CN220020279U - 一种usb-c多功能扩展坞 - Google Patents

Abstract

一种USB‑C多功能扩展坞，包括：Type‑C/F充电器、上行Type‑C插头、电源切换芯片、供电芯片、TYPEC转HDMI芯片、第一集线器控制器、第二集线器控制器、以太网芯片、读卡器控制器，所述电源切换芯片分别与所述Type‑C/F充电器、所述上行Type‑C插头、所述供电芯片及所述TYPEC转HDMI芯片通过电性连接，所述上行Type‑C插头还与所述TYPEC转HDMI芯片、所述第一集线器控制器通过电性连接，所述第一集线器控制器还与所述第二集线器控制器、所述以太网芯片、所述读卡器控制器、第一USB‑A/F接口通过电性连接，所述读卡器控制器还与SD卡接口、TF卡接口连接，所述第二集线器控制器还分别与第二USB‑A/F接口、第三USB‑A/F接口通过电性连接。接口功能拓展强，可以接入多外设。

Description

一种USB-C多功能扩展坞

技术领域

本实用新型涉及扩展坞技术领域，更具体地说，涉及一种USB-C多功能扩展坞。

背景技术

USB扩展坞(Docking station)也叫做端口复制器(Port Replicator)，是指从USB接口上扩展出其他接口的设备(像音频输入输出接口、视频输出接口、蓝牙、COM或LPT接口、读卡器、网卡以及更多的USB接口)。通过复制甚至扩展笔记型计算机的端口，可使笔记本电脑与多个配件或外置设备(如电源适配器、网线、鼠标、外置键盘、打印机及外置显示器)方便的一站式连接。

USB扩展坞靠芯片直接硬件转换，无需驱动，直接支持如下操作系统：Windows 7(32bit/64bit)Windows Vista(32bit/64bit)Windows XP(32bit/64bit)Windows Server2003(32bit)Windows Server 2008(32bit/64bit)Mac OS10.4+Red Hat Linux 2.6x+Solaris兼容性该扩展坞有着良好的兼容性，适用于各大品牌笔记本和服务器及工作站：IBM、HP、TOSHIBA、DELL、NEC、SONY、宏基、华硕、康柏、富士通、三星、伦飞、联宝、联想、方正、紫光、同方等品牌绝大部分型号均能即插即用。

现有的USB扩展坞功能各异，但是接口扩展能力尚有欠缺。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于现有的USB扩展坞功能各异，但是接口扩展能力尚有欠缺，针对现有技术的上述的缺陷，提供一种USB-C多功能扩展坞，包括：

Type-C/F充电器、上行Type-C插头、电源切换芯片、供电芯片、TYPEC转HDMI芯片、第一集线器控制器、第二集线器控制器、以太网芯片、读卡器控制器，所述电源切换芯片分别与所述Type-C/F充电器、所述上行Type-C插头、所述供电芯片及所述TYPEC转HDMI芯片通过电性连接，所述上行Type-C插头还与所述TYPEC转HDMI芯片、所述第一集线器控制器通过电性连接，所述第一集线器控制器还与所述第二集线器控制器、所述以太网芯片、所述读卡器控制器、第一USB-A/F接口通过电性连接，所述读卡器控制器还与SD卡接口、TF卡接口连接，所述第二集线器控制器还分别与第二USB-A/F接口、第三USB-A/F接口通过电性连接。

优选地，所述供电芯片包括NX3223。

优选地，所述TYPEC转HDMI芯片包括AG9321。

优选地，所述第一集线器控制器包括GL3510。

优选地，所述第二集线器控制器包括GL3510。

优选地，所述以太网芯片包括AX88179A。

优选地，所述读卡器控制器包括GL3224。

优选地，所述TYPEC转HDMI芯片还与3.5mm音频接口连接。

优选地，所述TYPEC转HDMI芯片还与HDMI接口连接。

优选地，所述TYPEC转HDMI芯片还与VGA接口连接。

实施本实用新型的USB-C多功能扩展坞，具有以下有益效果：可以通过VGA接口连接电视机、显示器和投影仪，通过USB-C接口连接笔记本电脑，通过USB-C(PD)接口连接电源适配器，通过HDMI接口连接电视机、显示器和投影仪等，通过RJ45端口连接千兆网络，通过3.5mm音频接口接入耳机，通过SD卡接口连接SD卡，通过TF卡接口连接TF卡，通过USB-A接口连接鼠标、键盘及移动硬盘等，可实现单USB-C输入，USB-A×3，HDMI×1，VGA×1，RJ45×l，SD卡槽×1，TF卡槽×1，3.5mm音频×1多输出，支持视频HDMI格式，4K@30Hz，支持VGA格式，1080P@60Hz，USB接口支持USB-A，理论传输速率5Gbps。可以通过USB-C PD 3.0,100W Max进行充电，通过RJ45接口接入千兆以太网，通过SD/TF卡槽进行读卡，还可以通过3.5mm接口输出音频，接口功能拓展强，可以接入多外设。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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示出的结构获得其他的附图。下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型USB-C多功能扩展坞的结构示意图；

