专利名称：通用序列总线集线器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种通用序列总线集线器，特别涉及一种可切换下游端口为信号 模式或充电模式的通用序列总线集线器。
背景技术：
由于通用序列总线(Universal Serial Bus Hub，USB)接口具有随插即用、热插拔 (hot plug)、数据传输速度快等多项优点，因此通用序列总线(USB)为电子装置与计算机之 间最常使用的连接接口之一。近年来，具有USB接口的电子装置越来越多，例如手机、个人 数字助理(personal digital assistant，PDA)、打印机、鼠标等，但因单一计算机装置的通 用序列总线连接端口有限，无法支持消费者对于通用序列总线连接端口的数量需求，为了 解决这个问题，业者研究开发出通用序列总线集线器(USB hub)。通用序列总线集线器可耦接至计算机装置，以允许多个具有通用序列总线接口的 电子装置经由通用序列总线集线器耦接至计算机装置。通用序列总线集线器的用途有四 种第一种为计算机装置通过通用序列总线集线器提供电源给具有通用序列总线接口的电 子装置，以使得计算机装置可与具有通用序列总线接口的电子装置进行数据的传输，例如 随身碟。第二种为计算机装置通过通用序列总线集线器提供电源给具有通用序列总线接 口的电子装置，以对具有通用序列总线接口的电子装置的充电电池进行充电，例如手机。 第三种为计算机装置可通过通用序列总线集线器与具有通用序列总线接口的电子装置进 行数据的传输，例如打印机。第四种为计算机装置可通过通用序列总线集线器与具有通用 序列总线接口的电子装置进行数据的传输，同时亦可对具有通用序列总线接口的电子装置 的充电电池进行充电。也就是说，一般的通用序列总线集线器与计算机装置连接时，才能使得与通用序 列总线集线器所连接的电子装置与计算机装置间有传输数据的功能或对电子装置的充电 电池进行充电。当通用序列总线集线器未连接计算机装置时，则无任何功能(即不能传输 数据或对电子装置充电)。再者，目前存在有利用变压器将市电经过变压整流滤波后，以提供充电电源给电 子装置进行充电，但此种方式仅具有充电效果而无数据传输的功能。
实用新型内容鉴于以上问题，本实用新型提出一种通用序列总线集线器，以解决通用序列总线 集线器未连接计算机装置或计算机装置关机时，无法对具有通用序列总线接口的电子装置 进行充电的问题。为了实现上述目的，本实用新型提供一种通用序列总线集线器，其包括上游端口 (upstream port)、至少一下游端口(downstream port)、外部电源端口以及控制单元，该控 制单元与该上游端口及该下游端口电性连接。其中，该控制单元根据该上游端口的电性连接关系而接收到一高电位信号时，即切换该下游端口为一信号模式，当该控制单元根据该 上游端口的电性连接关系而接收到一低电位信号时，即切换该下游端口为一充电模式，且 于该充电模式，由该外部电源端口供应该下游端口电压。上述的通用序列总线集线器，其中，当该控制单元接收一边缘触发信号(edge trigger)时，该控制单元将切断该下游端口所需的电压。上述的通用序列总线集线器，其中，该控制单元包括一微控制单元(micro control unit)与一 P 型金属氧化半导体(P-type Metal Oxide Semiconductor，PM0S)，该 P型金属氧化半导体分别与该微控制单元、一电源及该下游端口连接，且该微控制单元借由 该边缘触发信号而输出一控制信号，该P型金属氧化半导体接收该控制信号以切断该下游 端口所需的电压。上述的通用序列总线集线器，其中，该控制单元包括一开关，该开关依据该上游端 口的电性连接关系而选择性地切换该下游端口为该充电模式或该信号模式。上述的通用序列总线集线器，其中，该下游端口包括一正数据传输接脚(D+)与一 负数据传输接脚(D-)，当该上游端口的电性连接关系使得该控制单元接收到一低电位信号 时，该开关控制该正数据传输接脚与该负数据传输接脚短路，以使得该下游端口为该充电 模式。上述的通用序列总线集线器，其中，该下游端口包括一正数据传输接脚与一负数 据传输接脚，当该上游端口的电性连接关系使得该控制单元接收到一高电位信号时，该开 关控制该正数据传输接脚与该负数据传输接脚进行数据的传输，以使得该下游端口为该信 号模式。为了实现上述目的，本实用新型还提供一种通用序列总线集线器，其包括有一上 游端口 ；至少一下游端口 ；一外部电源端口 ；以及一控制单元，该控制单元与该上游端口及 该下游端口电性连接。其中，该控制单元根据该上游端口的电性连接关系而接收到一高电位信号时，即 切换该下游端口为一信号模式，当该控制单元根据该上游端口的电性连接关系而接收到一 低电位信号时，即切换该下游端口为一充电模式，且于该充电模式，由该外部电源端口供应 该下游端口电压。上述的通用序列总线集线器，其中，当该控制单元接收一边缘触发信号时，该控制 单元将切断该下游端口所需的电压。