全文摘要
本实用新型公开了一种OTG设备，包括主控芯片、主机接口、模式开关和扩展接口；第一开关电路的控制端连接第一IO引脚，输入端和输出端连接主机接口的供电引脚和主控芯片的供电引脚；第三开关电路的控制端连接第三IO引脚，输入端和输出端连接主机供电和主机接口的模式配置引脚；第二开关电路的控制端连接第二IO引脚，输入端和输出端连接扩展接口的供电引脚和第一开关电路的输出端，扩展接口的供电引脚与主控芯片的中断引脚连接；模式开关的第一输入端连接主控芯片的数据引脚，第二输入端和输出端连接的扩展数据引脚和主机数据引脚，第四IO引脚连接模式开关的控制端，解决OTG设备使用期间无法为主机充电及与主机通信的问题。
主设计要求
1.一种OTG设备，其特征在于，包括主控芯片、主机接口、模式开关和扩展接口；所述主控芯片包括第一IO引脚、第二IO引脚、第三IO引脚和第四IO引脚；所述第一IO引脚连接第一开关电路的控制端，所述第一开关电路的输入端连接所述主机接口的供电引脚，所述第一开关电路的输出端连接所述主控芯片的供电引脚；所述第三IO引脚连接第三开关电路的控制端，所述第三开关电路的输入端连接主机供电，所述第三开关电路的输出端连接所述主机接口的模式配置引脚，所述模式配置引脚对地串联第一电阻；所述第二IO引脚连接第二开关电路的控制端，所述第二开关电路的输入端连接所述扩展接口的供电引脚，所述第二开关电路的输出端连接所述第一开关电路的输出端，所述扩展接口的供电引脚与所述主控芯片的中断引脚连接；所述主控芯片的数据引脚连接所述模式开关的第一输入端，所述模式开关的第二输入端连接所述扩展接口的扩展数据引脚，所述模式开关的输出端连接所述主机接口的主机数据引脚；所述第四IO引脚连接所述模式开关的控制端。
设计方案
1.一种OTG设备，其特征在于，包括主控芯片、主机接口、模式开关和扩展接口；所述主控芯片包括第一IO引脚、第二IO引脚、第三IO引脚和第四IO引脚；所述第一IO引脚连接第一开关电路的控制端，所述第一开关电路的输入端连接所述主机接口的供电引脚，所述第一开关电路的输出端连接所述主控芯片的供电引脚；所述第三IO引脚连接第三开关电路的控制端，所述第三开关电路的输入端连接主机供电，所述第三开关电路的输出端连接所述主机接口的模式配置引脚，所述模式配置引脚对地串联第一电阻；所述第二IO引脚连接第二开关电路的控制端，所述第二开关电路的输入端连接所述扩展接口的供电引脚，所述第二开关电路的输出端连接所述第一开关电路的输出端，所述扩展接口的供电引脚与所述主控芯片的中断引脚连接；所述主控芯片的数据引脚连接所述模式开关的第一输入端，所述模式开关的第二输入端连接所述扩展接口的扩展数据引脚，所述模式开关的输出端连接所述主机接口的主机数据引脚；所述第四IO引脚连接所述模式开关的控制端。
2.根据权利要求1所述的OTG设备，其特征在于，所述OTG设备还包括加密芯片，所述加密芯片连接所述主控芯片。
3.根据权利要求1所述的OTG设备，其特征在于，所述扩展接口的供电引脚与所述主控芯片的中断引脚之间串联有第二电阻，所述第二电阻还通过第三电阻接地；或，所述扩展接口的供电引脚与所述主控芯片的中断引脚之间串联有TL431芯片。
4.根据权利要求1所述的OTG设备，其特征在于，所述第三开关电路为PN互补MOS电路。
5.根据权利要求1所述的OTG设备，其特征在于，所述第一开关电路包括第一NPN三极管和第一P-MOS管，所述第一NPN三极管的基极连接所述第一IO引脚，所述第一NPN三极管的发射极接地，所述第一NPN三极管的集电极连接所述第一P-MOS管的栅极，所述第一P-MOS管的漏极连接所述主机接口的供电引脚，所述第一P-MOS管的源极连接所述主控芯片的供电引脚。
6.根据权利要求1所述的OTG设备，其特征在于，所述第二开关电路包括第二NPN三极管和第二P-MOS管；所述第二NPN三级管的基极连接所述第二IO引脚，所述第二NPN三极管的发射极接地，所述第二NPN三极管的集电极连接所述第二P-MOS管的栅极，所述第二P-MOS管的漏极连接所述扩展接口的供电引脚，所述第二P-MOS管的源极连接所述第一开关电路的输出端。
7.根据权利要求1所述的OTG设备，其特征在于，所述OTG设备还包括DCDC转换芯片；所述第一开关电路的输出端和所述第二开关电路的输出端连接DCDC转换芯片的输入端，所述DCDC转换芯片的输出端连接所述主控芯片的供电引脚。
