数据线电路及数据线的制作方法

1.本技术属于数据线技术领域，具体涉及一种数据线电路及数据线。


背景技术：

2.随着手机技术和互联网技术的不断发展，人们对手机的需求越来越精、越来越多样化，不仅如此，人们还对手机的周边产品，如耳机、外接设备，数据传输设备等的需求也越来越多。
3.随着手机功能越来越强大，人们对其的依赖性和使用频率越来越高，很多人拥有两部以上的手机，如此，自然会有两部手机同时充电的可能，现有的一拖多数据充电线在接入两部以上手机时，通常均都进行5v的普通电压充电，即使该数据线支持快充协议，也会受其它充电设备的充电支持情况影响，故在多个充电设备同时充电时，无法对任意一个充电设备进行快速充电，即无法实现多部手机的快速充电。
4.因此，现亟需一种数据线，以解决多个充电设备同时充电时的快速充电问题。


技术实现要素：

5.本技术提出一种数据线电路及数据线，可以在多个外接设备同时充电时，至少对一个外接设备进行快速充电。
6.本技术第一方面实施例提出了一种数据线电路，包括：
7.输入电路，用于接入供电设备；
8.输出电路，包括两个，分别用于向外接设备输出电压；
9.电压转换电路，分别与所述输入电路、所述输出电路连接；
10.输出检测电路，用于检测所述输出电路连接的外接设备；
11.协议信号切换电路，用于将输入电路的协议信号切换至所述外接设备；
12.控制电路，分别与所述输入电路、所述输出电路、所述电压转换电路及所述输出检测电路连接，用于：
13.两个所述输出电路均连接有外接设备时，按照在先连接的外接设备的供电需求向所述供电设备发送电压请求，并通过电压转换电路将接收到的电源电压转换为目标输出电压，且向在后连接的外接设备提供所述目标输出电压；所述目标输出电压小于或等于所述电源电压；以及，
14.通过输出检测电路检测在先连接的外接设备是否断开，若断开，则按照在后连接的外接设备的供电需求向所述供电设备发送电压请求。
15.在本技术实施例中，所述控制电路包括第一芯片和第二芯片，所述第一芯片分别与所述输入电路、所述输出电路及所述控制电路连接，用于确定所述外接设备使用的目标通信协议，并控制所述协议信号切换电路将所述输入电路的协议信号切换至所述目标通信协议；
16.所述第二芯片分别与所述输出电路、所述电压转换电路及所述输出检测电路连
接，用于根据所述输出检测电路确定当前的外接设备，通过所述电压转换电路向所述后连接的外接设备提供电源。
17.在本技术实施例中，所述电压转换电路包括mos晶体管，所述mos晶体管与所述控制电路连接，用于接收到所述控制电路发送的电压转换信号，并根据所述电压转换信号调节所述电源电压。
18.在本技术实施例中，所述电压转换电路包括串联的dcdc电源模块和mos 晶体管，所述dcdc电源模块与用于接收所述控制电路发送的电压转换信号，并根据所述电压转换信号向所述mos晶体管输出对应的目标输出电压，所述mos 晶体管将所述电源电压调节至所述目标输出电压。
19.在本技术实施例中，还包括模式选择开关，所述控制电路通过所述模式选择开关选择数据线的工作模式，所述工作模式包括快充模式和数据模式；
20.若数据模式下所述输出电路连接的外接设备包括两个或两个以上，则所述控制电路控制在先连接的外接设备进行数据通信，并于在先连接的外接设备断开时，控制在后连接的外接设备进行数据通信。
21.在本技术实施例中，所述输出电路包括lighting终端输出电路，所述输出检测电路包括lighting终端认证电路；
22.所述lighting终端认证电路分别与所述lighting终端输出电路和所述控制电路连接，所述lighting终端输出电路连接外接设备，使所述lighting终端认证电路导通；所述控制电路检测到所述lighting终端认证电路发出的认证成功信号则确定所述lighting终端输出电路连接外接设备。
23.在本技术实施例中，所述lighting终端认证电路包括串联的第三芯片和第四芯片，所述第三芯片的一端连接所述控制电路，另一端连接所述第四芯片；所述第四芯片还与所述lighting终端输出电路连接。
