CN208156660U - 双usb接口的切换电路及智能切换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电子电路技术领域，提供了双USB接口的切换电路及智能切换装置，包括第一USB接口和第二USB接口，通过第一USB接口或者第二USB接口接入主机的顺序，选通控制主控模块是与第一USB接口进行通信或者第二USB接口进行通信，由此实现了当两个USB接口都接入主机时，只有优先接入主机的USB接口与主控模块进行通信，而后续接入的USB接口则无法与主控模块进行通信，并且不会影响优先接入主机的USB接口的通信状态，因此解决了现有的带两个USB接口的产品技术中存在当两个USB接口同时***主机时，两个USB接口都会收到主机信号，从而无法正常通讯的问题。

Description

双USB接口的切换电路及智能切换装置

技术领域

本实用新型属于电子电路技术领域，尤其涉及双USB接口的切换电路及智能切换装置。

背景技术

现今，对于一些带有两个USB接口的产品，比如KEY产品，包括二代KEY、蓝牙KEY、音频KEY或者其他类似的具有两个USB接口的产品，在产品内部该两个USB接口连接到同一颗微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)的同一个USB接口的上。当产品的两个USB接口同时连接到个人计算机(Personal Computer，PC)的不同端口时，由于PC的两个端口都会不停地分别通过产品的两个USB接口同时给产品的MCU发送信号，导致产品无法正常使用，从PC上的设备管理器上也可以看到接入设备一直处于反复刷新的状态。

其中，USB接口为一种常用的通信接口，由四根线组成，包括VCC、DM、DP和GND，VCC为电源线，GND为地线，DM为负数据线，DP为正数据线。现有产品中，两个USB接口均与MCU的USB接口的电源线、数据线对应连接在一起，当两个USB接口同时***主机的不同USB端口上时，PC的两个USB端口会不停的向MCU发送命令和数据，MCU需反复响应两个USB接口的命令，已经存在MCU的Buffer中的第一USB接口的状态信息会因为接收到第二USB接口的信号而被清掉，而当下一次第一USB接口的信号到来时需要重新建立连接；已经存在MCU的Buffer中的第二USB接口的状态信息会因为接收到第一USB接口的信号而被清掉，当下一次第二USB接口的信号到来时需要重新建立连接。由于PC端USB信号是每几毫秒就会发送一次，因此当产品的两个USB接口都接在PC的不同端口上时，产品无法正常使用。

因此，现有的带两个USB接口的产品技术中存在当两个USB接口同时***主机时，两个USB接口都会收到主机信号，从而无法正常通讯的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供双USB接口的切换电路及智能切换装置，旨在解决现有的带两个USB接口的产品技术中存在当两个USB接口同时***主机时，两个USB接口都会收到主机信号，从而无法正常通讯的问题。

本实用新型第一方面提供了一种双USB接口的切换电路，连接于第一USB接口、第二USB接口以及主控模块之间，所述切换电路包括：

与所述第一USB接口相连接，用于对所述第一USB接口接收的第一电源信号进行分压并输出第一判断信号的第一分压模块；

与所述第二USB接口相连接，用于对所述第二USB接口接收的第二电源信号进行分压并输出第二判断信号的第二分压模块；

与所述第一分压模块和所述第二分压模块相连接，用于根据所述第一判断信号和所述第二判断信号进行导通或者关断的第一开关模块；

与所述第一分压模块和所述第二分压模块相连接，用于根据所述第一判断信号和所述第二判断信号进行导通或者关断的第二开关模块；以及

与所述主控模块、所述第一USB接口以及所述第二USB接口相连接，用于根据所述第一判断信号或者根据所述第一判断信号和所述第二判断信号，选通控制所述主控模块与所述第一USB接口进行通信或者与所述第二USB接口进行通信的选通模块。

本实用新型第二方面提供了智能切换装置，包括线路板及包裹所述线路板的外壳，所述线路板集成如上述所述的切换电路。

上述的双USB接口的切换电路及智能切换装置，包括第一USB接口和第二USB接口，通过第一USB接口或者第二USB接口接入主机的顺序，选通控制主控模块是与第一USB接口进行通信或者第二USB接口进行通信，由此实现了当两个USB接口都接入主机时，只有优先接入主机的USB接口与主控模块进行通信，而后续接入的USB接口则无法与主控模块进行通信，并且不会影响优先接入主机的USB接口的通信状态，因此解决了现有的带两个USB接口的产品技术中存在当两个USB接口同时***主机时，两个USB接口都会收到主机信号，从而无法正常通讯的问题。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的双USB接口的切换电路的模块结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的双USB接口的切换电路的示例电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

