一种支持下行端口PD输出的扩展装置的制作方法

一种支持下行端口pd输出的扩展装置
技术领域
1.本发明涉及电脑周边电子产品的技术领域，尤其是涉及一种支持下行端口pd输出的扩展装置。


背景技术：

2.众所周知，扩展坞，是专为笔记本电脑设计的一种外置设备。拓展坞通过复制甚至扩展笔记型计算机的端口，可使笔记本电脑具备充电接口、多个usb接口和视频接口，让仅有一个type-c接口的笔记本电脑可与多个配件或外置设备一站式连接。
3.目前，现有的扩展坞，用于给外部移动终端充电的下行端口不具备快充（pd）输出功能，不能满足用户的需求。且现有的扩展坞一般采用dc插座连接电源供电，此方式供电，需要配合适配器使用，增加用户购买成本。
4.因此，现有技术有待改进和发展。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种支持下行端口pd输出的扩展装置，用于解决现有扩展坞给外部移动终端充电的下行端口不具备pd输出功能的问题。
6.本发明的技术方案如下：一种支持下行端口pd输出的扩展装置，包括：上行端口，用于外接电源的电源接口，分别与电源接口、上行端口电连接的协议芯片，与协议芯片电连接的快充协议控制芯片，与快充协议控制芯片电连接的第一接口和第一电源电路，分别与上行端口、第一接口电连接的第一集线器，分别与上行端口、电源接口、第一电源电路电连接的开关管电路，以及分别与协议芯片、开关管电路电连接的第一驱动电路；所述第一电源电路还与第一接口电连接，所述上行端口通过第一集线器与第一接口进行数据传输；当电源接口未接入电源时，所述上行端口用于连接待扩展设备并从待扩展设备输入第一电源，所述开关管电路将上行端口输入的第一电源分别输出至协议芯片和第一电源电路，所述协议芯片用于给快充协议控制芯片反馈第一电平，所述快充协议控制芯片根据第一电平控制第一电源电路给第一接口输出第一充电电源；当电源接口接入电源时，所述开关管电路用于将电源接口输入的第二电源分别输出至协议芯片和第一电源电路；且当所述协议芯片判断第二电源大于预设电源时，所述协议芯片给快充协议控制芯片反馈第二电平；所述快充协议控制芯片根据第二电平以及通过第一接口检测待充电设备具备快充协议时给第一电源电路输出第一反馈电压，所述第一电源电路根据第一反馈电压将开关管电路输出的电源进行升压后给第一接口输出快充电源；当电源接口接入电源时，所述协议芯片通过第一驱动电路控制开关管电路电源接口输入的第二电源输出至上行端口，所述上行端口将开关电路输出的电源给待扩展设备充电。
7.进一步的，当所述协议芯片判断第二电源小于预设电源时，所述协议芯片给快充协议控制芯片反馈第一电平；所述快充协议控制芯片根据第一电平控制第一电源电路给第一接口输出第一充电电源。
8.进一步的，所述扩展装置还包括连接于第一接口与第一集线器之间的多路复用器，所述多路复用器还与快充协议控制芯片电连接；所述第一接口为usb-c接口，所述快充协议控制芯片包括用于检测待充电设备具备快充协议的第一检测管脚和第二检测管脚，所述快充协议控制芯片根据第一检测管脚反馈的快充协议信号判断第一接口正向接入待充电设备，所述快充协议控制芯片根据第二检测管脚反馈的快充协议信号判断第一接口反向接入待充电设备，所述快充协议控制芯片根据第二检测管脚反馈的快充协议信号给多路复用器输出第一开关信号，所述多路复用器根据第一开关信号给第一接口反向输出usb信号。
9.进一步的，所述电源接口为usb-c接口。
10.进一步的，所述扩展装置还包括：与第一集线器电连接第二接口。
11.进一步的，所述扩展装置还包括：与第一集线器电连接的第二集线器，以及与第二集线器电连接的若干第三接口。
12.进一步的，所述扩展装置还包括：限流保护电路，以及与开关管电路电连接的第二电源电路；所述第二电源电路用于给第一集线器、第二集线器、协议芯片、视频转换器、视频接口、快充协议控制芯片供电；所述限流保护电路的输入端与第二电源电路电连接、输出端分别连接第二接口、第三接口。
