CN205015885U - 切换电路及电子装置 - Google Patents

Abstract

本案公开一种切换电路及电子装置，切换电路包括第一USB充电规格检测芯片、USB信号控制与切换电路、选择器与充电电流控制电路。第一USB充电规格检测芯片检测第一USB端口的类型，以产生第一检测结果信号。USB信号控制与切换电路电性连接第一USB充电规格检测芯片，受控于第一检测结果信号，以决定让中央处理单元与第一USB端口进行数据传输。选择器提供第一USB端口的第一电源信号与电源输入端口的第二电源信号的其中之一给电池充电器。充电电流控制电路依据第一电源信号、第二电源信号与第一检测结果信号产生电流控制信号来调整电池充电器对电池充电的电流。该切换电路具有较快的切换效率以及能够减少软件开发时程与成本。

Description

切换电路及电子装置

技术领域

本案电路设计技术领域，尤其涉及用硬件实现来切换多个通用串行总线(UniversalSerialBus，USB)装置及电源信号(来自于电源适配器或USB装置的电源信号)的切换电路。

背景技术

电子装置都会设置外接端口来连接外接电子装置或电源适配器，以与外接电子装置进行信号传输或接收电源信号(来自于电源适配器或外接电子装置的电源信号)。目前市面上的电子装置的多个外接端口大多有USB端口与圆孔的电源输入端口。

电子装置能支援的USB装置的数量(对应于USB端口的数量)由其内的芯片组所决定。若需要支援更多的USB装置，则需要增设切换线路，并且通过软件程序来控制切换。然而，USB切换与USB交握(handshake)容易彼此影响。举例来说，当用户同时插入两个USB装置于不同两个USB端口时，电子装置可能会无法顺利地辨识USB装置。另外，依据目前USB的1.2版充电标准(batterychargespecification1.2)，电子装置会在USB装置插入于USB端口时，对USB端口的目前类型(type)进行检测，以决定充电电流。

若USB装置与电源适配器同时插设于电子装置时，则需要进一步地通过软件来判断处理，以决定电子装置使用来自USB装置或电源适配器的电源信号，也就是决定电源信号的传输路径。若通过软件来进行判断处理，则USB驱动程序与充电器驱动程序可能需要进一步地修改。另一方面，目前行业内也有在电子装置内增设支援双输入电源的芯片或使用二极管合并两个电源信号的作法来处理上述情况。然而，增设支援双输入电源的芯片会对电子装置增加额外的限制，使用二极管合并两个电源信号又会因电压降产生而增加额外功耗，且通过软件切换又会造成时间上的延迟与需要软件开发时程。

实用新型内容

本案提供一种用硬件实现来切换多个通用串行总线USB装置及电源信号的切换电路，以解决通过软件切换又会造成时间上的延迟与需要软件开发时程的技术问题。

本案实施例提供一种硬件实现的切换电路，此切换电路包括第一USB充电规格检测芯片、USB信号控制与切换电路、选择器与充电电流控制电路。第一USB充电规格检测芯片检测第一USB端口的类型，以产生第一检测结果信号。USB信号控制与切换电路电性连接第一USB充电规格检测芯片，受控于第一检测结果信号，以决定让中央处理单元与第一USB端口或第二USB端口进行数据传输。选择器提供第一USB端口的第一电源信号与电源输入端口的第二电源信号的其中之一给电池充电器。充电电流控制电路依据第一电源信号、第二电源信号与第一检测结果信号产生电流控制信号来调整电池充电器对电池充电的电流。

本案实施例还提供一种电子装置，此电子装置包括第一USB端口、第二USB端口、电源输入端口、中央处理单元、电池充电器与上述切换电路。

综合以上所述，相较于传统通过切换USB装置与合适的电源信号的方式，本案实施例的硬件实现的切换电路与具有此切换电路的电子装置具有较快的切换效率以及能够减少软件开发时程与成本。