24.在本技术实施例中，所述第三芯片与所述lighting终端输出电路之间设有二极管，当电流的方向为自所述lighting终端输出电路至所述第三芯片时所述二极管导通。
25.在本技术实施例中，所述lighting终端认证电路还包括稳压电路，所述稳压电路的一端接地，另一端连接在所述第三芯片与所述lighting终端输出电路之间的线路上。
26.本技术第二方面的实施例提供了一种数据线，包括第一方面所述的数据线电路。
27.本技术实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
28.本技术实施例提供的数据线电路，除了包括输入电路、输出电路、输出检测电路及控制电路之外，还包括电压转换电路，且控制电路可以通过输出检测电路检测输出电路连接的外接设备，并在外接设备包括两个或两个以上时，通过电压转换电路将根据在先连接的外接设备的供电需求接收到的电源电压，转换为小于或等于电源电压的目标输出电压，且向在后连接的外接设备提供目标输出电压。如此，在多个外接设备同时充电时，采用电源电压向在先连接的外接设备进行充电，采用经电压转换电路转换后的目标输出电压对在后连接的外接设备进行充电，在电源电压大于目标输出电压时，可以至少对一个外接设备进行快速充电。或者在电源电压等于目标输出电压，且都大于基准电压(5v)时，可同时对多个外接设备进行快速充电。
附图说明
29.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。
30.在附图中：
31.图1示出了本技术实施例提供的数据线电路的框架示意图；
32.图2示出了本技术实施例中输入电路的放大结构示意图；
33.图3a示出了本技术实施例中电压转换电路的放大结构示意图一；
34.图3b示出了本技术实施例中电压转换电路的放大结构示意图二；
35.图4示出了本技术实施例中协议信号切换电路的放大结构示意图；
36.图5示出了本技术实施例中控制电路的放大结构示意图；
37.图6示出了本技术实施例中lighting终端认证电路的放大结构示意图。
具体实施方式
38.下面将参照附图更详细地描述本技术的示例性实施方式。虽然附图中显示了本技术的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本技术，并且能够将本技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。
39.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域技术人员所理解的通常意义。
40.下面结合附图来描述根据本技术实施例提出的一种数据线电路及数据线。该数据线电路及数据线除了包括输入电路、输出电路、输出检测电路及控制电路之外，还包括电压转换电路，且控制电路可以通过输出检测电路检测输出电路连接的外接设备，并在外接设备包括两个或两个以上时，通过电压转换电路将根据在先连接的外接设备的供电需求接收到的电源电压，转换为小于或等于电源电压的目标输出电压，且向在后连接的外接设备提供目标输出电压。如此，当在先连接的外接设备进行快充时，目标输出电压也可以是用于快速充电的较高的电源电压，所以，可实现同时对两个外接设备进行快速充电。
41.如图1所示(省略部分连接线及部件，具体可根据图中所示线路的标注，将相同标注的连接线进行连接)，为本技术实施例提供的数据线电路，包括输入电路，用于接入供电设备；输出电路，包括多个，分别用于向外接设备输出电压；电压转换电路，分别与输入电路、输出电路连接；输出检测电路，用于检测输出电路连接的外接设备；控制电路，分别与输入电路、输出电路、电压转换电路及输出检测电路连接，用于：外接设备包括两个或两个以上时，按照在先连接的外接设备的供电需求向供电设备发送电压请求，并通过电压转换电路将接收到的电源电压转换为目标输出电压，且向在后连接的外接设备提供目标输出电压。