上述双USB接口的切换电路及智能切换装置，包括第一USB接口和第二USB接口，通过第一USB接口或者第二USB接口接入主机的顺序，选通控制主控模块是与第一USB接口进行通信或者第二USB接口进行通信，由此实现了当两个USB接口都接入主机时，只有优先接入主机的USB接口与主控模块进行通信，而后续接入的USB接口则无法与主控模块进行通信，并且不会影响优先接入主机的USB接口的通信状态。

图1示出了本实用新型实施例提供的双USB接口的切换电路的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

上述双USB接口的切换电路，连接于第一USB接口101、第二USB接口102以及主控模块103之间，该切换电路包括：

与第一USB接口101相连接，用于对第一USB接口101接收的第一电源信号进行分压并生成第一判断信号的第一分压模块104；

与第二USB接口102相连接，用于对第二USB接口102接收的第二电源信号进行分压并生成第二判断信号的第二分压模块105；

与第一分压模块104和第二分压模块105相连接，用于根据第一判断信号和第二判断信号进行导通或者关断的第一开关模块106；

与第一分压模块104和第二分压模块105相连接，用于根据第一判断信号和第二判断信号进行导通或者关断的第二开关模块107；以及

与主控模块103、第一USB接口101以及第二USB接口102相连接，用于根据第一判断信号或者根据第一判断信号和第二判断信号，选通控制主控模块103与第一USB接口101进行通信或者与第二USB接口102进行通信的选通模块108。

作为本实用新型一实施例，上述选通模块108包括：

用于选通控制第一电源信号或者第二电源信号对主控模块103进行供电的电源选通单元1083；

用于选通控制第一USB接口101的负数据端或者第二USB接口102的负数据端与主控模块103进行导通的第一信号选通单元1081；以及

用于选通控制第一USB接口101的正数据端或者第二USB接口102的正数据端与主控模块103进行导通的第二信号选通单元1082。

图2示出了本实用新型实施例提供的双USB接口的切换电路的示例电路，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

作为本实用新型一实施例，上述第一分压模块104包括第三电阻R3和第四电阻R4；

第三电阻R3的第一端接第一USB接口101的电源端VCC，第三电阻R3的第二端与第四电阻R4的第一端共接并作为第一分压模块104的输出端，第四电阻R4的第二端接地。

作为本实用新型一实施例，上述第二分压模块105包括第一电阻R1和第二电阻R2；

第一电阻R1的第一端接第二USB接口102的电源端，第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端共接并作为第二分压模块105的输出端，第二电阻R2的第二端接地。

作为本实用新型一实施例，上述第一开关模块106包括第二场效应管Q2，第二场效应管Q2的栅极接第一分压模块104的输出端，第二场效应管Q2的漏极接第二分压模块105的输出端，第二场效应管Q2的源极接地。当第一USB接口101接入PC端时，第一分压模块104的输出端输出高电平信号，以使第二场效应管Q2导通。此后，第二USB接口102无论是否有USB电源接入，第二分压模块105的输出电压都被钳制为低电平。当然，上述第二场效应管Q2也可采用三极管代替，则三极管的基极、集电极以及发射极分别对应第二场效应管Q2的栅极、漏极以及源极。

作为本实用新型一实施例，上述第二开关模块107包括第一场效应管Q1，第一场效应管Q1的栅极接第二分压模块105的输出端，第一场效应管Q1的漏极接第一分压模块104的输出端，第一场效应管Q1的源极接地。当第二USB接口102接入PC端时，第二分压模块105的输出端输出高电平信号，以使第一场效应管Q1导通。此后第一USB接口101无论是否有USB电源接入，第一分压模块104的输出电压都被钳制为低电平。当然，上述第一场效应管Q1也可采用三极管代替，则三极管的基极、集电极以及发射极分别对应第一场效应管Q1的栅极、漏极以及源极。