设计说明书
技术领域
本实用新型属于OTG技术领域，具体地说，是涉及一种OTG设备。
背景技术
OTG（On-The-Go）应用于各种不同设备或移动设备间的联接，进行数据交换，特别是PAD、移动电话、消费类设备，改变例如数码照相机、摄像机、打印机等设备间多种不同制式连接器，多达7种制式的存储卡数据交换的不便。
现有的例如适配手机的OTG设备，在与手机连接实现扩展功能时，例如扩展手机的物联网功能，手机为OTG设备提供供电，基于OTG设备实现物联网功能，但如果手机需要充电或与其他设备进行数据通信，则需要拔下OTG设备后才能为手机充电及与其他设备实现通信，这造成OTG设备提供的功能中断。
发明内容
本申请提供了一种OTG设备，能够在不中断OTG设备功能的同时为主机实施充电和与主机实现数据交互，解决现有OTG设备使用期间无法为主机充电及与主机通信的技术问题。
为解决上述技术问题，本申请采用以下技术方案予以实现：
提出一种OTG设备，包括主控芯片、主机接口、模式开关和扩展接口；所述主控芯片包括第一IO引脚、第二IO引脚、第三IO引脚和第四IO引脚；所述第一IO引脚连接第一开关电路的控制端，所述第一开关电路的输入端连接所述主机接口的供电引脚，所述第一开关电路的输出端连接所述主控芯片的供电引脚；所述第三IO引脚连接第三开关电路的控制端，所述第三开关电路的输入端连接主机供电，所述第三开关电路的输出端连接所述主机接口的模式配置引脚，所述模式配置引脚对地串联第一电阻；所述第二IO引脚连接第二开关电路的控制端，所述第二开关电路的输入端连接所述扩展接口的供电引脚，所述第二开关电路的输出端连接所述第一开关电路的输出端，所述扩展接口的供电引脚与所述主控芯片的中断引脚连接；所述主控芯片的数据引脚连接所述模式开关的第一输入端，所述模式开关的第二输入端连接所述扩展接口的扩展数据引脚；所述模式开关的输出端连接所述主机接口的主机数据引脚；所述第四IO引脚连接所述模式开关的控制端。
进一步的，所述OTG设备还包括加密芯片，所述加密芯片连接所述主控芯片。
进一步的，所述扩展接口的供电引脚与所述主控芯片的中断引脚之间串联有第二电阻，所述第二电阻还通过第三电阻接地；或，所述扩展接口的供电引脚与所述主控芯片的中断引脚之间串联有TL431芯片。
进一步的，所述第三开关电路为PN互补MOS电路。
进一步的，所述第一开关电路包括第一NPN三极管和第一P-MOS管，所述第一三极管的基极连接所述第一IO引脚，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极连接所述第一MOS管的栅极，所述第一MOS管的漏极连接所述主机接口的供电引脚，所述第一MOS管的源极连接所述主控芯片的供电引脚。
进一步的，所述第二开关电路包括第二NPN三极管和第二P-MOS管；所述第二三级管的基极连接所述第二IO引脚，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极连接所述第二MOS管的栅极，所述第二MOS管的漏极连接所述扩展接口的供电引脚，所述第二MOS管的源极连接所述第一开关电路的输出端。
进一步的，所述OTG设备还包括DCDC转换芯片；所述第一开关电路的输出端和所述第二开关电路的输出端连接DCDC转换芯片的输入端，所述DCDC转换芯片的输出端连接所述主控芯片的供电引脚。
与现有技术相比，本申请的优点和积极效果是：本申请提出的OTG设备中，除了与主机连接的主机接口，还设计有与PC或充电器等外设连接的扩展接口，在扩展接口插入PC、充电器等设备时，基于本申请提出的电路配置，能够保持OTG设备功能的同时实现主机充电及主机与设备之间的通信，充电期间，若OTG设备需向主机上报数据，则通过四个IO引脚的切换控制切换至主机模式完成数据传输，之后继续切换至充电模式为主机充电，解决了现有OTG设备使用期间无法为主机充电基于主机通信的技术问题。
结合附图阅读本申请实施方式的详细描述后，本申请的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1 为本申请提出的OTG设备的电路架构图；