13.进一步的，所述开关管电路包括第一开关管和第二开关管，所述第一驱动电路包括第三开关管；所述第一开关管的漏极与上行端口电连接，所述第一开关管的源极分别与第一开关管的栅极、第二开关管的源极、第二开关管的栅极、第三开关管的漏极、第一电源电路、第二电源电路电连接，所述第二开关管的漏极与电源接口电连接，所述第三开关管的源极接地，所述第三开关管的栅极与协议芯片电连接；当电源接口接入电源时，所述协议芯片控制第三开关管导通，并使得第一开关管导通将电源接口输入的第二电源经第二开关管后输出至上行端口。
14.进一步的，所述扩展装置还包括：分别与上行端口、协议芯片电连接的第一检测电路，以及分别与电源接口、协议芯片电连接的第二检测电路；所述协议芯片根据第一检测电路判断电源充电功率，所述协议芯片还通过第二检测电路判断电源接口输入第二电源的大小。
15.进一步的，所述第一检测电路包括第一电阻和第二电阻，所述上行端口中的vbus端依次经第一电阻、第二电阻接地，所述第一电阻的输出端与协议芯片电连接；所述第二检测电路包括第三电阻和第四电阻，所述电源接口输入的电源依次经第三电阻、第四电阻接地，所述第三电阻的输出端与协议芯片电连接。
16.本发明的有益效果在于：相较于现有技术，本发明通过设置电源接口接入电源，并利用协议芯片检测电源接口输入的电源大小并在电源接口输入的电源大于一定值时给快充协议控制芯片输出第二电平，快充协议控制芯片根据第二电平以及检测第一接口接入的待充电设备具备快充协议时控制第一电源电路升压给第一接口输出第一充电电源，以实现扩展装置给下行端口实现pd输出。且在第一接口接入的待充电设备不具备快充功能时或在电源接口未接入电源时，给下行端口输出普通充电电源给待充电设备充电。另外，在电源接口输入电源时，还可给待扩展设备充电，以实现在给待扩展设备充电的情况下还可给下行
端口进行快速充电。
附图说明
17.图1为本发明的原理框图；图2为本发明开关管电路与第一驱动电路的电路图；图3为本发明第二检测电路的电路图；图4为本发明第一检测电路的电路图。
具体实施方式
18.下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
19.请参照附图1-4，本发明实施例中的一种支持下行端口pd输出的扩展装置。
20.参照附图1，该支持下行端口pd输出的扩展装置包括：上行端口2，用于外接电源的电源接口1，分别与电源接口1、上行端口2电连接的协议芯片4，与协议芯片4电连接的快充协议控制芯片6，与快充协议控制芯片6电连接的第一接口75和第一电源电路52，分别与上行端口2、第一接口75电连接的第一集线器7，分别与上行端口2、电源接口1、第一电源电路52电连接的开关管电路5，以及分别与协议芯片4、开关管电路5电连接的第一驱动电路51。第一电源电路52还与第一接口75电连接，上行端口2通过第一集线器7与第一接口75进行数据传输。
21.当电源接口1未接入电源时，上行端口2用于连接待扩展设备并从待扩展设备输入第一电源，开关管电路5将上行端口2输入的第一电源分别输出至协议芯片4和第一电源电路52，协议芯片4用于给快充协议控制芯片6反馈第一电平，快充协议控制芯片6根据第一电平控制第一电源电路52给第一接口75输出第一充电电源。
22.当电源接口1接入电源时，开关管电路5用于将电源接口1输入的第二电源分别输出至协议芯片4和第一电源电路52；且当协议芯片4判断第二电源大于预设电源时，协议芯片4给快充协议控制芯片6反馈第二电平。快充协议控制芯片6根据第二电平以及通过第一接口75检测待充电设备具备快充协议时给第一电源电路52输出第一反馈电压，第一电源电路52根据第一反馈电压将开关管电路5输出的电源进行升压后给第一接口75输出快充电源。当电源接口1接入电源时，协议芯片4通过第一驱动电路51控制开关管电路5电源接口1输入的第二电源输出至上行端口2，上行端口2将开关电路输出的电源给待扩展设备充电。
