一种USB集线器及电子设备的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种USB集线器及电子设备。

背景技术：

随着电子技术和USB技术的不断发展，USB传输技术的应用越来越广泛，USB集线器的运用也越来越广。USB集线器是一种可以将一个USB端口扩展成多个USB端口，并可以使这些端口同时使用的装置。

通常，一个USB集线器连接有一个USB上行端口和多个USB扩展端口，上行端口可以与主设备连接，USB扩展端口可以与从设备连接。当主设备和从设备都连接到USB集线器时，USB集线器需要对从设备进行枚举，枚举是指读取从设备的设备类型、通信方式、传输速度、所需驱动程序等传输信息，经过枚举过程主设备才能选择合适的方式与从设备通信，主设备和从设备之间才能正常通信。而枚举的进行需要USB扩展端口的电源给从设备供电，使从设备处于上电状态后才能读取从设备的传输信息，USB扩展端口的电源给从设备的供电将直接影响枚举过程是否正常进行。

然而，市面上有各种各样的通过USB传输的从设备，不同的从设备带有不同的负载，尤其对于容性负载较大的从设备，在从设备接入的瞬间会产生有电流冲击，若供电不足，就会导致从设备的供电电压下降，从设备插入瞬间掉电，影响USB集线器对从设备的枚举，进而使主设备与从设备无法进行正常通信。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，设计一种USB集线器及电子设备，能够在从设备接入USB扩展端口因供电不足导致从设备掉电时，重启USB集线器的供电电源，让USB集线器对从设备的枚举正常进行，使主设备与从设备通信正常进行。

为了解决以上技术问题，本实用新型例一方面提供了一种USB集线器，包括：USB上行端口、N个USB扩展端口、电源掉电检测模块与电源重启控制模块；N≥1；

所述USB上行端口与每个所述USB扩展端口分别连接；

每个所述USB扩展端口至少具有一个USB设备供电端；每个所述USB设备供电端与第一电源连接，并与所述电源掉电检测模块的检测端连接；

所述电源重启控制模块的输入端与所述电源掉电检测模块的输出端连接，所述电源重启控制模块的第一连接端与第二电源连接，所述电源重启控制模块的第二连接端与所述USB集线器的电源端连接；所述电源重启控制模块根据其输入端的信号控制所述第一连接端与所述第二连接端的之间通断。

优选地，所述电源掉电检测模块包括电压比较器和参考电源；所述电压比较器具有第一输入端、第二输入端以及输出端；所述第一输入端为所述电源掉电检测模块的检测端；所述第二输入端与所述参考电源连接；所述电压比较器的输出端为所述电源掉电检测模块的输出端。

优选地，所述USB集线器还包括集线中继器和集线控制器；所述USB上行端口通过所述集线中继器和每个所述USB扩展端口分别连接，所述集线控制器与所述集线中继器连接。

优选地，所述电源掉电检测模块还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、运算放大器、运算放大器供电电源；

所述第一电阻一端与所述运算放大器的反相输入端连接，另一端与所述电源掉电检测模块的检测端连接；

所述第二电阻一端与所述运算放大器的同相输入端连接，另一端与所述参考电源连接；

所述第三电阻一端与所述运算放大器的输出端连接，另一端与所述运算放大器的电源端连接，所述运算放大器的电源端与所述运算放大器供电电源连接；

所述第四电阻一端与所述运算放大器的输出端连接，另一端与所述运算放大器的同相输入端连接。

优选地，所述电源重启控制模块包括第五电阻、第六电阻、三极管、MOS管；

所述第五电阻的一端与所述USB集线器的电源端连接，另一端与所述三极管的集电极连接，所述三极管的发射极接地；

所述第六电阻的一端与所述三极管的基极连接，另一端与所述电源掉电检测模块的输出端连接；

所述MOS管的源极与所述USB集线器的电源端连接，所述MOS管的漏极与所述第二电源连接，所述MOS管的栅极与所述三极管的集电极连接。

优选地，所述电源重启控制模块还包括第七电阻、第一电容；

所述第七电阻的一端与所述MOS管的栅极连接，另一端与所述三极管的集电极连接；

所述第一电容的一端与所述MOS管的源极连接，另一端与所述MOS管的栅极连接。

优选地，所述电源重启控制模块还包括第八电阻、第二电容；

所述第八电阻的一端与所述电源掉电检测模块的输出端连接，另一端接地；

所述第二电容的一端与所述第二电源连接，另一端接地。

为了解决相同的技术问题，本实用新型实施例另一方面提供一种电子设备，包括上述一方面提供的USB集线器。

本实用新型实施例的有益效果在于：本实用新型实施例提供了一种USB集线器，其包括：USB上行端口、N个USB扩展端口、电源掉电检测模块与电源重启控制模块；N≥1；所述USB上行端口与每个所述USB扩展端口分别连接；每个所述USB扩展端口至少具有一个USB设备供电端；每个所述USB设备供电端与第一电源连接，并与所述电源掉电检测模块的检测端连接；所述电源重启控制模块的输入端与所述电源掉电检测模块的输出端连接，所述电源重启控制模块的第一连接端与第二电源连接，所述电源重启控制模块的第二连接端与所述USB集线器的电源端连接；所述电源重启控制模块根据其输入端的信号控制所述第一连接端与所述第二连接端的之间通断。通过以上结构，本实用新型能够在从设备接入USB扩展端口因供电不足导致从设备掉电时，重启USB集线器的供电电源，让USB集线器对从设备的枚举正常进行，使主设备与从设备通信正常进行。同时，本实用新型还提供一种包括上述的USB集线器的电子设备。