42.其中，供电设备可以是计算机或适配器等能够提供电源的设备。若供电设备通过usb-a接口与输入电路连接，则控制电路可通过数据通信协议确定供电设备的具体类型(计算机或适配器电源)。如图2所示，输入电路可以包括一个输入芯片，该输入芯片可设有多个用于连接的引脚，各引脚可分别与电压转换电路和控制电路连接，用于对各该数据线电路
进行电源输入。
43.输入电路的接口形式可以为能够实现快充的type-c输入接口，以进一步提高充电速度。外接设备可以为手机、平板电脑、蓝牙耳机、移动电源等电子设备。需要说明的是，本实施例并不限定输入电路的接口形式只能为type-c输入接口，其也可以为usb输入接口，只要能实现电源的输入即可。
44.每个输出电路均可以为type-c终端输出电路，也可以为micro终端输出电路或lighting终端输出电路，本实施例对其不做具体限定，且多个输出电路可以相同，也可以不同，例如，输出电路可以为两个type-c终端输出电路，也可以为两个 lighting终端输出电路，也可以为一个micro终端输出电路和一个type-c终端输出电路或一个lighting终端输出电路等。
45.具体地，该数据线电路工作时，控制电路可通过typec输入接口与供电设备进行pd(powerdelivery，充电)协议通信，获取供电设备的电源能力包，然后向供电设备进行首次基准电压(通常为5v)请求，执行完该流程之后，进入检测外接设备插入流程。若任一输出电路检测到有外接设备插入，则打开该输出电路相应通道上的mos开关，给外接设备供给基准电压，然后等待外接设备的电源请求包，并可通过light终端接口或typec终端接口或cc线(具体根据外接设备采用相应的接口)向外接设备发送电源能力包。若外接设备请求的电源能力高于5v时，请求的电源电压可能为9v、12v、15v或20v，此时控制电路将该请求发送给供电设备，供电设备根据请求的电源电压，将vbus输出电压调整至外接设备请求的电源电压，从而实现对外接设备的快速充电。单一输出电路可请求的最大功率即为供电设备的最大功率。
46.在一实施方式中，当至少两个输出电路同时连接外接设备时，控制电路打开连接有外接设备的该至少两个输出电路相应通道上的mos开关，然后先与在先连接的外接设备(与其连接的输出电路可称为与第一输出电路)进行通信(该通信方式可以是pd协议通信，也可以是dpdm快充协议通信)，获取该接口上连接设备所请求的电压和电流，并向供电设备请求对应的电压电流。进行完与第一输出电路连接的外接设备的协议通信之后，再与在后连接的外接设备(与其连接的输出电路可称为与第二输出电路)进行协议通信，该过程与第一输出电路的通信方式相同，在此不再赘述。
47.若第二输出电路的接口支持快充协议，则控制电路控制电压转换电路进行电压转换，将请求的电源电压转换为第二输出电路所请求的电压，给第二输出电路连接的外接设备供电。若至少两个输出电路同时连接，则第二输出电路的目标输出电压通常小于一指定电压值，该指定电压值可根据实际情况具体设定，通常会小于上述电源电压，例如可以为9v；若第二输出电路的外接设备不支持快充，则控制电路控制电压转换电路将vbus的输出电压转为5v基准电压，给第二输出电路的外接设备供给5v电压。
48.当任一输出电路的外接设备拔出，仅有一个输出电路连接外接设备时，该连接的外接设备复位，重新执行单个输出电路的电源供电流程。相应地，控制电路可通过输出检测电路检测在先连接的外接设备是否断开，若断开，则按照在后连接的外接设备的供电需求向供电设备发送电压请求。如此，当一个外接设备拔出时，无需等待控制电路的命令，可自动从双充电模式(或多充电模式)切换至输出电压更高的单充电模式，进一步提高充电速度，从而实现两个设备的进一步快速充电。
49.在一实施方式中，如图3a所示，电压转换电路包括串联的dcdc电源模块(可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器)和mos晶体管，dcdc电源模块与用于接收控制电路发送的电压转换信号，并根据电压转换信号向mos晶体管输出对应的目标输出电压，mos晶体管将电源电压调节至目标输出电压。其中，dcdc 电源模块可实现功率分配，能够调节某一输出电路的电压，如此，当有且仅有一个外接设备(通常为在先连接的外接设备)支持快充协议时，可以保证提供给该外接设备的电压大于基准电压，使其不受其它外接设备是否支持快充协议的影响，即保证能够实现该外接设备的快速充电。另外，dcdc电源模块还可以保证输出电路连接的负载不超过电源输入电路的最高负载，以提高数据线的安全性能。当超过最高负载时，dcdc电源模块则可以对该输出电路进行功率限制。
