体谐振器Y1、陶瓷电容C3和C4组成，石英晶体谐振器Y1两端分别对电源地，并联接8pF的陶瓷电容C3和C4 ；
所述滤波电路是⑥由电容和电阻组成的阻容网络够成，其中电解电容E3和E4分别组成了 3.3V直流电源的电源滤波网路⑥a和1.8V直流电源的电源滤波网路⑥c ;R4和C15组成了输入信号的杂波滤除电路⑥b。
[0016]所述ESD保护电路由集成模块PRTR5V0U2X及其外围电路组成，所述集成电路D9，D10，D11型号为PRTR5V0U2X是一款超低容值轨对轨静电放电保护二极管，能够保护两条高速数据或者高频率信号线免受静电放电和其它瞬变信号的影响，内部由两对超低容值的二极管和一个额外的瞬态抑制二极管组成，此装置可确保在没有电源供应的情况下也可实现高速信号线保护的特性。
[0017]静电释放保护ESD保护电路PRTR5V0U2X如上图所示4脚接电源，1脚接地，2脚和3脚分别接入高速数据或者高频率信号线，以2脚为例:2脚3脚功能相同，当2脚所在的数据线，有高于电源电压的电信号时，信号可以通过D1将能量泄放到电源；当2脚所在的数据线，有低于参考点地电压的电信号时，信号可以通过D2将能量泄放到参考点地电压。即使PRTR5V0U2X的4脚没有电源供电，当2脚所在的数据线，有高于D1管导通压降+ZD击穿导通电压信号时，也会将能量通过参考点地泄放。这样就使所连接的高速数据或者高频率信号线，无论是在设备有电源或无电源的情况下，均能够起到静电释放保护ESD的作用。
[0018]所述的PRTR5V0U2X集成电路的外围电路，由退耦合电路⑦a与滤波电路⑦b，如图3所示，所述滤波电路⑦b是由电解电容E12和陶瓷电容C13组成的电路网络，将输入极的无用信号滤除，从而降低对后级电路的影响。
[0019]所述电源分配开关由集成电路MIC2026和其外围电路组成，所述集成电路U4型号MIC2026是一款双通道电源分配开关，使用M0SFET开关管作为开关器件，拥有低导通电阻和快速响应的特性，并且提供短路保护，过热保护，过载保护和软启动功能，每组单通道均可支持最大连续电流500mA，可满足USB2.0通信标准电源通断能力。所述的M0SFET开关管是高边沿型快速M0SFET。
[0020]所述的MIC2026集成电路的外围电路，由滤波电路⑧和通信线阻抗匹配电路⑨组成，如图3所示，所述滤波电路⑧是由电解电容E11和陶瓷电容C12组成的电路网络，滤除5V直流电源中的无用信号，保证MIC2026可靠工作。所述通信线缆阻抗匹配电路⑨由电阻R7构成，其并接在电源与数据线之间，当数据线为高电平时，为其提供拉电流，保证数据线高电平可靠有效。
[0021]所述的电气连接是使用印刷电路板单双面玻纤板制造工艺，将多个集成电路通过覆铜导线连接在一起，在满足基本电气特性的同时，兼顾电磁兼容，保证功能稳定。
【主权项】
1.一种通用串行总线端口功能扩展装置，其特征是:包括:高速USB2.0集线控制器1、ESD保护电路2，所述高速USB2.0集线控制器1的输入端通过ESD保护电路2与电连接串行总线的一组USB2.0接口的信号线缆相连，高速USB2.0集线控制器1的若干数据分配端线缆③分别通过ESD保护电路2与对应的若干组USB2.0接口的信号线缆相连，所述的高速USB2.0集线控制器的若干控制端线缆②与对应的电源分配开关3输入端相连，电源分配开关3的电源端与5V直流电源线缆①相连，电源分配开关3的若干输出端分别通过供电线缆④与连接输出高速USB2.0端口的ESD保护电路2的电源端相连。2.根据权利要求1所述的一种通用串行总线端口功能扩展装置，其特征是:所述高速USB2.0集线控制器，由FE2.1集成电路U1、时钟源电路⑤和滤波电路⑥组成，所述时钟源电路⑤是由频率为12MHz石英晶体谐振器Y1与并联接8pF的陶瓷电容C3和电容C4组成，石英晶振两端分别对电源地； 所述滤波电路⑥包括:电源滤波网路、输入信号杂波滤除电路，电源滤波网路由电解电容E3和E4分别组成了 3.3V直流电源和1.8V直流电源的电源滤波网路组成；输入信号杂波滤除电路由电阻R4和电容C15组成。3.根据权利要求1所述的一种通用串行总线端口功能扩展装置，其特征是:所述ESD保护电路由集成模块PRTR5V0U2X与外围电路组成，外围电路由退耦合电路⑦a、滤波电路⑦b组成，所述的PRTR5V0U2X集成电路的4脚与滤波电路⑦b相连连接电源，集成电路Dl 1的2脚和3脚分别接入高速数据或者高频率信号线，所述滤波电路⑦b另一端与集成电路D11的1脚连接接地； 所述滤波电路⑦b是由电解电容E12与陶瓷电容C13并联组成的滤波电路；用于将输入极的无用信号滤除，从而降低对后级电路的影响； 所述集成电路PRTR5V0U2X是一款超低容值轨对轨静电放电保护二极管。