一种USB OTG供电切换系统

技术领域

本发明涉及USB总线技术领域，具体地涉及一种USB OTG供电切换系统。

背景技术

通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)是一种新兴的并逐渐取代其他接口标准的数据通信方式，USB总线作为一种高速串行总线，其极高的传输速度可以满足高速数据传输的应用环境要求，且该总线还兼有供电简单(可总线供电)、安装配置便捷(支持即插即用和热插拔)、扩展端口简易(通过集线器最多可扩展127个外设)、传输方式多样化(4种传输模式)，以及兼容良好(产品升级后向下兼容)等优点。随着移动设备的计算能力的增强，以及实际应用的需求，USB实现者协会(USB IF)开发了USB OTG(On-The-Go)的规范。然而，现有的电子设备(如：POS设备)的USB OTG端口不能实现既给电子设备本身供电，同时又能通过USB OTG端口给外部设备供电。因此，亟需提供一种能够通过USB OTG端口给电子设备本身供电同时又能给外设供电的USB OTG供电切换系统。

发明内容

本发明提供一种USB OTG供电切换系统，从而解决现有技术的上述问题。

本发明提供了一种USB OTG供电切换系统，包括电子设备，所述电子设备设有USB插座J1和电源开关U1；当外部电源设备对电子设备进行供电时，USB插座J1通过USB电源线与外部电源设备连接；当电子设备对外部设备进行供电时，USB插座J1通过OTG转接线与外部设备连接。

进一步的，USB插座包括VBUS引脚、DN引脚、DP引脚、ID引脚和GND引脚，VBUS引脚连接外设信号端VCC_HOST，DN引脚连接POS设备信号USB DN,ID引脚接信号ID，GND引脚接地。

进一步的，外设信号端VCC_HOST分别连接有稳压管D1、电阻R4、三极管Q2、电阻R6、电容C1和MOS管Q3，稳压管D1的一端、电阻R4的一端、三极管Q2的E极、电阻R6的一端、电容C1的一端、MOS管Q3的S极分别与外设信号端VCC_HOST连接；稳压管D1的另一端连接有电阻R1的一端,电阻R1的另一端分别连接有电阻R2、电阻R3和三极管Q1，所述电阻R1的另一端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端连接到电源信号HOST_CT，电阻R3的一端与电阻R1的另一端连接，电阻R3的另一端接地，三极管Q1的B极与电阻R1的另一端连接，三极管Q1的E极接地，三极管Q1的C极分别连接有电阻R4的一端和电阻R5的一端，电阻R4的另一端与外设信号端VCC_HOST连接，电阻R5的另一端与三极管Q2的B极连接，三极管Q2的C极、电阻R6的另一端、电容C1的另一端和MOS管Q3的G极分别连接有电阻R7的一端，电阻R7的另一端接地；MOS管Q3的E极分别连接有系统内部电压端VCC和电容C2，电容C2的一端分别与系统内部电压端VCC和MOS管Q3的E极连接，电容C2的另一端接地。

进一步的，电源开关U1包括信号输入引脚VIN、信号输出引脚VOUT、使能端EN、外接限流控制引脚ILIM和接地引脚GND，信号输入引脚VIN连接电容C3的一端和系统内部电压端VCC，电容C3的一端与系统内部电压端VCC连接，电容C3的另一端接地；使能端EN连接系统使能USB_HOST_EN,接地引脚GND接地，信号输出引脚VOUT的一端分别连接二极管D2、电源信号HOST_CT和电容C4，电源信号HOST_CT分别与二极管D2的一端和电容C4的一端连接，电容C4的一端与二极管D2的一端连接，二极管D2的另一端连接外设信号端VCC_HOST，电容C4的另一端接地，外接限流控制引脚ILIM连接有电阻R8的一端，电阻R8的另一端接地。

进一步的，当外部电源设备对电子设备进行供电时，USB插座J1通过USB电源线与外部电源设备连接，外部电源设备向电子设备提供预设电压信号，将预设电压信号作为外设信号端VCC_HOST输入POS设备，系统使能USB_HOST_EN为低电平，电源开关U1不导通，电源信号HOST_CT为低电平，稳压管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、三极管Q1、电阻R4、电阻R5、三极管Q2、电阻R6、电容C1、电阻R7和MOS管Q3形成回路，使得MOS管Q3的G极为低电平，MOS管Q3导通，外设信号端VCC_HOST供电到系统内部电压端VCC。

进一步的，当电子设备对外部设备进行供电时，USB插座J1通过OTG转接线与外部设备连接，根据USB OTG规范USB插座J1的ID引脚被外部设备接地拉低为低电平，信号ID为低电平，系统使能USB_HOST_EN为高电平，电源开关U1的使能端EN为高电平，电源开关U1导通，系统内部电压端VCC与电源信号HOST_CT连通，电源信号HOST_CT通过二极管D2与外设信号端VCC_HOST连通，电源信号HOST_CT为高电平，三极管Q1的B极为高电平，三极管Q1导通，三极管Q2的B极拉低成低电平，三极管Q2导通，三极管Q2的G极和三极管Q2的S极的电压一致，三极管Q2不导通，系统内部电压端VCC与外设信号端VCC_HOST连通，电子设备对外部设备进行供电。