附图说明

图1是本实用新型一实施例提供的一种USB集线器的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的电源掉电检测模块的结构示意图；

图3是本实用新型一实施例提供的电源重启控制模块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，其是本实用新型一实施例提供的一种USB集线器的结构示意图。本实用新型例提供了一种USB集线器，包括：USB上行端口1、N个USB扩展端口2、电源掉电检测模块4与电源重启控制模块5；N≥1；所述USB上行端口1与每个所述USB扩展端口2分别连接；每个所述USB扩展端口2至少具有一个USB设备供电端；每个所述USB设备供电端与第一电源3连接，并与所述电源掉电检测模块4的检测端连接；所述电源重启控制模块5的输入端与所述电源掉电检测模块4的输出端连接，所述电源重启控制模块5的第一连接端与第二电源6连接，所述电源重启控制模块5的第二连接端与所述USB集线器的电源端7连接；所述电源重启控制模块5根据其输入端的信号控制所述第一连接端与所述第二连接端的之间通断。

需要说明的是，USB集线器是一种可以将一个USB端口扩展成多个USB端口，并可以使这些端口同时使用的装置，所述的USB上行端口1是面向主设备方向进行连接的，而所述USB扩展端口2是面向从设备连接的；所述电源掉电检测模块4用于检测第一电源3通过所述USB设备供电端为接入所述USB扩展端口2的从设备的供电过程是否正常进行；所述电源重启控制模块5用于当从设备接入所述USB扩展端口2后发生掉电时，控制所述第一连接端与所述第二连接端的之间断开后再连接，从而重启第二电源6；其中所述USB集线器的电源端7连接有外部电源，该外部电源可向第二电源6的提供电压来源，第二电源6是为USB集线器供电的电源，第一电源3是为插入所述USB扩展端口2的从设备供电的电源，第一电源3的电压来源于主设备，主设备接入USB上行端口后，主设备的供电总线与USB上行端口的电源线相连，而USB上行端口的电源线与USB扩展端口的电源线相连，进而从设备接入USB扩展端口后，第一电源3可以向从设备供电。

本实用新型实施例的工作过程是：

所述电源掉电检测模块4可以检测接入所述USB扩展端口2的从设备是否发生掉电，当检测到从设备接入USB扩展端口2因接入瞬间供电不足导致从设备掉电时，所述电源掉电检测模块4向所述电源重启控制模块5输出控制第二电源6重启信号，所述电源重启控制模块5接收到该信号后，控制所述第一连接端与所述第二连接端的之间的连接先断开再连接，完成第二电源6的重启，因第二电源6是为USB集线器供电的，在第二电源6重启后，USB集线器将重新工作，即重新对接入所述USB扩展端口2的从设备进行枚举等过程，此时从设备的供电已恢复正常，USB集线器对从设备的枚举可正常进行，进而主设备与从设备通信可正常进行。

优选地，所述电源掉电检测模块4包括电压比较器和参考电源V_REF；所述电压比较器具有第一输入端、第二输入端以及输出端；所述第一输入端为所述电源掉电检测模块4的检测端；所述第二输入端与所述参考电源V_REF连接；所述电压比较器的输出端为所述电源掉电检测模块4的输出端。

如此设置，所述电压比较器的第一输入端输入信号VIN、第二输入端输入信号V_REF、输出端输出信号POWER_CTRL，所述电源掉电检测模块4可以通过比较的方式检测从设备接入所述USB扩展端口2后是否发生掉电现象。

需要说明的是，所述参考电源V_REF是指能保证从设备与主设备进行正常通信时所述USB扩展端口2的供电端处所需的电压值，通常情况下所述的第一电源的电压值为5V；所述电压比较器可以是迟滞比较器、单限比较器、双限比较器等等可用于电压比较的比较器。

优选地，所述USB集线器还包括集线中继器8和集线控制器9；所述USB上行端口1通过所述集线中继器8和每个所述USB扩展端口2分别连接，所述集线控制器9与所述集线中继器8连接。

需要说明的是，所述集线中继器8的作用是传输USB上行端口1和所有USB扩展端口2之间，以及USB上行端口1和集线控制器9之间的数据包；所述集线控制器9的作用是负责管理主设备和USB集线器自身的数据通信，使主设备能正常访问USB集线器，此外，所述集线控制器9还负责对USB扩展端口2的控制，例如检测从设备的连接和断开，控制USB扩展端口2的挂起、恢复等状态。