上述的通用序列总线集线器，其中，该控制单元包括一微控制单元与一 P型金属 氧化半导体，该P型金属氧化半导体分别与该微控制单元、一电源及该下游端口连接，且该 微控制单元借由该边缘触发信号而输出一控制信号，该P型金属氧化半导体接收该控制信 号以切断该下游端口所需的电压。上述的通用序列总线集线器，其中，该控制单元包括一开关，该开关依据该上游端 口的电性连接关系而选择性地切换该下游端口为该充电模式或该信号模式。也就是说，当上游端口的电性连接关系使得控制单元接收到高电位信号(例如 上游端口与计算机装置连接，且计算机装置为开机状态)，且外部电源端口未提供电压予下 游端口时，控制单元可借由开关切换下游端口为信号模式，以使得上游端口与下游端口间 进行数据的传输。当上游端口的电性连接关系使得控制单元接收到低电位信号时(例如
5上游端口与计算机装置连接，且计算机装置关机或者上游端口未与计算机装置连接)，控制 单元可借由开关切换下游端口为充电模式，此时由外部电源端口提供电压予下游端口，以 对与下游端口所连接的电子装置进行充电。当上游端口的电性连接关系使得控制单元接收到高电位信号，且外部电源端口同 时提供电压于下游端口时，则下游端口可为充电模式或信号模式，且优先级为信号模式，接 着为充电模式。换句话说，控制单元可先借由开关切换下游端口为信号模式，以使得上游端 口与下游端口间进行数据的传输。若上游端口与下游端口间不进行数据的传输，则控制单 元可借由开关将下游端口切换为充电模式，以对下游端口所连接的电子装置进行充电。在本实用新型的一实施例中，当控制单元接收边缘触发信号(edge trigger)时， 控制单元将切断下游端口所需的电压，以使得下游端口重置为充电模式或信号模式。其中， 控制单元包括微控制单元(micro control unit)与P型金属氧化半导体(P-type Metal Oxide Semiconductor, PM0S)，P型金属氧化半导体分别与微控制单元、电源及下游端口连 接。控制单元借由微控制单元接收边缘触发信号(例如通用序列总线集线器拔离或 连接计算机装置的瞬间)而输出控制信号，P型金属氧化半导体接收控制信号以切断下游 端口所需的电压，使得下游端口可重新切换为充电模式或信号模式。依据本实用新型的通用序列总线集线器，控制单元可依据上游端口的电性连接关 系，通过开关选择性地切换下游端口为充电模式或信号模式以解决通用序列总线集线器未 连接计算机装置或计算机装置关机时，无法对具有通用序列总线接口的电子装置进行充电 的问题。再者，控制单元可接受边缘触发信号(edge trigger)，并切断下游端口所需的电 压，使得下游端口可以重置其状态为充电模式或信号模式。此外，若将控制单元整合于通用 序列总线集线器的芯片中，则通用序列总线集线器可自行判断上游端口的电性连接关系并 切换或重置下游端口为充电模式或信号模式，以降低成本。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型 的限定。
图1为依据本实用新型的通用序列总线集线器的第一实施例连接架构示意图；图2为依据本实用新型的通用序列总线集线器的第二实施例连接架构示意以及图3为依据本实用新型的通用序列总线集线器的第三实施例连接架构示意图。 其中，附图标记 90计算机装置 92电子装置 94变压器100,200,300通用序列总线集线器102、202、302 上游端口 104、204、304 下游端口 105,205,305 外部电源端口[0036]106,206,306 控制单元107、207、307正数据传输接脚108、208、308 负数据传输接脚109、209、309 电源传输接脚110、310 开关314微控制单元316 P型金属氧化半导体320 电源
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述请参照图1，为依据本实用新型的通用序列总线集线器的第一实施例连接架构 示意图。通用序列总线集线器100 (Universal Serial Bus Hub, USB Hub)包括上游端口 102 (upstream port)、至少一下游端口 104 (downstream port)、外部电源端口 105 以及控制 单元106。其中，上游端口 102可连接但不限于计算机装置90，下游端口 104可连接电子装 置92，电子装置92可为但不限于手机。控制单元106的一端与上游端口 102电性连接，另 一端与下游端口 104电性连接。在本实施例中，外部电源端口 105未提供电压予下游端口 104，且控制单元106因 上游端口 102与计算机装置90连接而接收到高电位信号，进而切换下游端口 104为信号模式。