专利名称：具有电源自适应功能的集线器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种网络终端，尤其涉及利用双路供电的网络集线器。
技术背景目前，电子通信类产品得到广泛的应用，尤其是与计算机连接进行通信的外设更是多种多样，这些产品，如利用一个USB(通用串行总线)与计算机通信的集线器，可以外接更多的外设，如打印机、扫描仪、数字相机等，使得这些设备只使用计算机的一个端口(即USB)就可与计算机同时进行通信，完成打印、扫描和图像传输等任务，作为这些外设的中间设备的集线器一般采用USB上提供的电源来工作，但这种电源一般只允许集线器接较小的载荷，但了为允许集线器接更大的负载，一般在集线器上还设有一个外接电源接口，允许用户向集线器提供一个更大功率的电源以便带动高功耗设备，即采用自供电方式。但是在目前的集线器上却存在一个问题，即供电方式只能是两者中的一种，要么采用USB总线方式供电，要么采用自供电，或者是采用跳线切换实现，因此对于不同的功耗设备要求，目前的集线器不能灵活地、方便地在两种供电方式之间切换。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种采用双电源供电的集线器，它能自动地工作于总线供电与自供电模式，即，如果用户外加电源，则集线器利用外部电源工作，如果用户不外加电源则集线器利用总线电源工作，实现自适应。
为了实现上述目的，本实用新型在集线器的电源端的外围电路做了改进，利用外部供电与总线供电的区别(如电压、电流)设计一种能自动适应电源变换的集线器，该集线器可以自动地识别出是何种供电方式。本发明提供的具有电源自适应功能的集线器，包括集线器主体，包括，一个USB上行端口和多个下行端口，其中USB上行端口用于与主机计算机通信，而多个下行端口用于外带负载；电源接口，通过该接口集线器主体接收电源电压；以及一个电源选择控制端口，用于根据输入的信号识别所供电源的种类；两个电源输入端子，其中一个端子与集线器主体中上行USB端口总线中的电源固定连接，而另一个端口则用于接收外部电源；以及还包括一个电源自适应变换装置，该变换装置包括电压选择输出装置，由两个二极管组成，其中二个二极管的阳极分别与两个电源输入端子连接，两个二极管的阴极连接在一起，用于输出总线电源与外接电源中的电压较大者；电源整流器，其输入端与两个二极管的阴极连接，输出端与集线器的电源接口连接，向集线器供电；以及电源指示器，其输入端与所述的连接外接电源的端口连接，而输出端与集线器的电源选择控制端口连接，用于输出一个高低电平的电源指示信号。
最好，所述的电源指示器是一个反相器。
图1是表示本实用新型的具有自适应电源变换功能的集线器的方框图；图2是实现本实用新型的集线器的自适应电源变换功能的电路图；图3是实现本实用新型的集线器的自适应电源变换功能的另一个电路图。
具体实施方式
在本发明的附图中相同的符号表示同一部件。
如图1所示，是本实用新型的具有电源自适应功能的集线器的方框图，该集线器由以下部件组成集线器主体1，包括有一个USB上行端口T1和多个下行端口term1、term2、term3、term4，其中USB上行口T1用于与主机计算机通信，而多个下行USB端口term1、term2、term3、term4用于外带负载；电源接口PS，通过该接口集线器接收电源电压；以及一个电源选择控制端口PWMODE，用于选择供电模式。当PWMODE为低电位0时，为自供电模式，当PWMODE为高电位1时，为总线供电模式；电源输入端子(J1，J2)，其中端子(J2)与集线器主体中上行USB端口总线中的电源Vbus固定连接，此时USB总线中的电源不再直接为该集线器主体供电，而端口(J2)则用于接收外部电源Vext；以及自适应电源变换装置2，该装置包括一个电压选择输出装置21、电源指示器22和一个电源调整器23，其中电压选择输出装置2与两个电源输入端口J1和J2相连，分别用于接收来自总线总线的电源Vbus和从外部施加的外接电源Vext，并将电源Vbus与Vext中的电压较大的一个输出给电源调整器23，经过该电源调整器23整流滤波后，将一个更干净的电源提供给集线器主体1上的电源接口PS；该电源指示器22通过输出一个高低电平来分别指示电压选择输出装置21输出的是哪一种电源。
正常情况下，总线电源Vbus总是常施加的，只是在需要带大功耗设备时才施加外部电源Vext，并且Vext要大于Vbus，此时，电压选择输出装置21可以鉴别是否有外部电源Vext加入，如果判断出有外部电源Vext，则自动地切断Vbus电源，单独由外部电源Vext供电，并将Vext输出。同时，供电信息输入给电源指示器22，由该电源指示器22根据集线器的PWMODE的要求而从端口J4输出指示供电信息(即是外部供电还是内部总线供电)的控制信号。也就是说，当集线器需要外部电源时，则在加入外部电源Vext的同时，从电源指示器输出一个低电平信号给PWMODE；当只需集线器总线的电源时，则电源指示器必须输出一个高电平信号给PWMODE。