请参阅图2，图2是本实用新型一实施例提供的电源掉电检测模块的结构示意图。优选地，所述电源掉电检测模块4还包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、运算放大器10、运算放大器供电电源VCC1；所述第一电阻R1一端与所述运算放大器10的反相输入端连接，另一端与所述电源掉电检测模块4的检测端连接；所述第二电阻R2一端与所述运算放大器10的同相输入端连接，另一端与所述参考电源V_REF连接；所述第三电阻R3一端与所述运算放大器10的输出端连接，另一端与所述运算放大器10的电源端连接，所述运算放大器10的电源端与所述运算放大器供电电源VCC1连接；所述第四电阻R4一端与所述运算放大器10的输出端连接，另一端与所述运算放大器10的同相输入端连接。

所述运算放大器10的反相输入端通过第一电阻R1与所述USB扩展端口2的供电端连接并接收输入信号VIN，所述运算放大器10的同相输入端通过第二电阻R2与所述参考电源V_REF连接，所述运算放大器10通过比较所述USB扩展端口2的供电端与所述参考电源V_REF的大小关系，判断接入所述USB扩展端口2的从设备是否在接入瞬间发生掉电现象，当接入所述USB扩展端口2的从设备在接入瞬间发生掉电时，所述运算放大器10的输出端输出控制第二电源6重启的信号POWER_CRTL。

请参阅图3，图3是本实用新型一实施例提供的电源重启控制模块的结构示意图。优选地，所述电源重启控制模块5包括第五电阻R5、第六电阻R6、三极管Q1、MOS管Q2；所述第五电阻R5的一端与所述USB集线器的电源端7连接，另一端与所述三极管Q1的集电极连接，所述三极管Q1的发射极接地；所述第六电阻R6的一端与所述三极管Q1的基极连接，另一端与所述电源掉电检测模块4的输出端连接；所述MOS管Q2的源极与所述USB集线器的电源端7连接，所述MOS管Q2的漏极与所述第二电源6连接，所述MOS管Q2的栅极与所述三极管Q1的集电极连接。

所述电源重启控制模块5的第二连接端与所述USB集线器的电源端7连接，所述USB集线器的电源端7连接有外部电源VCC_STB，当所述电源重启控制模块5的输入端输入信号POWER_CRTL为高电平时，三极管Q1导通，MOS管Q2也导通，所述电源重启控制模块5的第二连接端处的电压VCC_STB输送至与所述电源重启控制模块5的第一连接端连接的第二电源6，即电压VCC2，第二电源6为所述USB集线器供电；当所述电源重启控制模块5的输入端输入信号POWER_CRTL为低电平时，三极管Q1不导通，MOS管Q2也不导通，所述电源重启控制模块5的第二连接端处的电压VCC_STB无法输送至与所述电源重启控制模块5的第一连接端连接的第二电源6，则USB集线器停止工作。

优选地，所述电源重启控制模块5还包括第七电阻R7、第一电容C1；所述第七电阻R7的一端与所述MOS管Q2的栅极连接，另一端与所述三极管Q1的集电极连接；所述第一电容C1的一端与所述MOS管Q2的源极连接，另一端与所述MOS管Q2的栅极连接。

所述第七电阻R7的作用是保护MOS管，防止MOS管被静电击穿；所述第一电容C1的作用是滤波，减少噪音。

优选地，所述电源重启控制模块5还包括第八电阻R8、第二电容C2；所述第八电阻R8的一端与所述电源掉电检测模块4的输出端连接，另一端接地；所述第二电容C2的一端与所述第二电源6连接，另一端接地。

所述第八电阻R8用于限流分压，保护三极管Q1，防止三极管Q1因超过额定功耗而损坏；所述第二电容C2的作用是滤波，减少噪音。

为了解决相同的技术问题，本实用新型实施例另一方面提供一种电子设备，包括上述一方面提供的USB集线器。其工作原理如上所述，在此不再赘述。

相比于现有技术，本实用新型实施例的有益效果在于：本实用新型实施例提供了一种USB集线器，其包括：USB上行端口1、N个USB扩展端口2、电源掉电检测模块4与电源重启控制模块5；N≥1；所述USB上行端口1与每个所述USB扩展端口2分别连接；每个所述USB扩展端口2至少具有一个USB设备供电端；每个所述USB设备供电端与第一电源3连接，并与所述电源掉电检测模块4的检测端连接；所述电源重启控制模块5的输入端与所述电源掉电检测模块4的输出端连接，所述电源重启控制模块5的第一连接端与第二电源6连接，所述电源重启控制模块5的第二连接端与所述USB集线器的电源端7连接；所述电源重启控制模块5根据其输入端的信号控制所述第一连接端与所述第二连接端的之间通断。通过以上结构，本实用新型能够在从设备接入USB扩展端口2因供电不足导致从设备掉电时，重启USB集线器的供电电源，让USB集线器对从设备的枚举正常进行，使主设备与从设备通信正常进行。同时，本实用新型还提供一种包括上述的USB集线器的电子设备。

需说明的是，本实用新型提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。