23.本发明通过设置电源接口1接入电源，并利用协议芯片4检测电源接口1输入的电源大小并在电源接口1输入的电源大于一定值时给快充协议控制芯片6输出第二电平，快充协议控制芯片6根据第二电平以及检测第一接口75接入的待充电设备具备快充协议时控制第一电源电路52升压给第一接口75输出第一充电电源，以实现扩展装置给下行端口实现pd输出，解决现有扩展坞给外部移动终端充电的下行端口不具备pd输出功能的问题。且在第一接口75接入的待充电设备不具备快充功能时或在电源接口1未接入电源时，给下行端口输出普通充电电源给待充电设备充电。另外，在电源接口1输入电源时，还可给待扩展设备充电，以实现在给待扩展设备充电的情况下还可给下行端口进行快速充电。
24.其中，具体的，待充电设备可为手电、平板等，待扩展设备可为笔记本电脑、手机等，在此不作限定。
25.在一实施例中，当协议芯片4判断电源接口1输入的第二电源小于预设电源时，协议芯片4给快充协议控制芯片6反馈第一电平。快充协议控制芯片6根据第一电平控制第一电源电路52给第一接口75输出第一充电电源，实现给下行端口提供一个普通电压。
26.具体的，在本实施例中，协议芯片4可采用vl103、vl102等型号的芯片，快充协议控制芯片6可采用sc2151、sc2021等型号的芯片。第一电源电路52包括第一电源芯片，第一电源芯片可采用im2603、mt3905等型号的芯片，在此不作限定。
27.在一实施例中，扩展装置还包括连接于第一接口75与第一集线器7之间的多路复用器71，多路复用器71还与快充协议控制芯片6电连接。
28.第一接口75为usb-c接口，众所周知，usb-c接口使用时可以正向插入或反向插入，且正向插入和反向插入分别具有cc1通道和cc2通道，为此，为检测usb-c接口插入的方向，快充协议控制芯片6包括用于检测待充电设备具备快充协议的第一检测管脚和第二检测管脚，其中第一检测管脚与usb-c接口上的cc1通道连接，第二检测管脚与与usb-c接口上的cc2通道连接。
29.基于此，快充协议控制芯片6可根据第一检测管脚反馈的快充协议信号判断第一接口75为正向接入待充电设备，快充协议控制芯片6可根据第二检测管脚反馈的快充协议信号判断第一接口75为反向接入待充电设备。且多路复用器71内部具有一条共用通道和多条分支通道，共用通道与多条分支通道之间连接有开关，可根据外部信号给切换分支通道。进而，当快充协议控制芯片6根据第一检测管脚检测到待充电设备正向接入，快充协议控制芯片6则给多路复用器71输出默认信号，实现多路复用器71将集线器与第一接口75接通。二当快充协议控制芯片6可根据第二检测管脚反馈的快充协议信号给多路复用器71输出第一开关信号，多路复用器71根据第一开关信号给第一接口75反向输出usb信号。
30.具体的，多路复用器71可采用vl162、vl163等型号的芯片，在此不作限定。
31.在一实施例中，电源接口1为usb-c接口，因现有扩展坞的电源接口1一般为dc接口，而为配合dc接口使用，用户则需要购入配合dc接口使用的适配器，增加支出成本。且因用户在购买笔记本电脑、手机等扩展设备时一般会配置有适用的适配器，以实现快充。而将电源接口1设置为usb-c接口可减少用户需要再购买一个适配器的支出，减小扩展装置购买的成本。
32.具体的，在本实施例中，第一集线器7具有用于将一组usb信号扩展为四组usb信号，且每一usb信号均包含usb 2.0信号和usb3.0信号，第一集线器7将一组usb信号通第一接口75使用。
33.在一实施例中，扩展装置还包括：与第一集线器7电连接的读卡器73，以及与读卡器73电连接sd卡槽和/或tf卡槽77。第一集线器7将一组usb信号供读卡器73使用，以实现扩展出sd卡槽、tf卡槽。
34.在一实施例中，扩展装置还包括：与第一集线器7电连接的网卡72，以及与网卡72电连接的网口76。第一集线器7还将一组usb信号供网卡72使用，以实现扩展出网口76，通过网口76连接网线，可提升电脑数据传输的网速，提升用户使用体验感。
35.在一实施例中，扩展装置还包括与第一集线器7电连接第二接口74。第一集线器7还将一组usb信号供第二接口74使用，第二接口74为usb-a接口，用于连接u盘、打印机等设备。