控制单元106包括开关110，下游端口 104另包括正数据传输接脚107 (D+)与负数 据传输接脚108 (D-)，当开关110因检测到上游端口 102连接至计算机装置90的电源传输 接脚109 (VBUS)的电压为高电位(即检测到上游端口 102与计算机装置90连接，且计算机 装置90为开机状态)，开关110控制正数据传输接脚107与负数据传输接脚108进行数据 的传输，以使得开关110可切换下游端口 104为信号模式。其中，电源传输接脚109 (VBUS) 为用以接收通用序列总线集线器100所需的电压。此时，电子装置92可借由通用序列总线 集线器100与计算机装置90进行数据的传输。请参照图2，为依据本实用新型的通用序列总线集线器的第二实施例连接架构 示意图。通用序列总线集线器(Universal Serial Bus Hub, USB Hub) 200包括上游端口 (upstream port) 202、下游端口 204 (downstream port)、外部电源端口 205 以及控制单元 206。其中，上游端口 202可连接但不限于计算机装置90，下游端口 204可连接电子装置92， 电子装置92可为但不限于手机。控制单元206的一端与上游端口 202电性连接，另一端与 下游端口 204电性连接。其中，下游端口 204包括正数据传输接脚207 (D+)与负数据传输 接脚 208 (D-)。控制单元206因上游端口 202与计算机装置90连接(即上游端口 202连接至计算 机装置90的电源传输接脚209 (VBUS)的电压为高电位)，所以下游端口 204切换为信号模 式，但由于外部电源端口 205借由变压器94连接市电以同时提供电压予下游端口 204，所以 下游端口 204可切换为信号模式或充电模式。其中，优先级为信号模式，接着为充电模式。 举例而言，当上游端口 202欲与下游端口 204进行数据传输且亦对下游端口 204所连接的
7电子装置92进行充电时，会优先处理上游端口 202与下游端口 204间的数据传输，接着才 会对下游端口 204所连接的电子装置92进行充电。其中，下游端口 204为信号模式时，控 制单元206控制正数据传输接脚207 (D+)与负数据传输接脚208 (D-)进行数据的传输。下 游端口 204为充电模式时，控制单元206控制正数据传输接脚207 (D+)与负数据传输接脚 208 (D-)短路，以对下游端口 204所连接的电子装置92进行充电。请参照图3，为依据本实用新型的通用序列总线集线器的第三实施例连接架构 示意图。通用序列总线集线器300 (Universal Serial Bus Hub, USB Hub)包括上游端口 302 (upstream port)、下游端口 304 (downstream port)、外部电源端口 305 以及控制单元 306。其中，上游端口 302未连接计算机装置90，下游端口 304可连接电子装置92，电子装 置92可为但不限于手机。外部电源端口 305可借由变压器94外接市电，变压器94将市电 整流稳压后借由外部电源端口 305输出电压予下游端口 304。控制单元306的一端与上游 端口 302电性连接，另一端与下游端口 304电性连接。控制单元306因上游端口 304未与计算机装置90连接，所以切换下游端口 304为 充电模式。在本实施例中，下游端口 304包括正数据传输接脚307 (D+)与负数据传输接脚 308(D_)，控制单元306包括开关310。因控制单元检测到上游端口 302连接至计算机装置 90的电源传输接脚309 (VBUS)的电压为低电位(即未检测到上游端口 302与计算机装置90 连接或计算机装置90为关机状态)，所以开关310控制正数据传输接脚307 (D+)与负数据 传输接脚308 (D-)短路，以使得下游端口 304为充电模式。其中，电源传输接脚309 (VBUS) 为用以接收通用序列总线集线器300所需的电压。在本实施例中，当控制单元306接收边缘触发信号(edge trigger)时(即高电位 转变成低电位的位置或低电位转变成高电位的位置，也就是上游端口 302拔离或连接计算 机装置90的瞬间)，控制单元306将切断下游端口 304所需的电压。其中，控制单元306包括微控制单元314 (micro control unit)与P型金属氧化 半导体 316 (P-type Metal Oxide Semiconductor, PM0S)，P 型金属氧化半导体 316 分别与 微控制单元314、电源320及下游端口 304连接，且微控制单元314借由边缘触发信号而输 出控制信号，P型金属氧化半导体316接收控制信号以切断下游端口 304所需的电压，以使 得下游端口 304可重置为充电模式或信号模式。上述的电源为5伏特(voltage，V)，但本 实施例并非用以限定本实用新型，可依据实际需求进行调整。依据本实用新型的通用序列总线集线器，控制单元可依据上游端口与计算机装置 的连接关系，通过开关选择性地切换下游端口为充电模式或信号模式，以解决因为通用序 列总线集线器未连接计算机装置或计算机装置关机时，无法对电子装置进行充电的问题。 