为使能更进一步了解本案的特征及技术内容，请参阅以下有关本案的详细说明与附图，但是此等说明与附图说明书附图仅用来说明本案，而非对本案的权利范围作任何的限制。

附图说明

图1是本案实施例提供的电子装置的方块图。

图2是本案实施例所提供的切换电路的选择器的方块图。

图3是本案实施例的电子装置与多个USB装置及电源适配器连接的示意图。

附图标记说明：

1：电子装置

10：切换电路

101：USB信号控制与切换电路

102：USB充电规格检测芯片

103：充电电流控制电路

104：选择器

1041：第一开关

1042：第二开关

1043：反相器

11：第一USB端口

12：第二USB端口

13：电源输入端口

14：中央处理单元

15：电池充电器

31：第一USB装置

32：第二USB装置

33：电源适配器

D+、D-：数据信号

VBUS1、VBUS2、VDC_IN：电源信号

USB_1、USB_2：USB信号

具体实施方式

本案实施例提供一种用硬件来实现的切换电路，其通过硬件来检测插设于电子装置的多个USB端口的USB装置所传送的USB信号，并且藉此切换多个USB信号的路径，因此不需要通过软件来进行检测切换，故能够降低软件复杂度与增加系统应用范围。上述硬件实现的切换电路还会检测多个电源信号，并且快速地切换到合适的电源信号，而不会有额外的电压降产生，故可以避免软件切换错误与增加后端零件的选择性。

简单地说，本案实施例提供的切换电路对电源信号的传输路径与USB信号所进行的切换是通过硬件来控制，而不是通过软件程序，因此除了可以避免软件切换会有忙碌产生的延迟外，更可以减少软件开发时程与提升系统设计的自由度。

本案实施例提供的切换电路包括USB信号控制与切换电路、USB充电规格检测芯片、充电电流控制电路与选择器。所述切换电路设置于电子装置内，于本案另一实施例，更提供了具有上述切换电路的电子装置。

于本案实施例中，USB充电规格检测芯片接收来自于电子装置的第一USB端口所传送的数据信号D+、D-，以藉此检测第一USB端口的目前类型，并产生指示第一USB端口的目前类型的检测结果信号给USB信号控制与切换电路。USB信号控制与切换电路会接收来自于电子装置的第一USB端口与第二USB端口的USB信号，并根据此多个USB信号中的电源信号VBUS与检测结果信号来切换多个USB装置，以选择让其中一个USB装置通过USB信号控制与切换电路与电子装置内的中央处理单元进行数据传输，也就是选择中央处理单元与第一USB端口与第二USB端口的其中的一进行通信。

选择器会根据来自于第一USB端口的电源信号VBUS与来自于电源输入端口的电源信号VDC_IN选择让来自于第一USB端口与电源输入端口的电源信号的其中的一被送至电子装置的电池充电器。充电电流控制电路则是依据检测结果信号、来自于第一USB端口的电源信号VBUS与电源输入端口的电源信号VDC_IN产生电流控制信号给电池充电器，以让电池充电器根据电流控制信号决定对电池充电的电流。

以下将以附图配合文字详细地说明本案实施例所提供的切换电路与电子装置的细节。在此请注意，下述实施例仅是用以说明本案，其并非用以限制本案。

首先，请参照图1，图1是本案实施例提供的电子装置的方块图。电子装置1包括通过硬件实现的切换电路10、第一USB端口11、第二USB端口12、电源输入端口13、中央处理单元14与电池充电器15。于此实施例中，电子装置1可为各种便携装置，例如智能手机、平板电脑或穿戴装置，且本案不限制电子装置1的类型。

于此实施例中，切换电路10包括USB充电规格检测芯片102、USB信号控制与切换电路101、选择器104与充电电流控制电路103。USB充电规格检测芯片102电性连接第一USB端口11、USB信号控制与切换电路101与充电电流控制电路103。USB信号控制与切换电路101电性连接第一USB端口11、第二USB端口12与中央处理单元14。选择器104电性连接第一USB端口11、电源输入端口13电池充电器15。充电电流控制电路103电性连接第一USB端口11、电源输入端口13电池充电器15。

USB充电规格检测芯片102可通过来自于第一USB端口11的数据信号D+、D-检测第一USB端口11的目前类型，以产生检测结果信号，其中第一USB端口11的目前类型(或检测结果信号)指示了其连接的第一USB装置能够供应的电流大小以及是否能够传输数据给电子装置。然后，USB信号控制与切换电路101进一步地依据检测结果信号、来自于第一USB端口11的电源信号VBUS1与来自于第二USB端口12的电源信号VBUS2决定让中央处理单元14与第一USB端口11或第二USB端口12进行通信，以进行数据传输。