图2为本申请提出的OTG设备的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步详细地说明。
如图1所示，本申请提出的OTG设备，包括主控芯片U1、主机接口J1、模式开关U2和扩展接口J2；主控芯片包括第一IO引脚GPIO_K1、第二IO引脚GPIO_K2、第三IO引脚GPIO_K3和第四IO引脚GPIO_K4；第一IO引脚GPIO_K1连接第一开关电路K1的控制端，第一开关电路K1的输入端连接主机接口J1的供电引脚M_VBUS，第一开关电路K1的输出端连接主控芯片U1的供电引脚P_MCU；第三IO引脚GPIO_K3连接第三开关电路K3的控制端，第三开关电路K3的输入端连接主机供电vcc，第三开关电路K3的输出端连接主机接口J1的模式配置引脚M_CC，模式配置引脚M_CC对地串联第一电阻R1；第二IO引脚GPIO_K2连接第二开关电路K2的控制端，第二开关电路K2的输入端连接扩展接口J2的供电引脚C_VBUS，第二开关电路K2的输出端连接第一开关电路K1的输出端，扩展接口J2的供电引脚C_VBUS还与主控芯片的中断引脚M_ADC连接；主控芯片U1的数据引脚RX、TX连接模式开关U2的第一输入端，模式开关U2的第二输入端连接扩展接口J2的扩展数据引脚C_D+、C_D-，模式开关U2的输出端连接主机接口J1的主机数据引脚M_D+、M_D-；第四IO引脚GPIO_K4连接模式开关U2的控制端。
基于上述电路架构的OTG设备，可以工作于两种工作模式：主机模式和从模式（主机充电模式）；具体的，结合上述OTG设备，本申请提出一种OTG设备控制方法，该OTG设备通过主机接口J1连接主机，例如手机，最初状态，主控芯片U1于第三IO引脚GIPO_K3输出低电平，以使得第三开关电路K3断开，主机接口J1的模式配置引脚M_CC经第一电阻R1接地而被拉低，将OTG设备设置为主机模式；主控芯片U1的中断引脚M_ADC置空无输入，主控芯片U1控制于第一IO引脚GPIO_K1输出高电平，以使得第一开关电路K1闭合，主机接口J1的供电引脚M_VBUS连通主控芯片的供电引脚P_MCU，实现主机接口J1的供电引脚M_VBUS为主控芯片U1供电，也即手机为OTG设备供电；主控芯片U1控制于第四IO引脚GIPO_K4输出高电平，以使得模式开关U2切换到其第一输入端的通路，实现主控芯片U1通过主机接口J1的主机数据引脚M_D+、M_D-与主机通信。本申请上述提到的主机供电vcc，即为主机模式时，主机通过主机接口的供电引脚M_VBUS为OTG提供的供电电源的转换或者应用。
当主机需要充电或与其他设备数据传输时，无需拔下OTG设备，OTG设备保持在线，在扩展接口J2接入充电设备，使得主控芯片的中断引脚M_ADC为高电平，主控芯片U1控制于第三IO引脚GPIO_K3输出高电平，以使得第三开关电路K3闭合，实现主机接口J1的模式配置引脚M_CC拉高，将OTG设备设置为充电模式；主控芯片U1控制于第二IO引脚GPIO_K2输出高电平，以使得第二开关电路K2闭合，实现扩展接口J2的供电引脚C_VBUS连接主机接口J1的供电引脚M_VBUS，从而实现充电设备为主机充电的通路，使得充电设备基于扩展接口、该通路和主机接口的连接，为主机充电；同时，控制于第四IO引脚GPIO_K4输出低电平，以使得模式开关U2切换到其第二输入端的通路，实现充电设备与主机之间的通信通路，使得充电设备或其他外接设备通过扩展接口J2的扩展数据引脚C_D+、C_D-，通信通路和主机接口的主机数据引脚M_D+、M_D-与主机通信。
在主机处于充电模式时，若主控芯片U1需要向主机上报数据，则控制第一IO引脚GPIO_K1和第三IO引脚GPIO_K3输出低电平，以及控制第四IO引脚输出高电平，并在设定延时（例如100ms）后，控制第二IO引脚GPIO_K2输出低电平，以及控制第一IO引脚GPIO_K1输出高电平，恢复OTG设备的主机模式，OTG设备与主机通信，在主控芯片U1向主机上报数据完成后，执行初始化程序，若判断中断引脚M_ADC仍旧为高电平，则控制第二IO引脚GPIO_K2输出高电平，控制第三IO引脚GPIO_K3输出高电平，以及控制第四IO引脚GPIO_K4输出低电平，继续实现主机的充电。