36.在一实施例中，扩展装置还包括：与第一集线器7电连接的第二集线器8，以及与第二集线器8电连接的若干第三接口81。具体的，第一集线器7将一组usb信号中的usb2.0信号第二集线器8使用，并利用第二集线器8可扩展出4组usb2.0信号，从而，利用第二集线器8最多还可扩展出4个第三接口81。
37.在一实施例中，扩展装置还包括：限流保护电路54，以及与开关管电路5电连接的第二电源电路53。第二电源电路53用于给第一集线器7、第二集线器8、协议芯片4、视频转换器、视频接口、快充协议控制芯片6供电，限流保护电路54的输入端与第二电源电路53电连接、输出端分别连接第二接口74、第三接口81，以防在第二接口74和第三接口81接入有电设备时发生电流倒灌。
38.具体的，参照附图2，在一实施例中，上行端口2从待扩展设备输入的第一电源为vbus，电源接口1输入的第二电源为5v-20v。开关管电路5包括第一开关管q1和第二开关管q2，第一驱动电路51包括第三开关管q3。第一开关管q1的漏极与上行端口2电连接，第一开关管q1的源极分别与第一开关管q1的栅极、第二开关管q2的源极、第二开关管q2的栅极、第三开关管q3的漏极、第一电源电路52、第二电源电路53电连接，第二开关管q2的漏极与电源接口1电连接，第三开关管q3的源极接地，第三开关管q3的栅极与协议芯片4电连接。
39.当上行端口2接入待扩展设备，而电源接口1未接入电源时，待扩展设备经上行端口2输入的电源vbus流经第一开关管q1中的二极管后输出至第一电源电路52，实现给扩展装置内部电路供电使用。
40.当上行端口2接入待扩展设备，且当电源接口1接入电源时，协议芯片4检测到电源接口1接入电源时控制第三开关管q3导通，第三开关管q3导通会拉低第一开关管q1的栅极的电压，而使得第一开关管q1导通，使得电源接口1输入的电源会依次经第二开关管q2中的二极管、第一开关管q1、上行端口2给待扩展设备充电，且当电源接口1输入的电源为待扩展设备的快充电源，协议芯片4可通过第三开关管q3控制第一开关管q1导通的占空比控制电源的输出，实现给待扩展设备输出适用的电源，以防损坏待扩展设备。且电源接口1输入的电源经第二开关管q2中的二极管后还传输至第一电源电路52，实现给下行端口供电。
41.在一实施例中，扩展装置还包括：分别与上行端口2、协议芯片4电连接的第一检测电路11，以及分别与电源接口1、协议芯片4电连接的第二检测电路53。协议芯片4根据第一检测电路11判断电源充电功率，协议芯片4还通过第二检测电路53判断电源接口1输入第二电源的大小。由此，可使得协议芯片4知晓电源输入的电压大小以及待扩充设备使用的充电大小，以通过第三开关管q3控制第一开关管q1导通的占空比控制电源的输出。
42.具体的，参照附图3和附图4，第一检测电路11包括第一电阻r16和第二电阻r19，上行端口2中的vbus端依次经第一电阻r16、第二电阻r19接地，第一电阻r16的输出端与协议芯片4电连接，协议芯片4通过利用第一电阻r16与第二电阻r19分压后反馈的电压实现判断待扩展设备适用的充电电压。
43.第二检测电路53包括第三电阻r12和第四电阻r13，所述电源接口1接入的电源依次经第三电阻r12、第四电阻r13接地，第三电阻r12的输出端与协议芯片4电连接，协议芯片4通过利用第三电阻r12与第四电阻r13分压后反馈的电压实现判断电源接口1输入的电源大小。
44.在一实施例中，扩展装置还包括：分别与上行端口2、协议芯片4电连接的视频转换
器3，与视频转换器3电连接的第三电阻31。第三电阻31用于连接显示器，视频转换器3用于将从上行端口2输出的dp视频信号进行转换后从第三电阻31输出。第三电阻31为hdmi接口，视频转换器3用于将从上行端口2输出的dp视频信号转换为hdmi信号，并将hdmi信号传输给第三电阻31。
45.以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。