图2是本实用新型USB-C多功能扩展坞一优选实施例结构示意图；

图3是本实用新型USB-C多功能扩展坞中使用的供电芯片NX3223电路图；

图4是本实用新型USB-C多功能扩展坞中使用的TYPEC转HDMI芯片AG9321电路图；

图5是本实用新型USB-C多功能扩展坞中使用的第一集线器控制器或者第二集线器控制器GL3510电路图；

图6是本实用新型USB-C多功能扩展坞中使用的以太网芯片AX88179A电路图；

图7是本实用新型USB-C多功能扩展坞中使用的读卡器控制器GL3224电路图；

图8是本实用新型USB-C多功能扩展坞使用场景图。

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，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作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。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

请参阅图1，为本实用新型USB-C多功能扩展坞的结构示意图。如图1所示，在本实用新型第一实施例提供的USB-C多功能扩展坞中，至少包括，Type-C/F充电器、上行Type-C插头、电源切换芯片、供电芯片、TYPEC转HDMI芯片、第一集线器控制器、第二集线器控制器、以太网芯片、读卡器控制器，电源切换芯片分别与Type-C/F充电器、上行Type-C插头、供电芯片及TYPEC转HDMI芯片通过电性连接，上行Type-C插头还与TYPEC转HDMI芯片、第一集线器控制器通过电性连接，第一集线器控制器还与第二集线器控制器、以太网芯片、读卡器控制器、第一USB-A/F接口通过电性连接，读卡器控制器还与SD卡接口、TF卡接口连接，第二集线器控制器还分别与第二USB-A/F接口、第三USB-A/F接口通过电性连接。

具体实施时，电源切换芯片包括但是不限于为厚膜开关电源控制器DP104C、厚膜开关电源控制器DP308P、DPA-Switch系列高电压功率转换控制器DPA423/DPA424/DPA425/DPA426、电流型开关电源控制器FA13842/FA13843/FA13844/FA13845、开关电源控制器FA5310/FA5311、PWM开关电源控制器FAN7556、绿色环保的PWM开关电源控制器FAN7601、FPS型开关电源控制器FS6M07652R、开关电源功率转换器FS6Sxx等，本实施例中选为厚膜开关电源控制器DP104C。

请参阅图2，为本实用新型USB-C多功能扩展坞一优选实施例结构示意图。如图2所示，此实施例中，供电芯片可以但是不限于为NX3223。NX3223也可以认为是一颗同步升降压转换器，NX3223芯片内部集成H桥开关管，外围元件精简，支持2.7-22V输入电压，支持3到22V输出电压，通过将反馈引脚连接到GND，可以输出5.1V固定电压。NX3223支持10A电感电流限制，具备250K/500K/750K/1MHz开关频率，支持可调节的输出电流限制，强制PWM和PSM模式可选择，支持EN控制和可编程的欠压闭锁保护，支持输入和输出过电压保护，具备过热关断保护，采用QFN3*3-22封装。

请参阅图3，为本实用新型USB-C多功能扩展坞中使用的供电芯片NX3223电路图。如图3所示，NX3223是一款同步4开关降压-升压转换器，带有四个集成开关。它提供了出色的动力效率和电压调节，无论输出电压高于、低于或等于输入电压。NX3223支持非常宽的输入和输出电压范围。它可以支持2.7V至22V输入范围的应用，3V至22V的输出范围，并提供高达8A的平均值电感器电流限制。NX3223采用平均电流模式控制。输出电压由FB上的分压电阻网络调节切换模式(PSM/FPWM)和切换频率可以通过外部设置进行调整。这个该设备还提供可编程的输出电流限制NX3223支持内部限流，输入欠压保护、输出过电压保护、输出短路保护、FB短路保护和超温不同异常情况下的安全保护，从实现给系统提供稳定的5V电压输出。