50.具体地，dcdc电源模块的芯片可与第二芯片通过fb接口进行连接，第二芯片通过pwm脉宽调制(调pwm的on占空比)，通过fb接口向dcdc电源模块的芯片发送控制电压信号。dcdc电源模块的芯片基于收到的信号，通过ssw接口和sw接口输出对应的电压，电压调控范围可以是5～10.5v。
51.当输出电路连接两个都支持快充协议的外接设备时，如两个lightning终端设备或两个type-c终端设备，可以同时对两个外接设备进行快速充电，且两个输出电路分担的电压比较均衡，可不设置dcdc电源模块，即如图3b所示，电压转换电路可仅包括mos晶体管，mos晶体管与控制电路连接，用于接收到控制电路发送的电压转换信号，并根据电压转换信号调节电源电压，该结构简单，成本较低。
52.在一实施方式中，该数据线电路还包括如图4所示的协议信号切换电路，用于切换输入电路的通信协议，例如，首先第一输出电路接入负载(即外接设备)，则控制电路将输入电路的协议信号切换至该负载。然后，当第二输出电路也接入负载时，则首先判断输入电路连接的供电设备是充电头/充电宝，还是电脑，若为电脑，则无需切换协议信号。若为充电头/充电宝，控制电路则控制协议信号切换电路将输入电路与第二输出电路之间的信号通路切断。
53.若第一输出电路连接的负载完成数据通信，并拔出后，控制电路可控制协议信号切换电路将输入电路的协议信号切换至第二输出电路所连接的负载。
54.其中，该通信协议包括但不限于为d+，d-协议信号。
55.在另一体实施方式中，如图5所示控制电路可以包括第一芯片和第二芯片，第一芯片分别与输入电路、输出电路及控制电路连接，用于确定外接设备使用的目标通信协议，并控制协议信号切换电路将输入电路的协议信号切换至目标通信协议。第二芯片分别与输出电路、电压转换电路及输出检测电路连接，用于根据输出检测电路确定当前的外接设备，通过电压转换电路向后连接的外接设备提供电源。如此，设置两个芯片，并为两个芯片分别配置不同的功能，共同实现控制电路的控制功能，可以提高该控制电路的控制能力及响应时间和反应速度等。
56.在另一实施方式中，该数据线电路还包括模式选择开关，控制电路通过模式选择开关选择数据线的工作模式，工作模式包括快充模式和数据模式。若数据模式下输出电路连接的外接设备包括两个或两个以上，则控制电路控制在先连接的外接设备进行数据通信，并于在先连接的外接设备断开时，控制在后连接的外接设备进行数据通信。如此，当仅进行充电时，可以实现对多个外接设备同时快速充电。并在进行数据通信时，仅同时对一个
输出电路进行数据通信，以避免同时进行多条数据传输导致电流或数据的紊乱等。
57.在本实施例中，当输入电路连接到电脑时，若将模式选择开关切换到数据模式，则无论哪一输出电路连接了手机，第二芯片则控制对应的协议信号切换电路 (也可称为usb模拟开关)打开，实现该手机与电脑的数据通信。当另一输出电路接入了另一部手机时，电脑仍与之前接入的第一部手机进行数据通信。当第一部手机拔出后，数据线电路可以通过协议信号切换电路，将协议信号切换到第二部手机，实现第二部手机与电脑的数据通信。
58.在另一实施方式中，输出电路包括至少一个lighting终端输出电路，输出检测电路包括lighting终端认证电路。lighting终端认证电路分别与lighting终端输出电路和控制电路连接，lighting终端输出电路连接外接设备时，lighting终端输出电路可以发出连接信号id0，lighting终端认证电路在接收到该连接信号id0后电路导通，可以发出认证成功信号(例如mos swich)，若控制电路检测到lighting终端认证电路发出的认证成功信号，则确定lighting终端输出电路连接外接设备。