本申请实施例中，如图2所示，在扩展接口J2的供电引脚C_VBUS与主控芯片U1的中断引脚M_ADC之间串联有第二电阻R2，第二电阻R2还通过第三电阻R3接地，当有充电设备等外接设备接入扩展接口J2时，基于第二电阻R2和第三电阻R3的分压在中断引脚上产生高电平输入；或者，在扩展接口J2的供电引脚C_VBUS与主控芯片U1的中断引脚M_ADC之间串联TL431芯片，在外设接入扩展接口J2后，TL431输出2.5V电平到中断引脚。
本申请实施例中，如图2所示，第一开关电路K1包括第一NPN三极管Q11和第一P-MOS管Q12，第一NPN三极管Q11的基极连接第一IO引脚GPIO_K1，第一NPN三极管Q11的发射极接地，第一NPN三极管Q11的集电极连接第一P-MOS管Q12的栅极，第一P-MOS管Q12的漏极连接主机接口J1的供电引脚M_VBUS，第一P-MOS管Q12的源极连接主控芯片U1的供电引脚P_MCU；当第一IO引脚GPIO_K1输出高电平时，第一NPN三极管Q11导通，使得第一P-MOS管Q12的栅极加载导通电压，从而第一P-MOS管Q12导通，实现主机接口J1的供电引脚M_VBUS与主控芯片U1的供电引脚P_MCU的连通，从而实现主机为OTG设备的供电。
第二开关电路K2包括第二NPN三极管Q21和第二P-MOS管Q22；第二NPN三极管Q21的基极连接第二IO引脚GPIO_K2，第二NPN三极管Q21的发射极接地，第二NPN三极管Q21的集电极连接第二P-MOS管Q22的栅极，第二P-MOS管Q22的漏极连接扩展接口J2的供电引脚C_VBUS，第二P-MOS管Q22的源极连接第一开关电路K1的输出端，也即第一P-MOS管Q12的源极；当第二IO引脚GPIO_K2输出高电平时，第二NPN三极管Q21导通，使得第二P-MOS管Q22的栅极加载导通电压，从而第二P-MOS管Q22导通，实现扩展接口J2的供电引脚C_VBUS与主控芯片U1的供电引脚P_MCU的连通，以及与第一开关电路K1的连通，从而实现外设通过OTG设备为主机充电。
第三开关电路K3为PN互补MOS ，如图2所示，当第三IO引脚GPIO_K3输出高电平时，PN互补MOS导通，基于第四电阻R4与第一电阻R1的分压，使得主机接口J1的模式配置引脚M_CC被拉高。
本申请实施例中，第一开关电路K1的输出端和第二开关电路K2的输出端连接DCDC转换芯片U3的输入端，DCDC转换芯片U3的输出端连接主控芯片U1的供电引脚P_MCU；主控芯片U1的数据引脚RX和TX经转换芯片U4，将串口数据转换为USB数据，输出给模式开关U2。
对于有加密要求的OTG设备，本申请还包括加密芯片U5，加密芯片U5连接主控芯片U1。
本申请实施例中，主机接口J1和扩展接口J2优选为Type-C接口，第一电阻R1选用5.1千欧。
本申请提出的OTG设备中，除了与主机连接的主机接口，还设计有与PC或充电器等外设连接的扩展接口，在扩展接口插入PC、充电器等充电设备时，基于本申请提出的电路配置，能够保持OTG设备功能的同时实现充电设备为主机充电和与主机通信，充电期间，若OTG设备需向主机上报数据，则通过四个IO引脚的切换控制切换至主机模式完成数据传输，之后继续切换至主机充电模式为主机充电，解决了现有OTG设备使用期间无法为主机充电和与主机通信的技术问题。
应该指出的是，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920047538.6
申请日:2019-01-11
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:95(青岛)
授权编号:CN209357050U
授权时间:20190906
主分类号:G06F 13/40
专利分类号:G06F13/40;H02J7/00
范畴分类:40B;
申请人:歌尔科技有限公司
第一申请人:歌尔科技有限公司
申请人地址:266104 山东省青岛市崂山区北宅街道投资服务中心308室
发明人:赵大海
第一发明人:赵大海
当前权利人:歌尔科技有限公司
代理人:王笑
代理机构:37101
代理机构编号:青岛联智专利商标事务所有限公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计