USB应用者论坛(USB-IF)所制定的1.2版充电标准中定义了标准下行端口(StandardDownstreamPort，SDP)、充电下行端口(ChargingDownstreamPort，CDP)与专用充电端口(DedicatedChargingPort，DCP)的三种类型的USB端口。SDP类型的USB端口能够对其连接的USB装置抽取500毫安培的电流，且允许USB装置与电子装置进行数据传输。CDP类型的USB端口能够对其连接的USB装置抽取500毫安培或1.5安培的电流，且允许USB装置与电子装置进行数据传输。DCP类型的USB端口对能够其连接的USB装置抽取500毫安培或1.5安培的电流，但仅能用以充电，而不允许USB装置与电子装置进行数据传输。

举例来说，若第一USB端口11连接了仅用来供应电源的USB装置，例如USB充电器或移动电源(其USB端口的类型为DCP类型)，而第二USB端口12连接笔记本电脑或台式电脑的USB端口(可以是SDP类型或CDP类型的USB端口)，则USB充电规格检测芯片102可以判断第一USB端口11的目前类型为DCP类型。此时，USB信号控制与切换电路101选择让中央处理单元14与第二USB端口12进行通信，以进行数据传输，也就是，USB信号USB_2会在第二USB端口12与中央处理单元14之间传输。

再举一例，若第一USB端口11连接了笔记本电脑或台式电脑的USB端口(可以是SDP类型或CDP类型的USB端口)，而第二USB端口12未连接任何USB装置或连接不主动供电的USB装置(电源信号VBUS为逻辑低电位)，则USB充电规格检测芯片102可以判断第二USB端口11的目前类型为SDP或CDP类型。此时，USB信号控制与切换电路101选择让中央处理单元14与第一USB端口11进行通信，以进行数据传输，也就是，USB信号USB_1会在第一USB端口11与中央处理单元14之间传输。

又举一例，若第一USB端口11与第二USB端口12皆连接了笔记本电脑或台式电脑的USB端口(可以是SDP类型或CDP类型的USB端口)，则此时，根据电源信号VBUS1、VBUS1与检测结果信号，USB信号控制与切换电路101可以预设地仅让中央处理单元14与第一USB端口11进行通信，或者通过分时多工的方式，让中央处理单元14与第一USB端口11及第二USB端口12分时地进行通信。

由上述的例子可以知道，当第一USB端口11上的电源信号VBUS1与第二USB端口12的电源信号VBUS2皆为逻辑高电位时，USB信号控制与切换电路101可通过USB充电规格检测芯片102的检测结果信号来判断第一USB端口11是否能够进行数据传输，以在第一USB端口11仅用以充电而非用以进行数据传输时，选择让第二USB端口12与中央处理单元14之间通信。

选择器104用以接收来自于第一USB端口11的电源信号VBUS1与来自于电源输入端口13的电源信号VDC_IN，并且根据电源信号VBUS1与VDC_IN决定让电源信号VBUS1与VDC_IN的其中之一被送至电池充电器15。充电电流控制电路103会接收电源信号VBUS1与VDC_IN与USB充电规格检测芯片102的检测结果信号来产生电流控制信号给电池充电器15，以让电池充电器15根据电流控制信号调整对电池充电的电流。

举例来说，若电源信号VBUS1与VDC_IN都是逻辑高电位，则选择器104可以选择性地将电源信号VBUS1或VDC_IN送给电池充电器15作为供应电源。若电源信号VBUS1与VDC_IN分别是逻辑高电位与逻辑低电位，则选择器104可以将电源信号VBUS1送给电池充电器15作为供应电源。若电源信号VBUS1与VDC_IN分别是逻辑低电位与逻辑高电位，则选择器104可以将电源信号VDC_IN送给电池充电器15作为供应电源。