59.具体地，如图6所示，lighting终端认证电路包括串联的第三芯片和第四芯片，第三芯片的一端连接控制电路，另一端连接第四芯片。两个芯片均能接收上述连接信号ido，第三芯片接收到该连接信号ido后生成认证成功信号mos swich，并将该认证成功信号mos swich发送至控制电路(也可以理解为对lighting终端输出电路的电量传输功能进行认证)。第四芯片还与lighting终端输出电路连接，可对lighting终端输出电路的数据传输功能进行验证，可以对连接的lighting终端设备信息进行认证。如此，通过两个芯片对输出检测电路进行lighting终端认证，可保障认证的准确性，以便于控制电路能够及时、准确地开启lighting终端输出电路，接通充电头到负载之间的电源通路。
60.进一步地，第三芯片与lighting终端输出电路之间可以设有二极管，当电流的方向为自输出检测电路至第三芯片时二极管导通。如此，设置单向导通的二极管，既可以接收上述ido信号，以实现其验证功能，还可应用其发光功能，以示ido 信号传输成功。
61.更进一步地，lighting终端认证电路还可以包括稳压电路，稳压电路的一端接地，另一端连接在第三芯片与lighting终端输出电路之间的线路上。如此，通过设置稳压电路可对该认证电路起到稳压保护的作用。
62.在另一实施方式中，输出电路包括至少一个type-c终端输出电路或micro 终端输出电路，输出检测电路包括还包括负载接入检测电路，该负载接入检测电路可包括type-c接入检测电路和/或micro接入检测电路，type-c接入检测电路分别与type-c终端输出电路和控制电路连接，用于检测type-c终端输出电路是否连接终端设备；micro接入检测电路分别与micro终端输出电路和控制电路连接，用于检测micro终端输出电路是否连接终端设备。
63.type-c接入检测电路和micro接入检测电路的电路可以类似，可均包括 nmos晶体管(也可以为0欧姆电阻，本实施例对其不做具体限定)。当有type-c 终端设备接入type-c终端输出电路时，type-c接入检测电路上的nmos晶体管的一端与type-c终端设备的cc线连接，nmos晶体管另一端的电压信号则被拉低，控制电路检测到该端的信号被拉低即可确定有type-c终端设备接入 type-c终端输出电路。当有micro终端设备接入micro终端输出电路时，micro 接入检测电路上的nmos晶体管的一端与type-c终端设备的接地线连接，nmos 晶体管另一端的电压信号则被拉低，控制电路检测到该端的信号被拉低即可确定有micro
终端设备接入micro终端输出电路。
64.需要说明的是，当输出电路不包括lighting终端输出电路时，该数据线电路可不设置lighting终端认证电路。同理，当输出电路不包括micro终端输出电路时，该数据线电路可不设置micro接入检测电路。同理，当输出电路不包括type-c终端输出电路时，该数据线电路可不设置type-c接入检测电路。
65.需要说明的是，上述控制电路和lighting终端认证电路中的芯片数量和位置的设置只是本实施例的较佳实施方式，本实施例并不以此为限，其可根据实际情况进行具体调整。
66.另外，该数据线电路还可以包括电流检测电路，电流检测电路可分别与输出电路和第二芯片连接，使得第二芯片能够通过电流检测电路检测输出电路的电流，并可在检测到的电流大于或等于第一阈值时，启动过流保护程序。其中，第一阈值具体可根据实际电路模拟实际情况测试获取，本实施例不作具体限定。
67.具体地，上述电流检测电路可以包括一个或多个，该两个电流检测电路可分别与控制电路的输出端和输出电路的接地端连接，分别检测micro终端输出电路、 lighting终端输出电路上的电流，从而实现对micro终端输出电路、lighting终端输出电路的过流保护(type-c终端输出电路可承受的电压和电流相对较高，本实施例可仅对相对可承受电压/电流较低者进行保护，以降低电路复杂度)，以及检测与其连接的终端设备是否充满电，以进一步增强该数据线电路的安全性能。