作为本实用新型一实施例，上述电源选通单元1083包括第一模拟开关U2，第一模拟开关U2的控制端S接第一分压模块104的输出端，第一模拟开关U2的受控端A接主控模块103，第一模拟开关U2的第一选通端B1接第一USB接口101的电源端VCC，第一模拟开关U2的第二选通端B0接第二USB接口102的电源端。其中，第一模拟开关U2的控制端S与第一分压模块104的输出端连接，用于接收第一判断信号。第一模拟开关U2根据接收到的第一判断信号为高电平信号或低电平信号，控制受控端A与第一选通端B1连通或与第二选通端B0连通。在本实施中，第一模拟开关U2采用了型号BCT4157的模拟开关，当然，模拟开关的型号不作限定，只要能达到与本实施例第一模拟开关U2所述的功能作用亦可。

作为本实用新型一实施例，上述第一信号选通单元1081包括第二模拟开关U3，第二模拟开关U3的控制端S接第一分压模块104的输出端，第二模拟开关U3的受控端A接主控模块103，第二模拟开关U3的第一选通端B1接第一USB接口101的负数据端Dm，第二模拟开关U3的第二选通端B0接第二USB接口102的负数据端。其中，第二模拟开关U3的控制端S与第一分压模块104的输出端连接，用于接收第一判断信号。第二模拟开关U3根据接收到的第一判断信号为高电平信号或低电平信号，控制受控端A与第一选通端B1连通或与第二选通端B0连通。在本实施中，第二模拟开关U3采用了型号BCT4157的模拟开关，当然，模拟开关的型号不作限定，只要能达到与本实施例第二模拟开关U3所述的功能作用亦可。

作为本实用新型一实施例，上述第二信号选通单元1082包括第三模拟开关U4，第三模拟开关U4的控制端S接第一分压模块104的输出端，第三模拟开关U4的受控端A接主控模块103，第三模拟开关U4的第一选通端B1接第一USB接口101的正数据端Dp，第三模拟开关U4的第二选通端B0接第二USB接口102的正数据端。其中，第三模拟开关U4的控制端S与第一分压模块104的输出端连接，用于接收第一判断信号。第三模拟开关U4根据接收到的第一判断信号为高电平信号或低电平信号，控制受控端A与第一选通端B1连通或与第二选通端B0连通。在本实施中，第三模拟开关U4采用了型号BCT4157的模拟开关，当然，模拟开关的型号不作限定，只要能达到与本实施例第三模拟开关U4所述的功能作用亦可。

作为本实用新型一实施例，上述电源选通单元1083、第一信号选通单元1081以及第二信号选通单元1082也可以是接收第一判断信号和第二判断信号，即第一模拟开关U2、第二模拟开关U3以及第三模拟开关U4中有的是接收第一判断信号作为控制信号，有的是接收第二判断信号作为控制信号，当然，只要满足每个模拟开关的受控端接通的是同一USB接口的电源端、负数据端和正数据端即可，并且第一模拟开关U2的第一选通端与第二模拟开关U3的第一选通端以及第三模拟开关U4的第一选通端同步动作，第一模拟开关U2的第二选通端与第二模拟开关U3的第二选通端以及第三模拟开关U4的第二选通端同步动作。

作为本实用新型一实施例，上述切换电路还包括第一二极管D1和第二二极管D2，

第一二极管D1的阳极与第一USB接口101的电源端共接，第二二极管D2的阳极与第二USB接口102的电源端共接，第一二极管D1的阴极与第二二极管D2的阴极以及电源选通单元1083的供电端共接。具体地，第一二极管D1和第二二极管D2用于控制第一模拟开关U2处于通电状态，并且控制第一电源信号与第二电源信号互不干扰。

作为本实用新型一实施例，上述主控模块103包括主控芯片U1，主控芯片U1的电源端VCC接电源选通单元1083，主控芯片U1的负数据端USB_DM接第一信号选通单元1081，主控芯片U1的正数据端USB_DP接第二信号选通单元1082，主控芯片U1的接地端GND接地。