在此请注意，虽然上述实施例的切换电路10仅检测第一USB端口11的目前类型来产生检测结果信号，然而，本案却不限制于此。于其他实施例中，切换电路10更可以具有另一个USB充电规格检测芯片来检测第二USB端口12的目前类型，以产生另一个检测结果信号。接着，USB信号控制与切换电路101根据两个检测结果信号、来自于第一USB端口11的电源信号VBUS1与来自于第二USB端口12的电源信号VBUS2决定让中央处理单元14与第一USB端口11或第二USB端口12进行通信，以进行数据传输。

除此之外，于其他实施例中，选择器104更可以接收来自于第二USB端口12的电源信号，以根据其接收的所有电源信号将接收的所有电源信号的其中之一送至电子装置1的电池充电器15，且充电电流控制电路103根据第一USB端口11的电源信号VBUS1、第二USB端口12的电源信号、电源输入端口13的电源信号VDC_IN与两个检测结果信号产生电流控制信号给电池充电器15，以让电池充电器15根据电流控制信号调整对电池充电的电流。

另外，选择器104可以由多个开关与逻辑电路所组成，但是本案并不限制选择器104的实现方式。请参照图2，图2是本案实施例所提供的切换电路的选择器的方块图。选择器104包括第一开关1041、第二开关1042与反相器1043。第一开关1041的控制端电性连接反相器1043的输出端与接收电源信号VBUS1，第一开关1041的输入端接收电源信号VBUS1，且第一开关1041的输出端电性连接图1的电池充电器15。第二开关1042的控制端接收电源信号VDC_IN，第二开关1042的输入端接收电源信号VDC_IN，且第二开关1042的输出端电性连接图1的电池充电器15。

再者，请参照图3，图3是本案实施例的电子装置与多个USB装置及电源适配器连接的示意图。电子装置1可以通过第一USB端口11连接第一USB装置31，通过第二USB端口12连接第二USB装置32，以及通过电源输入端口13连接电源适配器33。

于此实施例中，第一USB装置31的类型会决定第一USB端口11的目前类型。当第一USB装置31仅用以对电子装置1供电，而不会与电子装置1进行数据传输，且第二USB装置32可以与电子装置1进行数据传输且会主动供应电源，则电子装置1会与第二USB装置32进行数据传输。另外一方面，电子装置1会将第一USB装置31与电源适配器33提供的电源信号为其电池充电器的供应电源，且依据第一USB装置31与电源适配器33提供的电源信号及第一USB端口11的目前类型产生电流控制信号来调整电池充电器对电池充电的电流。

总而言之，本案实施例提供一种硬件实现的切换电路与具有此切换电路的电子装置，通过此切换电路，可以加快电子装置切换外接的USB装置与合适的电源信号的速度，减少软件开发的时程与成本，降低USB装置辨识失败的几率，提升系统设计的自由度，以及避免修改USB驱动程序与充电器驱动程序。

以上所述，仅为本案较佳的具体实施例，而本案的特征并不局限于此，任何本领域技术人员在本案的领域内，可轻易思及的变化或修饰，皆可涵盖在以下本案的专利范围。

Claims (6)

1.一种切换电路，其特征在于，所述切换电路包括：

第一通用串行总线(USB)充电规格检测芯片，检测第一USB端口的类型，以产生第一检测结果信号；

USB信号控制与切换电路，电性连接所述第一USB充电规格检测芯片，受控于所述第一检测结果信号，以决定让中央处理单元与所述第一USB端口或第二USB端口进行数据传输；

选择器，提供所述第一USB端口的第一电源信号与电源输入端口的第二电源信号的其中之一给电池充电器；以及

充电电流控制电路，依据所述第一电源信号、所述第二电源信号与所述第一检测结果信号产生电流控制信号来调整所述电池充电器对电池充电的电流；

其中所述第一USB充电规格检测芯片通过来自于所述第一USB端口的两个数据信号来产生所述第一检测结果信号；所述USB信号控制与切换电路根据所述第一检测结果信号、所述第一电源信号与所述第二电源信号来决定让所述中央处理单元与所述第一USB端口或所述第二USB端口进行数据传输；以及所述选择器依据所述第一电源信号的逻辑电位与所述第二电源信号的逻辑电位来决定将所述第一电源信号与所述第二电源信号的其中之一提供给所述电池充电器。