4.根据权利要求1所述的一种通用串行总线端口功能扩展装置，其特征是:所述电源分配开关3由集成电路U4和其外围电路组成，所述集成电路U4是高边沿型快速MOSFET双通道电源分配开关，每组单通道均支持连续电流500mA，型号为MIC2026 ； 所述MIC2026集成电路的外围电路由滤波电路⑧和通信线阻抗匹配电路⑨组成，所述滤波电路⑧是由电解电容E11和陶瓷电容C12组成，用于滤除5V直流电源中的无用信号，保证MIC2026可靠工作； 所述通信线缆阻抗匹配电路⑨由电阻R7构成，其并接在电源与数据线之间，当数据线为高电平时，为其提供拉电流，保证数据线高电平可靠有效。5.如权利要求1所述一种通用串行总线端口功能扩展装置的扩展方法，其特征是:将一组USB2.0总线扩展为六组高速USB2.0总线，提供给外部设备扩展使用；其步骤如下: 1)首先通过一组线缆将USB2.0信号接入高速七端口 USB2.0集线控制器； 2)由高速七端口USB2.0集线控制器⑴的控制端与电源分配开关(3)构成系统的电源分配电路，为六组USB2.0信号线缆提供电源； 3)在输入的一组USB2.0信号线缆与高速七端口 USB2.0集线控制器输入端之间增加一套静电释放单元ESD保护电路(2)，输出的六组USB2.0信号线缆上与高速七端口 USB2.0集线控制器输出端之间均增加一套静电释放单元ESD保护电路(2)，用于保护USB2.0中两条高速数据或者高频率信号免受静电放电和其它瞬变电信号的影响； 4)扩展时， a.一组串行总线接口 USB2.0能够将串行总线电气数据通过ESD保护电路2传输至高速USB2.0集线控制器1 ； b.高速USB2.0集线控制器在多样任务译码技术的支持下对输入信号进行译码，利用状态机控制技术将数据通过本身若干个第二控制端的线缆③分配到六组每个输出的ESD保护集成电路的控制端； c.同时，高速USB2.0集线控制器通过本身若干个第一控制端的线缆②控制相应的电源分配开关3动作； d.连接直流电源①的电源分配开关3动作，提供两路直流电源，为对应的通道上安装的ESD保护集成电路，满足USB2.0协议自供电通过线缆④提供5V直流电源的要求； e.当每个电源分配开关3动作，电源分配开关3为对应通道上安装的ESD保护集成电路，通过线缆④提供5V直流电源； f.同样，电源分配开关3为对应的六组通道上安装的ESD保护集成电路，通过线缆④提供5V直流电源，并输出六组高速USB2.0端口的数据； 当ESD保护电路2脚所在的数据线，有高于电源电压的电信号时，信号通过D1将能量泄放到电源； 当ESD保护电路2脚所在的数据线，有低于参考点地电压的电信号时，信号通过D2将能量泄放到参考点地电压；即使ESD保护电路的4脚无电源供电； 当ESD保护电路2脚所在的数据线，有高于D1管导通压降，+ZD击穿导通电压信号时，也会将能量通过参考点地泄放；这样就使所连接的高速数据或者高频率信号线，无论是在设备有电源或无电源的情况下，均能够起到静电释放保护ESD的作用。
【专利摘要】本发明涉及串行总线通信技术领域，公开一种通用串行总线端口扩展装置及方法，该方法采用的扩展装置包括：高速USB2.0集线控制器、ESD保护电路，所述高速USB2.0集线控制器的输入端通过ESD保护电路与一组USB2.0接口的信号线缆相连，高速USB2.0集线控制器的若干数据分配端线缆分别通过ESD保护电路与对应的若干组USB2.0接口的信号线缆相连，高速USB2.0集线控制器的若干控制端线缆通过若干电源分配开关与连接输出高速USB2.0端口的ESD保护电路的电源端相连。电源分配开关的电源端与5V直流电源线缆相连，本发明能够利用多样任务译码技术和状态机控制原理，配合防静电国际认证标准要求，在满足通信高品质和高速率的条件下，将一组通用串行总线USB2.0扩展为六组，并提供接口给用户使用。
【IPC分类】G06F13/40
【公开号】CN105373507
【申请号】CN201510619093
【发明人】李乃悌, 李炎红, 周海峰, 米洛峰
【申请人】河南英飞网络技术股份有限公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年9月25日