进一步的，电子设备包括移动终端，移动终端包括POS设备。

本发明的有益效果是：本发明设计的USB OTG供电切换系统通过USB ID脚识别，主控控制输入输出IO，对VBUS供电进行选择，从而给设备充电或给外部USB设备供电，本发明使得USB插座J1能够充当Host功能，外接USB设备；也能够当供电使用，给电子设备供电。本发明操作简便，使用1个USB端口同时实现USB Host功能及充电功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实施例一提供的USB插座J1的引脚示意图。

图2为本实施例一提供的外设信号端VCC_HOST与系统内部电压端VCC之间的电路连接示意图。

图3为本实施例一提供的电源开关U1的引脚示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，以便一系列单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他单元。

实施例一，一种USB OTG供电切换系统，包括电子设备，电子设备设有USB插座J1和电源开关U1；当外部电源设备对电子设备进行供电时，USB插座J1通过USB电源线与外部电源设备连接；当电子设备对外部设备进行供电时，USB插座J1通过OTG转接线与外部设备连接。本实施例中，电子设备为POS设备。

如图1所示，USB插座J1包括VBUS引脚、DN引脚、DP引脚、ID引脚和GND引脚，VBUS引脚连接外设信号端VCC_HOST，DN引脚连接POS设备信号USB DN,ID引脚接信号ID，GND引脚接地。

如图2所示，外设信号端VCC_HOST分别连接有稳压管D1、电阻R4、三极管Q2、电阻R6、电容C1和MOS管Q3，稳压管D1的一端、电阻R4的一端、三极管Q2的E极、电阻R6的一端、电容C1的一端、MOS管Q3的S极分别与外设信号端VCC_HOST连接；稳压管D1的另一端连接有电阻R1的一端,电阻R1的另一端分别连接有电阻R2、电阻R3和三极管Q1，电阻R1的另一端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端连接到电源信号HOST_CT，HOST_CT是电源信号，是系统内部电压端VCC经过电源开关U1控制后得到的电源。电阻R3的一端与电阻R1的另一端连接，电阻R3的另一端接地，三极管Q1的B极与电阻R1的另一端连接，三极管Q1的E极接地，三极管Q1的C极分别连接有电阻R4的一端和电阻R5的一端，电阻R4的另一端与外设信号端VCC_HOST连接，电阻R5的另一端与三极管Q2的B极连接，三极管Q2的C极、电阻R6的另一端、电容C1的另一端和MOS管Q3的G极分别连接有电阻R7的一端，电阻R7的另一端接地；MOS管Q3的E极分别连接有系统内部电压端VCC和电容C2，电容C2的一端分别与系统内部电压端VCC和MOS管Q3的E极连接，电容C2的另一端接地。

如图3所示，电源开关U1包括信号输入引脚VIN、信号输出引脚VOUT、使能端EN、外接限流控制引脚ILIM和接地引脚GND，信号输入引脚VIN连接电容C3的一端和系统内部电压端VCC，电容C3的一端与系统内部电压端VCC连接，电容C3的另一端接地；使能端EN连接系统使能USB_HOST_EN,所述接地引脚GND接地，信号输出引脚VOUT的一端分别连接二极管D2、电源信号HOST_CT和电容C4，电源信号HOST_CT分别与二极管D2的一端和电容C4的一端连接，电容C4的一端与二极管D2的一端连接，二极管D2的另一端连接外设信号端VCC_HOST，电容C4的另一端接地，外接限流控制引脚ILIM连接有电阻R8的一端，电阻R8的另一端接地。

当外部电源设备对电子设备进行供电时，USB插座J1通过USB电源线与外部电源设备连接，外部电源设备向电子设备提供预设电压信号，将预设电压信号作为外设信号端VCC_HOST输入POS设备，系统使能USB_HOST_EN为低电平，电源开关U1不导通，电源信号HOST_CT为低电平，稳压管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、三极管Q1、电阻R4、电阻R5、三极管Q2、电阻R6、电容C1、电阻R7和MOS管Q3形成回路，使得MOS管Q3的G极为低电平，MOS管Q3导通，外设信号端VCC_HOST供电到系统内部电压端VCC，外部电源设备对电子设备进行供电。当USB插座J1通过外接USB电源线时，提供5V/2A给电子设备供电。

当电子设备对外部设备进行供电时，USB插座J1通过OTG转接线与外部设备连接，根据USB OTG规范USB插座J1的ID引脚被外部设备接地拉低为低电平，信号ID为低电平，系统使能USB_HOST_EN为高电平，电源开关U1的使能端EN为高电平，电源开关U1导通，系统内部电压端VCC与电源信号HOST_CT连通，电源信号HOST_CT通过二极管D2与外设信号端VCC_HOST连通，电源信号HOST_CT为高电平，三极管Q1的B极为高电平，三极管Q1导通，三极管Q2的B极拉低成低电平，三极管Q2导通，三极管Q2的G极和三极管Q2的S极的电压一致，三极管Q2不导通，系统内部电压端VCC与外设信号端VCC_HOST连通，电子设备对外部设备进行供电。当USB插座J1通过OTG转接线接外部设备时，POS设备需给外部设备供电。

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：

本发明设计的USB OTG供电切换系统通过USB ID脚识别，主控控制输入输出IO，对VBUS供电进行选择，从而给设备充电或给外部USB设备供电，本发明使得USB插座J1能够充当Host功能，外接USB设备；也能够当供电使用，给电子设备供电。本发明操作简便，使用1个USB端口同时实现USB Host功能及充电功能。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。