其中，当上游端口与计算机装置连接，计算机装置为开机状态，且外部电源端口未提供电压 予下游端口时，上游端口与下游端口间进行数据的传输。当上游端口与计算机装置连接， 计算机装置关机或者上游端口未与计算机装置连接时，由外部电源端口提供电压予下游端 口，以对与下游端口所连接的电子装置进行充电。当上游端口与计算机装置连接，计算机装 置为开机状态，且外部电源端口同时提供电压予下游端口时，可先进行上游端口与下游端 口之间的数据传输，也可对下游端口所连接的电子装置进行充电。接着，借由控制单元于上游端口连接或拔离计算机装置时(即控制单元接收到边缘触发信号)，可切断下游端口所需的电压，使得下游端口重置为充电模式或信号模式。再 者，若将上述的控制单元整合在通用序列总线集线器的芯片中，则可由通用序列总线集线 器自行判断上游端口的电性连接关系，并切换或重置下游端口为充电模式或信号模式，进 而减少成本。 当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的 情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些 相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
权利要求一种通用序列总线集线器，其特征在于，包括有一上游端口；至少一下游端口；一外部电源端口；以及一控制单元，该控制单元与该上游端口及该下游端口电性连接；其中，该控制单元根据该上游端口的电性连接关系而切换该下游端口为一信号模式或一充电模式，于该信号模式，该上游端口与该下游端口间进行数据的传输，于该充电模式，由该外部电源端口供应该下游端口电压。
2.根据权利要求1所述的通用序列总线集线器，其特征在于，当该控制单元接收一边 缘触发信号时，该控制单元将切断该下游端口所需的电压。
3.根据权利要求2所述的通用序列总线集线器，其特征在于，该控制单元包括一微控 制单元与一 P型金属氧化半导体，该P型金属氧化半导体分别与该微控制单元、一电源及该 下游端口连接，且该微控制单元借由该边缘触发信号而输出一控制信号，该P型金属氧化 半导体接收该控制信号以切断该下游端口所需的电压。
4.根据权利要求1所述的通用序列总线集线器，其特征在于，该控制单元包括一开关， 该开关依据该上游端口的电性连接关系而选择性地切换该下游端口为该充电模式或该信 号模式。
5.根据权利要求4所述的通用序列总线集线器，其特征在于，该下游端口包括一正数 据传输接脚与一负数据传输接脚，当该上游端口的电性连接关系使得该控制单元接收到一 低电位信号时，该开关控制该正数据传输接脚与该负数据传输接脚短路，以使得该下游端 口为该充电模式。
6.根据权利要求4所述的通用序列总线集线器，其特征在于，该下游端口包括一正数 据传输接脚与一负数据传输接脚，当该上游端口的电性连接关系使得该控制单元接收到一 高电位信号时，该开关控制该正数据传输接脚与该负数据传输接脚进行数据的传输，以使 得该下游端口为该信号模式。
7.一种通用序列总线集线器，其特征在于，包括有一上游端口；至少一下游端口；一外部电源端口 ；以及一控制单元，该控制单元与该上游端口及该下游端口电性连接；其中，该控制单元根据该上游端口的电性连接关系而接收到一高电位信号时，即切换 该下游端口为一信号模式，当该控制单元根据该上游端口的电性连接关系而接收到一低电 位信号时，即切换该下游端口为一充电模式，且于该充电模式，由该外部电源端口供应该下 游端口电压。
8.根据权利要求7所述的通用序列总线集线器，其特征在于，当该控制单元接收一边 缘触发信号时，该控制单元将切断该下游端口所需的电压。
9.根据权利要求8所述的通用序列总线集线器，其特征在于，该控制单元包括一微控 制单元与一 P型金属氧化半导体，该P型金属氧化半导体分别与该微控制单元、一电源及该 下游端口连接，且该微控制单元借由该边缘触发信号而输出一控制信号，该P型金属氧化半导体接收该控制信号以切断该下游端口所需的电压。
10.根据权利要求7所述的通用序列总线集线器，其特征在于，该控制单元包括一开 关，该开关依据该上游端口的电性连接关系而选择性地切换该下游端口为该充电模式或该 信号模式。
专利摘要一种通用序列总线集线器，其包括上游端口、至少一下游端口以及控制单元。通用序列总线集线器可借由上游端口的电性连接关系，使得控制模块选择性地切换下游端口为充电模式或信号模式。此外，控制单元可于上游端口电性连接产生变化的瞬间切断下游端口所需的电压，以使得下游端口可重置为充电模式或信号模式。
文档编号H01R31/06GK201766243SQ201020249378
公开日2011年3月16日 申请日期2010年6月30日 优先权日2010年6月30日
发明者吴启诚 申请人:昆盈企业股份有限公司