为了说明清楚的需要，图2只给出了实现本实用新型的的集线器的电源自适应功能的变换装置2的电路图。在图2中电压选择输出装置21由两个钳位二极管D8、D10来实现，其中，二极管D8、D10的阳极分别连接电源输入端口J2和J1，并且来自总线总线的电源Vbus与端口J2固定地连接在一起，而端口J1平时处于类似接地的状态，只是在集线器需要外部电源时才与外接电源Vext连接。二极管D8和D10的阴极连接在一起，并将阴极输出提供给电源整流器的电感L17一端。电源整流器还包括电容C13、C14、C18以及变压器U8，其中电感L17的另一端与电容C13、C14的正极以及变压器U8的电源输入端VIN连接在一起，电容C13、C14的负极接地，从二极管D8和D10输出的电源电压经过L17、C13、C14的交流高频滤波后再经变压器U8整流输出给节点J3，并作为集线器的工作电源从节点J3输出给集线器主体的电源接口。
同时，二极管D10的阳极通过电阻器R11与电源指示器22的输入端J5连接。在本实施例中电源指示器是一个反相器，由三极管Q1、电阻器R12、发光二极管D7以及连接在电源与三极管Q1的集电极之间的电阻器R13构成，反相器的输出提供给集线器主体上的PWMODE端口。
该电路的具体工作原理如下
在没有接外部电源Vext时，即节点J1处于接地状态，即节点J1的电压为零，由于二极管D8与总线电源Vbus连接，此时Vbus大于节点J1处的电压，因此二极管D8导通，而二极管D10截止，此时二极管阴极输出的电势接近于Vbus，电流的流向是从J2出来，经过D8、L17到达变压器U8，于是Vbus从节点J3输出。同时，由于J1接地，因此三极管Q1关断，其集电极输出一个高电平给集线器的PWMODE，指示所供电的设备当前的电源是来自总线的电源。
当有外加电源Vext时时，即节点J1外接+5V的Vext电源。由于实际中Vbus一般不到5V，只有+4.8v左右，而外接电源一般地要高于5V，从而使D10导通，D8截止，从而切断了Vbus的供电，于是电流流向为从J1出来，经过D10、L17而到达变压器U8，最终从节点J1输出；同时，当外接外部电源Vext时，利用R11、R12使三极管Q1处于饱和状态，于是从三极管Q1集电极输出低电平给集线器的PWMODE，指示当前处于外接电源Vext工作状态。
在本电路中，在三极管的基极与地之间接一个发光二极管，用于指示有外部电源接入。
图3是实现本实用新型的集线器的电源自适应功能的又一电路图，该图与图2绝大数部件相同，区别在于电源指示器是由电阻R11、稳压二极管D9、三极管Q1以及电阻器R13来实现，如图3所示，当有外加电源Vext时，通过稳压二极管D9使三极管Q1进入饱和状态，从而从PWMODE为低电平。当没有外加电源Vext时，电流方向与图一相同，Q1进行截止状态，从而使PWMODE为高电平。
至此，本实用新型以较佳实施例的方式进行了说明，但对本技术领域内的人来说，可以据此做出任意的修改而不会脱离本实用新型的权利要求书的精神和范围。例如，当特定的集线器所要求的PWMODE为高电平时指示有外部电源接入时，就可以将本实用新型的反相器进行进一步的反相来达到该要求。
权利要求1.一种具有电源自适应功能的集线器，包括集线器主体(1)，包括，一个USB上行端口和多个下行端口，其中USB上行端口用于与主机计算机通信，而多个下行端口用于外带负载；电源接口(PS)，用于接收电源电压；以及一个电源选择控制端口(PWMODE)，用于根据输入的信号识别所供电源的种类；电源输入端子(J1，J2)，其中端子(J1)与集线器主体中上行USB端口总线中的电源(Vbus)固定连接，而端口(J2)则用于接收外部电源(Vext)；其特征在于，还包括一个电源自适应变换装置(2)，该变换装置(2)包括电压选择输出装置(21)，由二极管(D8、D10)组成，其中二极管(D8)的阳极与电源输入端子(J2)连接，二极管(D10)的阳极与电源输入端子(J1)连接，二极管(D8)和(D10)的阴极连接在一起，用于输出电源(Vbus，Vext)中电压较大者；电源整流器(23)，其输入端与二极管(D8)和(D10)的阴极连接，输出端与集线器的电源接口(PS)连接，向集线器供电；以及电源指示器(22)，其输入端(J5)与所述的外接电源(Vext)端口(J1)连接，输出端(J4)与电源选择控制端口(PWMODE)连接。
2.如权利要求1所述的集线器，其特征在于，所述的电源指示器是一个反相器。
专利摘要具有电源自适应功能的集线器，包括集线器主体，包括，一个USB上行端口和多个下行端口；电源接口(PS)；以及一个电源选择控制端口(PWMODE)；电源输入端子；电源自适应变换装置，包括电压选择输出装置，用于输出电源(Vbus)与(Vext)中电压较大者；电源整流器，接收电压选择输出装置的电源电压，输出端与集线器的电源接口(PS)连接，向集线器供电；以及电源指示器，其输入端与所述的外接电源(Vext)端口连接，输出端与电源选择控制端口(PWMODE)连接。
文档编号H02J1/10GK2525715SQ0123408
公开日2002年12月11日 申请日期2001年8月27日 优先权日2001年8月27日
发明者竺树铭, 李高强, 温贤胤 申请人:联想(北京)有限公司