2.如权利要求1所述的切换电路，其特征在于，其中所述选择器包括：

第一开关，其输入端与控制端接收所述第一电源信号，以及其输出端电性连接所述电池充电器；

第二开关，其输入端与控制端接收所述第二电源信号，以及其输出端电性连接所述电池充电器；以及

反相器，其输入端接收所述第二电源信号，以及其输出端电性连接所述第一开关的所述控制端。

3.如权利要求1所述的切换电路，其特征在于，所述切换电路还包括：

第二USB充电规格检测芯片，检测第二USB端口的类型，以产生第二检测结果信号；

其中所述USB信号控制与切换电路根据所述第一检测结果信号、所述第二检测结果信号、所述第一电源信号与所述第二电源信号来决定让所述中央处理单元与所述第一USB端口或所述第二USB端口进行数据传输；所述选择器提供所述第一电源信号、所述第二电源信号与所述第二USB端口的第三电源信号的其中之一给所述电池充电器；以及所述充电电流控制电路依据所述第一电源信号、所述第二电源信号、所述第三电源信号、所述第一检测结果信号与所述第二检测结果信号产生所述电流控制信号。

4.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置包括：

第一USB端口；

第二USB端口；

电源输入端口；

中央处理单元；

电池充电器；以及

切换电路，基于硬件而实现，包括：

第一通用串行总线(USB)充电规格检测芯片，电性连接所述第一USB端口，检测所述第一USB端口的类型，以产生第一检测结果信号；

USB信号控制与切换电路，电性连接所述第一USB充电规格检测芯片、所述第一USB端口、所述第二USB端口与所述中央处理单元，受控于所述第一检测结果信号，以决定让所述中央处理单元与所述第一USB端口或所述第二USB端口进行数据传输；

选择器，电性连接所述第一USB端口、所述电源输入端口与所述电池充电器，提供所述第一USB端口的第一电源信号与所述电源输入端口的第二电源信号的其中之一给电池充电器；以及

充电电流控制电路，电性连接所述第一USB端口、所述电源输入端口、所述电池充电器与所述第一USB充电规格检测芯片，依据所述第一电源信号、所述第二电源信号与所述第一检测结果信号产生电流控制信号来调整所述电池充电器对电池充电的电流；

其中所述第一USB充电规格检测芯片通过来自于所述第一USB端口的两个数据信号来产生所述第一检测结果信号；所述USB信号控制与切换电路根据所述第一检测结果信号、所述第一电源信号与所述第二电源信号来决定让所述中央处理单元与所述第一USB端口或所述第二USB端口进行数据传输；以及所述选择器依据所述第一电源信号的逻辑电位与所述第二电源信号的逻辑电位来决定将所述第一电源信号与所述第二电源信号的其中之一提供给所述电池充电器。

5.如权利要求4所述的电子装置，其特征在于，其中所述选择器包括：

第一开关，其输入端与控制端电性连接所述第一USB端口以接收所述第一电源信号，以及其输出端电性连接所述电池充电器；

第二开关，其输入端与控制端电性连接所述电源输入端口以接收所述第二电源信号，以及其输出端电性连接所述电池充电器；以及

反相器，其输入端电性连接所述电源输入端口以接收所述第二电源信号，以及其输出端电性连接所述第一开关的所述控制端。

6.如权利要求4所述的电子装置，其特征在于，所述切换电路还包括：

第二USB充电规格检测芯片，电性连接所述第二USB端口，检测第二USB端口的类型，以产生第二检测结果信号；

其中所述USB信号控制与切换电路电性连接所述第二USB充电规格检测芯片，根据所述第一检测结果信号、所述第二检测结果信号、所述第一电源信号与所述第二电源信号来决定让所述中央处理单元与所述第一USB端口或所述第二USB端口进行数据传输；所述选择器还电性连接所述第二USB端口，提供所述第一电源信号、所述第二电源信号与所述第二USB端口的一第三电源信号的其中之一给所述电池充电器；以及所述充电电流控制电路更电性连接所述第二USB充电规格检测芯片，依据所述第一电源信号、所述第二电源信号、所述第三电源信号、所述第一检测结果信号与所述第二检测结果信号产生所述电流控制信号。