路，如图1所示。

包括：控制单元MCU、切换电路、管理芯片SOC&PMIC module。控制单元MCU的信号输出端为MCU-USB CC-EN，控制单元MCU的信号输出端为与切换电路的使能端CC-EN相连，切换电路的输出端CC连接在管理芯片的信号输入端。控制单元用于向切换电路发出控制信号；切换电路用于在接收到的控制信号为第一电平信号时，将输出端电压上拉到第一阈值；在接收到的控制信号为第二电平信号时，将输出端电压下拉到第二阈值；第一阈值大于第二阈值；管理芯片用于在模式切换端的电压上拉到第一阈值时，控制系统进入USB从模式，在模式切换端的电压下拉到第二阈值时，控制系统进入USB主模式。

在一个例子中，第一电平信号为低电平信号，第二电平信号为高电平信号；此时，对应的第一阈值的取值为5V，第二阈值的取值为0V。此时当控制单元MCU输出低电平信号时，切换电路将输出端的电压上拉到5V，当控制单元MCU输出高电平信号时，切换电路将输出端的电压下拉到地。

在一个例子中，USB模式切换电路，还包括一个或门；或门的一个输入端与控制单元的信号输出端相连，或门的另一个输入端与管理芯片的信号输出端相连；或门的输出端与切换电路的使能端相连。在图2中，或门的两个输入端分别与控制单元MCU的信号输出端为MCU-USB CC-EN以及管理芯片的信号输出端SOC-USB CC-EN连接，或门的输出端连接在切换电路的使能端。通过在USB模式切换电路中添加一个或门，就可以选取控制单元的信号输出与管理芯片的信号输出中任一个作为USB模式切换时的指令，可以兼容更多的使用场景，使USB模式切换电路使用范围更加广泛。

在一个例子中，切换电路包括：第一三极管、第二三极管、第三三极管和第四三极管，以及第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻；其中，第一三极管的基极与控制单元的信号输出端和第二三极管的基极相连，第一三极管的集电极与第一电阻的第一端相连，第一三极管的发射极接地；第二三极管的集电极与第四三极管的基极和第四电阻的第一端相连，第二三极管的发射极接地；第三三极管的基极与第一电阻的第二端和第二电阻的第一端相连，第三三极管的发射极与第三电阻的第一端相连，第三三极管的集电极与管理芯片的模式切换端和第五电阻的第一端相连；第四三极管的集电极与第五电阻的第二端相连，第四三极管的发射极接地；第二电阻第二端和第三电阻的第二端与供电电源相连；第四电阻的第二端与USB接口的电源相连。具体的切换电路的示意图如图3所示，其中，第一三极管为Q1，第二三极管为Q2，第三三极管为Q3，第四三极管为Q4；第一电阻R1的阻值为2.2k，第二电阻R2的阻值为10k，第三电阻R3的阻值为56k，第四电阻R4的阻值为10k，第五电阻R5的阻值为5.1k。通过四个三极管和五个电阻即可组成切换电路，相比于相关技术中的PMIC芯片来说构造更加简单，同时也可以进一步地降低构建USB模式切换电路的成本。上述三极管以及电阻的型号选取可以根据需求自行调整，本实施方式并不限定器件型号的选取。

在一个例子中，USB模式切换电路还包括：一个充电芯片；充电芯片的一端连接在控制单元的充电使能端上；充电芯片的另一端直接连接在USB接口的电源端上。在图2中，充电芯片5Vcharger IC的一端连接在控制单元MCU的供电使能端MCU VBUS EN上，充电芯片的另一端连接在使用USB协议的TypeA型接口的电源端VBUS上。充电芯片不需要先连接在PMIC芯片上，直接连接在USB接口的电源端上，简化了电路结构，更加方便了电路的实现。

在一个例子中，管理芯片通过D+\D-、SSRX+\SSRX-、SSTX+\SSTX-六条通道分别与USB接口对应连接。

在一个例子中，用户在Type A接口下，无CC控制管脚，可以通过HMI(人机界面)界面向控制单元MCU发出指令来控制实现USB模式切换。

本实施方式中，提供了一种USB模式切换电路，通过在控制单元与管理芯片之间添加了切换电路，切换电路在接收到的控制单元的控制信号为第一电平信号时，将输出端电压上拉到第一阈值；在接收到的控制信号为第二电平信号时，将输出端电压下拉到第二阈值；第一阈值大于第二阈值，以此来实现根据不同的控制信号向管理芯片发出相应的信号来切换系统的USB模式。通过切换电路来根据控制芯片的控制信号来给管理芯片发送相应的信号来代替使用PMIC芯片来给管理芯片的模式切换使能引脚发送切换模式的信号，可以减少芯片的使用，低成本地完成USB模式切换。

本实用新型的另一实施方式涉及一种切换电路。在本实施方式中，切换电路包括：与控制单元的信号输出端相连的使能端、与管理芯片的模式切换端相连的输出端和控制单元；

使能端用于接收控制单元发出的控制信号；

控制单元用于在接收到的控制信号为第一电平信号时，将输出端电压上拉到第一阈值；在接收到的控制信号为第二电平信号时，将输出端电压下拉到第二阈值；第一阈值大于第二阈值。