68.更进一步地，该数据线电路还可以包括电压检测电路，电压检测电路分别与 micro终端输出电路、lighting终端输出电路以及第二芯片连接，第二芯片还能够根据电压检测电路检测当前的目标输出电路(micro终端输出电路、lighting终端输出电路)的电压，并在检测到的电压大于或等于第二阈值时，启动过压保护程序。
69.另外，该数据线电路还可以包括充电显示电路，对应的数据线还可包括显示屏，该充电显示电路可包括发光二极管，用于使显示屏显示不同的颜色或数值，以对终端设备的充电状态进行指示。
70.需要说明的是，上述数据线电路的结构只是本实施例的部分实施方式，本实施例并不以此为限，例如，还可以包括为输出电路或lighting终端认证电路供电的局部电源电路，用于调节电压电流的各种电阻、电容电感线圈等。
71.下面结合上述各实施方式中的数据线电路结构及图1-图6所示，以包括两个输出电路的数据线电路为例，对本实施例的工作原理进行阐述：
72.使用该数据线电路将外接设备和供电设备(通常为充电头/充电宝)进行连接时，第一芯片通过typec输入电路与供电设备进行pd协议通信，获取供电设备的电源能力包，然后向供电设备进行首次5v电压请求，执行完该流程之后，第一芯片将pd通信完成标志位置位，等待第二芯片的请求消息。第二芯片在上电后循环检测第一芯片的pd通信完成标志位，当检测到pd通信完成标志位置位后，第二芯片向第一芯片获取外接设备的电源能力包，然后进入检测外接设备插入流程。
73.若检测到任一输出电路(可以是第一输出电路，也可以是第二输出电路)有设备插入，第二芯片打开相应通道的mos开关给外接设备供给5v电压，然后通过lightning终端输出电路或typec终端输出电路的cc线向外接设备发送电源能力包，等待外接设备的电源请
求包。若外接设备请求的电源能力高于5v，请求的电压值可能为9v、12v、15v或20v，此时第二芯片将该请求发送给第一芯片，第一芯片收到该请求后再转发给供电设备，供电设备根据请求的电压调整vbus 输出电压，实现快速充电。
74.单一输出电路可请求的最大功率即为供电设备的最大功率。当两个输出电路同时有外接设备插入时，第二芯片首先打开两个通道的mos开关，然后先与第一输出电路的外接设备进行通信(该通信方式可以是pd协议通信，也可以是dpdm 上的协议通信)，获取该接口上外接设备所请求的电压和电流，并向供电设备请求对应的电压电流。第二芯片进行完与第一输出电路连接外接设备的协议通信之后，再与第二输出电路的外接设备进行协议通信，与第一输出电路的通信方式相同，第二芯片与第二输出电路的通信方式既可以是pd协议通信，也可以是dpdm上的协议通信。
75.若第二输出电路支持快充协议，则第二芯片控制电压转换电路进行电压转换，将vbus上的电压转换为第二输出电路所请求的电压，并打开该通道对应的mos 开关输出，给第二输出电路的外接设备供电。两路同时连接时，第二输出电路的输出电压最高可以为9v。若第二输出电路的外接设备不支持快充，则第二芯片控制电压转换电路将vbus的输出电压转为5v，打开通道mos开关，给第二输出电路的外接设备供给5v电压。当任一通道的外接设备拔出时，另一通道复位，重新执行单个输出电路的电源供电流程。
76.基于上述数据线电路相同的构思，本实施例还提供一种数据线，包括上述任一实施方式的数据线电路。
77.本实施例提供的数据线，基于上述数据线电路相同的构思，故至少能够实现上述数据线电路能够实现的有益效果，在此不再赘述。
78.应该注意的是上述实施例对本技术进行说明而不是对本技术进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本技术可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
79.以上，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。