如图2所示，此实施例中，TYPEC转HDMI芯片可以但是不限于为AG9321。请参阅图4，为本实用新型USB-C多功能扩展坞中使用的TYPEC转HDMI芯片AG9321电路图。如图4所示，AG9321提供了双USB-C正反插转HDMI带PD3.0充电的方案，支持快速PD 3.0充电。AG9321带片内Rp/Rd电阻器的四个配置通道(CC)，具有显示端口接收器，1、2或4车道配置，每车道54(HBR2)、2、7(HBR)和162(RBR)Gbps，可以用于AUX的片上1MΩ电阻器，高达4096x2160/30Hz分辨率，具有下行扩频时钟，和主链路交换配置，具有HDMI发射机，HDMI 14b符合性，高达4096x2160p/30Hz分辨率，采样率为32khz、441khz和48khz的线性PCM，HDCP 14符合预加载密钥，具有双重快速充电PD3.0端口。

如图2所示，此实施例中，第一集线器控制器包括但是不限于为GL3510。第二集线器控制器包括但是不限于为GL3510。GL3510是一个4端口、低功耗和可配置的集线器控制器。GL3510集成USB3.1 GE1超高速发射机/接收器，物理层(PHY)和USB2.0高速物理层，它支持超高速、高速和全速USB连接，并完全向后兼容所有USB2.0和USB1.1主机。GL3510内置了5V到3.3V和5V～1.2V调整器，节省了BOM成本，简化了PCB设计。GL3510的特点是快速充电，并符合USB-if电池充电规范Rev1.2。

请参阅图5，为本实用新型USB-C多功能扩展坞中使用的第一集线器控制器或者第二集线器控制器GL3510电路图。如图5所示，Genesys GL3510是一款4端口、低功耗、可配置的集线器控制器。超高速发射器/接收器物理层(PHY)和USB 2.0高速PHY。它支持超高速、高速和全速USB连接，并且与所有USB 2.0和USB 1.1主机完全向后兼容。能把上行电脑输出的一组USB3.0信号(包含USB2.0)转换成四组USB3.0信号(包含USB2.0)供应后端使用GL3510内置5V至3.3V和5V至1.2V稳压器，GL3510具有本地快速充电功能，符合USB-IF电池充电规范第1.2版可以为苹果、三星Galaxy设备以及BC1.2/1.1的任何设备投诉快速充电。它还允许便携式设备，可从GL3510充电下游端口(CDP1)提取高达1.5A的电流。

如图2所示，此实施例中，以太网芯片包括AX88179A。AX88179A是一款USB 3.2Gen1转千兆以太网控制单芯片，将USB 3.2Gen 1物理层(PHY)、10/100/1000Mbps千兆以太网物理层(PHY)及媒体访问控制器(MAC)整合在单一芯片中。AX88179A可支持Windows 11/10/8.x、Linux/Android/ChromeOS、Nintendo Switch等作业系统的内置驱动程序，并支持macOS/Linux内置的CDC-NCM驱动程序，提供客户便利的无驱动(Driverless)与即插即用(Plug and Play)进阶功能。可适用于各种台式计算机/笔记本电脑/POS收银机/平板电脑、USB乙太网卡、智能手机扩展坞、游戏机、智能摄影机/机上盒、5G/LTE路由器与网关，与各种支持USB端口的嵌入式系统等智能家居与办公室网络产品相关应用。

请参阅图6，为本实用新型USB-C多功能扩展坞中使用的以太网芯片AX88179A电路图。如图6所示，AX88179 USB 3.0至10/100/1000M千兆以太网控制器是一款高性能、高度集成的ASIC，其实通过上行的USB信号输入，通过88179A的处理实现网口输出，它实现了低成本、小尺寸和简单的即插即用千兆以太网网络连接能力，AX88179具有USB接口，可与USB主机控制器通信，并符合USB规范V3.0、V2.0和V1.1。它实现了基于IEEE802.3的10/100/1000Mbps以太网局域网功能，IEEE802.3u和IEEE802.3ab标准，具有用于分组缓冲的嵌入式SRAM。而且，它还集成了一个芯片上10/100/1000Mbps EEE兼容以太网PHY，方便台式机、笔记本电脑、超级本、扩展坞、游戏机、数字家用电器和任何嵌入式设备用标准USB端口的系统接入网络的能力。