本实用新型还提供了智能切换装置，该智能切换装置包括线路板以及包裹线路板的外壳，该线路板集成上述的切换电路。

以下结合图1和图2对本实施例提供的双USB接口的切换电路及智能切换装置进行进一步地详细说明：

本实施例采用了三个模拟开关，第一模拟开关U2、第二模拟开关U3、第三模拟开关U4分别对两路USB接口的VCC、DM、DP信号进行切换。第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2、第一场效应管Q1以及第二场效应管Q2为模拟开关的控制信号，其中第一电阻R1和第二电阻R2将USB_VCC2分压后的信号命名为USB_DET2，第三电阻R3和第四电阻R4将USB_VCC1分压后的信号命名为USB_DET1。USB_DET1接到第二场效应管Q2的栅极，USB_DET2接到第二场效应管Q2的漏极；USB_DET2接到第一场效应管Q1的栅极，USB_DET1接到第一场效应管Q1的漏极；并且第一场效应管Q1和第二场效应管Q2的源极都直接接到地。

当第一USB接口接到PC的USB端口、且第二USB接口未接到PC的USB端口时，USB_VCC1得到5V左右的电压，经过电阻分压后USB_DET1得到约3.3V电压，该电压大于场效应管的栅极与源极之间的导通门限电压VDS(一般为0.3V～0.5V)，根据场效应管的工作原理，漏极与源极之间导通，也就是说USB_DET2的电压会被强制到0V左右。同理，当第二USB接口接到PC的USB端口、且第一USB接口未接到PC的USB端口时，USB_DET2会有约3.3V左右电压，此时USB_DET1的电压会被强制到0V左右。

USB_DET1连接到第一模拟开关U2、第二模拟开关U3以及第三模拟开关U4的信号控制端，模拟开关的第5脚和第2脚分别为电源和地，第4脚为信号输入端，第1脚和第3脚为信号输出端，第6脚为控制信号输入端。当第6脚输入高电平时，第4脚与第1脚导通；当第6脚输入低电平时，第4脚与第3脚导通。在本方案中，第一模拟开关U2、第二模拟开关U3以及第三模拟开关U4分别用于选择主控芯片U1的供电电源、DM信号以及DP信号是由第一USB接口提供还是第二USB接口提供。当第一USB接口或者第二USB接口其中有一个连接到PC时，第一二极管D1和第二二极管D2可以保证第一模拟开关U2始终保持供电，且第一USB接口和第二USB接口的电源不会相互干扰。

当第一USB接口连接到PC时，USB_DET1为高电平，VCC_IN、USB_DM、USB_DP分别与USB_VCC1、USB_DM1、USB_DP1连通，同时通过场效应管将USB_DET2导通至地，此时如果第二USB接口与电脑连接，USB_DET2始终保持低电平，模拟开关的导通状态不会改变。同理，当第二USB接口连接到PC时，USB_DET2为高电平，VCC_IN、USB_DM、USB_DP分别与USB_VCC2、USB_DM2、USB_DP2连通，同时通过场效应管将USB_DET1导通至地，此时如果第一USB接口与电脑连接，USB_DET1始终保持低电平，模拟开关的导通状态不会改变。也就是说，当第一USB接口连接在PC后，此时插拔第二USB接口对于第一USB接口与PC之间的通信不会有影响；当第二USB接口连接在PC后，此时插拔第一USB接口对于第二USB接口与PC之间的通信也不会有影响。

当第一USB接口先连接到PC上，然后再将第二USB接口连接到PC上，此时如果将第一USB接口从PC上拔出，USB_DET1会从高电平变为低电平，第二场效应管Q2的漏极与栅极会变成隔离状态，USB_DET2会恢复成高电平，并通过第一场效应管Q1将USB_DET1锁定为低电平。第一模拟开关U2、第二模拟开关U3以及第三模拟开关U4会将VCC_IN、USB_DM、USB_DP分别与USB_VCC2、USB_DM2、USB_DP2连通，电路会将USB通道自动切换第二USB接口为与PC通信。同理，当第一USB接口、第二USB接口都插在PC上且第二USB接口正在与PC通信，此时拔掉第二USB接口，电路会自动切换为第一USB接口通道与PC通信。