在一个例子中，切换电路包括：第一三极管、第二三极管、第三三极管和第四三极管，以及第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻；其中，第一三极管的基极作为使能端，第三三极管的集电极作为输出端；第一三极管的基极和第二三极管的基极相连，第一三极管的集电极与第一电阻的第一端相连，第一三极管的发射极接地；第二三极管的集电极与第四三极管的基极和第四电阻的第一端相连，第二三极管的发射极接地；第三三极管的基极与第一电阻的第二端和第二电阻的第一端相连，第三三极管的发射极与第三电阻的第一端相连，第三三极管的集电极和第五电阻的第一端相连；第四三极管的集电极与第五电阻的第二端相连，第四三极管的发射极接地；第二电阻第二端和第三电阻的第二端与供电电源相连；第四电阻的第二端与USB接口的电源相连。通过四个三极管和五个电阻即可组成切换电路，相比于相关技术中的PMIC芯片来说构造更加简单。

本实用新型第三实施方式涉及一种终端，包括上述实施方式中任一项的USB模式切换电路。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (9)

1.一种USB模式切换电路，其特征在于，包括：控制单元、切换电路、管理芯片；

所述控制单元的信号输出端与所述切换电路的使能端相连，所述切换电路的输出端与所述管理芯片的模式切换端相连；

所述控制单元用于向所述切换电路发出控制信号；

所述切换电路用于在接收到的所述控制信号为第一电平信号时，将输出端电压上拉到第一阈值；在接收到的所述控制信号为第二电平信号时，将所述输出端电压下拉到第二阈值；所述第一阈值大于所述第二阈值；

所述管理芯片用于在所述模式切换端的电压上拉到第一阈值时，控制系统进入USB从模式，在所述模式切换端的电压下拉到第二阈值时，控制系统进入USB主模式。

2.根据权利要求1所述的USB模式切换电路，其特征在于，所述切换电路包括：第一三极管、第二三极管、第三三极管和第四三极管，以及第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻；

其中，所述第一三极管的基极与所述控制单元的信号输出端和所述第二三极管的基极相连，所述第一三极管的集电极与所述第一电阻的第一端相连，所述第一三极管的发射极接地；

所述第二三极管的集电极与所述第四三极管的基极和所述第四电阻的第一端相连，所述第二三极管的发射极接地；

所述第三三极管的基极与所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端相连，所述第三三极管的发射极与所述第三电阻的第一端相连，所述第三三极管的集电极与所述管理芯片的模式切换端和所述第五电阻的第一端相连；

所述第四三极管的集电极与所述第五电阻的第二端相连，所述第四三极管的发射极接地；

所述第二电阻第二端和所述第三电阻的第二端与供电电源相连；所述第四电阻的第二端与USB接口的电源相连。

3.根据权利要求1所述的USB模式切换电路，其特征在于，还包括一个或门；

所述或门的一个输入端与所述控制单元的所述信号输出端相连，所述或门的另一个输入端与所述管理芯片的信号输出端相连；

所述或门的输出端与所述切换电路的使能端相连。

4.根据权利要求1所述的USB模式切换电路，其特征在于，所述第一阈值的取值为5V，所述第二阈值的取值为0V。

5.根据权利要求1所述的USB模式切换电路，其特征在于，还包括：一个充电芯片；

所述充电芯片的一端连接在控制单元的充电使能端上；

所述充电芯片的另一端直接连接在USB接口的电源端上。

6.根据权利要求1-5中任一所述的USB模式切换电路，其特征在于，所述管理芯片通过D+\D-、SSRX+\SSRX-、SSTX+\SSTX-六条通道分别与USB接口对应连接。

7.一种切换电路，其特征在于，包括：与控制单元的信号输出端相连的使能端、与管理芯片的模式切换端相连的输出端和控制单元；

所述使能端用于接收所述控制单元发出的控制信号；

所述控制单元用于在接收到的所述控制信号为第一电平信号时，将所述输出端电压上拉到第一阈值；在接收到的所述控制信号为第二电平信号时，将所述输出端电压下拉到第二阈值；所述第一阈值大于所述第二阈值。

8.根据权利要求7所述的切换电路，其特征在于，所述切换电路具体包括：第一三极管、第二三极管、第三三极管和第四三极管，以及第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻；其中，所述第一三极管的基极作为所述使能端，所述第三三极管的集电极作为所述输出端；

所述第一三极管的基极和所述第二三极管的基极相连，所述第一三极管的集电极与所述第一电阻的第一端相连，所述第一三极管的发射极接地；

所述第二三极管的集电极与所述第四三极管的基极和所述第四电阻的第一端相连，所述第二三极管的发射极接地；

所述第三三极管的基极与所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端相连，所述第三三极管的发射极与所述第三电阻的第一端相连，所述第三三极管的集电极和所述第五电阻的第一端相连；

所述第四三极管的集电极与所述第五电阻的第二端相连，所述第四三极管的发射极接地；

所述第二电阻第二端和所述第三电阻的第二端与供电电源相连；所述第四电阻的第二端与USB接口的电源相连。

9.一种终端，其特征在于，包括如权利要求1至6中任一项所述的USB模式切换电路。