如图2所示，此实施例中，读卡器控制器包括GL3224。请参阅图7，为本实用新型USB-C多功能扩展坞中使用的读卡器控制器GL3224电路图。如图7所示，GL3224集成了高速8051微处理器和高效硬件引擎，以实现最佳效果USB和各种存储卡接口之间的数据传输性能。它支持串行外设通过USB端口将固件升级到SPI闪存的接口(SPI)。它还集成了5V至3.3V和3.3V到1.2V稳压器和功MOSFET，是一个USB 3.1Gen1双/单LUN读卡器控制器，它提供2个LUN(逻辑单元数字)，可以支持各种类型的存储卡，例如Secure DigitalTM(SD)、SDHC、miniSD、microSD(T-Flash)、MultiMediaCardTM(MMC)、RS-MMC、MMCmicro、MMCmobile、记忆卡TM(MS)，记忆卡DuoTM(MSDuo)、高速记卡TM(HS MS)、记忆卡PROTM(MS PRO)、记忆卡PROTMDuo(MS PRO Duo)、记忆卡PRO-HGTM(MS PRO-HG)、MS PROMicro合一，它还支持SDXC和Memory Stick XC高密度存储卡(容量高达2TB)和高速SD 3.0UHS-I存储卡。

如图2所示，此实施例中，TYPEC转HDMI芯片还与3.5mm音频接口连接。TYPEC转HDMI芯片还与HDMI接口连接。TYPEC转HDMI芯片还与VGA接口连接。

可见，通过上述电路的设计，实现了USB-C转3xUSB3.0、HDMI、VGA、SD/TF、RJ45、3.5mm、PD 4K@30Hz多功能扩展坞的功能。

请参阅图8，为本实用新型USB-C多功能扩展坞使用场景图。如图8所示，可以通过VGA接口连接电视机、显示器和投影仪，通过USB-C接口连接笔记本电脑，通过USB-C(PD)接口连接电源适配器，通过HDMI接口连接电视机、显示器和投影仪等，通过RJ45端口连接千兆网络，通过3.5mm音频接口接入耳机，通过SD卡接口连接SD卡，通过TF卡接口连接TF卡，通过USB-A接口连接鼠标、键盘及移动硬盘等，可实现单USB-C输入，USB-A×3，HDMI×1，VGA×1，RJ45×l，SD卡槽×1，TF卡槽×1，3.5mm音频×1多输出，支持视频HDMI格式，4K@30Hz，支持VGA格式，1080P@60Hz，USB接口支持USB-A，理论传输速率5Gbps。可以通过USB-C PD 3.0,100W Max进行充电，通过RJ45接口接入千兆以太网，通过SD/TF卡槽进行读卡，还可以通过3.5mm接口输出音频，接口功能拓展强，可以接入多外设。

本实用新型是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本实用新型范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应本实用新型技术的特定场合，可对本实用新型进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本实用新型并不限于在此公开的特定实施例，而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例。

Claims (10)

1.一种USB-C多功能扩展坞，其特征在于，包括：

Type-C/F充电器、上行Type-C插头、电源切换芯片、供电芯片、TYPEC转HDMI芯片、第一集线器控制器、第二集线器控制器、以太网芯片、读卡器控制器，所述电源切换芯片分别与所述Type-C/F充电器、所述上行Type-C插头、所述供电芯片及所述TYPEC转HDMI芯片通过电性连接，所述上行Type-C插头还与所述TYPEC转HDMI芯片、所述第一集线器控制器通过电性连接，所述第一集线器控制器还与所述第二集线器控制器、所述以太网芯片、所述读卡器控制器、第一USB-A/F接口通过电性连接，所述读卡器控制器还与SD卡接口、TF卡接口连接，所述第二集线器控制器还分别与第二USB-A/F接口、第三USB-A/F接口通过电性连接。

2.根据权利要求1所述的USB-C多功能扩展坞，其特征在于，所述供电芯片包括NX3223。

3.根据权利要求1所述的USB-C多功能扩展坞，其特征在于，所述TYPEC转HDMI芯片包括AG9321。

4.根据权利要求1所述的USB-C多功能扩展坞，其特征在于，所述第一集线器控制器包括GL3510。

5.根据权利要求1所述的USB-C多功能扩展坞，其特征在于，所述第二集线器控制器包括GL3510。

6.根据权利要求1所述的USB-C多功能扩展坞，其特征在于，所述以太网芯片包括AX88179A。

7.根据权利要求1所述的USB-C多功能扩展坞，其特征在于，所述读卡器控制器包括GL3224。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的USB-C多功能扩展坞，其特征在于，所述TYPEC转HDMI芯片还与3.5mm音频接口连接。

9.根据权利要求8所述的USB-C多功能扩展坞，其特征在于，所述TYPEC转HDMI芯片还与HDMI接口连接。

10.根据权利要求9所述的USB-C多功能扩展坞，其特征在于，所述TYPEC转HDMI芯片还与VGA接口连接。