本实用新型提供的双USB接口的切换电路及智能切换装置，包括第一USB接口和第二USB接口，通过第一USB接口或者第二USB接口接入主机的顺序，选通控制主控模块是与第一USB接口进行通信或者第二USB接口进行通信，由此实现了当两个USB接口都接入主机时，只有优先接入主机的USB接口与主控模块进行通信，而后续接入的USB接口则无法与主控模块进行通信，并且不会影响优先接入主机的USB接口的通信状态，因此解决了现有的带两个USB接口的产品技术中存在当两个USB接口同时***主机时，两个USB接口都会收到主机信号，从而无法正常通讯的问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双USB接口的切换电路，连接于第一USB接口、第二USB接口以及主控模块之间，其特征在于，所述切换电路包括：

与所述第一USB接口相连接，用于对所述第一USB接口接收的第一电源信号进行分压并输出第一判断信号的第一分压模块；

与所述第二USB接口相连接，用于对所述第二USB接口接收的第二电源信号进行分压并输出第二判断信号的第二分压模块；

与所述第一分压模块和所述第二分压模块相连接，用于根据所述第一判断信号和所述第二判断信号进行导通或者关断的第一开关模块；

与所述第一分压模块和所述第二分压模块相连接，用于根据所述第一判断信号和所述第二判断信号进行导通或者关断的第二开关模块；以及

与所述主控模块、所述第一USB接口以及所述第二USB接口相连接，用于根据所述第一判断信号或者根据所述第一判断信号和所述第二判断信号，选通控制所述主控模块与所述第一USB接口进行通信或者与所述第二USB接口进行通信的选通模块。

2.如权利要求1所述的切换电路，其特征在于，所述选通模块包括：

用于选通控制所述第一电源信号或者所述第二电源信号对所述主控模块进行供电的电源选通单元；

用于选通控制所述第一USB接口的负数据端或者所述第二USB接口的负数据端与所述主控模块进行导通的第一信号选通单元；以及

用于选通控制所述第一USB接口的正数据端或者所述第二USB接口的正数据端与所述主控模块进行导通的第二信号选通单元。

3.如权利要求1所述的切换电路，其特征在于，所述第一开关模块包括第二场效应管，

所述第二场效应管的栅极接所述第一分压模块的输出端，所述第二场效应管的漏极接所述第二分压模块的输出端，所述第二场效应管的源极接地。

4.如权利要求1所述的切换电路，其特征在于，所述第二开关模块包括第一场效应管，

所述第一场效应管的栅极接所述第二分压模块的输出端，所述第一场效应管的漏极接所述第一分压模块的输出端，所述第一场效应管的源极接地。

5.如权利要求2所述的切换电路，其特征在于，所述电源选通单元包括第一模拟开关，

所述第一模拟开关的控制端接所述第一分压模块的输出端，所述第一模拟开关的受控端接所述主控模块，所述第一模拟开关的第一选通端接所述第一USB接口的电源端，所述第一模拟开关的第二选通端接所述第二USB接口的电源端。

6.如权利要求5所述的切换电路，其特征在于，所述第一信号选通单元包括第二模拟开关，

所述第二模拟开关的控制端接所述第一分压模块的输出端，所述第二模拟开关的受控端接所述主控模块，所述第二模拟开关的第一选通端接所述第一USB接口的负数据端，所述第二模拟开关的第二选通端接所述第二USB接口的负数据端。

7.如权利要求6所述的切换电路，其特征在于，所述第二信号选通单元包括第三模拟开关，

所述第三模拟开关的控制端接所述第一分压模块的输出端，所述第三模拟开关的受控端接所述主控模块，所述第三模拟开关的第一选通端接所述第一USB接口的正数据端，所述第三模拟开关的第二选通端接所述第二USB接口的正数据端。

8.如权利要求7所述的切换电路，其特征在于，所述第一模拟开关的第一选通端与所述第二模拟开关的第一选通端以及所述第三模拟开关的第一选通端同步动作，所述第一模拟开关的第二选通端与所述第二模拟开关的第二选通端以及所述第三模拟开关的第二选通端同步动作。

9.如权利要求2所述的切换电路，其特征在于，所述切换电路还包括第一二极管和第二二极管，

所述第一二极管的阳极与所述第一USB接口的电源端共接，所述第二二极管的阳极与所述第二USB接口的电源端共接，所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阴极以及所述电源选通单元的供电端共接。

10.一种智能切换装置，包括线路板及包裹所述线路板的外壳，其特征在于，所述线路板集成如权利要求1-9任一项所述的切换电路。