[实用新型]高集成度的双口可充电USB集线器

说明书

一种高集成度的双口可充电USB集线器，包括第一温度检测电路、双Type‑C接口充电芯片、USB Hub芯片、使能电路、第一和第二Type‑C接口。第一温度检测电路的输出端与双Type‑C接口充电芯片的温度采集输入脚连接。双Type‑C接口充电芯片的第一、第二电流输出脚分别与第一、第二Type‑C接口的VBUS引脚连接，第一CC1连接脚和第一CC2连接脚分别与第一Type‑C接口的CC1、CC2引脚连接，第二CC1连接脚、第二CC2连接脚分别与第二Type‑C接口的CC1、CC2引脚连接。本实用新型电路结构简单，成本低，发热量小。

技术领域

本实用新型涉及USB集线器技术。

背景技术

车身电子产品USB集线器（USB HUB）具有对客户的移动设备进行充电以及与车机进行通讯的功能。USB集线器一般安装在汽车内部中控下方或者扶手箱下面，二者都是属于密闭及狭小的空间。

随着大屏幕车机的推广及移动互联网的发展，移动设备与车机之间的互联需求日渐旺盛，单一的车载USB充电口（USB DCP）无法进行数据传输，将会被逐步淘汰。而目前大部分量产车型的车载USB数据接口（USB SDP）只具有最大1A左右的电流输出能力，面对智能手机越来越大的电池容量逐渐力不从心。有鉴于此，兼具大电流充电能力（≥1.5A）和数据传输能力的充电下行接口（USB CDP）会成为未来车型的标配。

图1示出了现有的双口可充电USB集线器（USB HUB）的电路原理示意图。下面从电源、数据及温控三个方面介绍图1所示的技术方案。

电源：从电源连接器引入的电压VBAT(DC 12V)经过输入保护、滤波电路的处理后成为整个PCB电路板供电的主电源VIN。两路输出各自独立，各自分别通过一个DC-DC转换器将12V电源转换为5V左右的VBUS，随后通过各自的充电端口控制器来执行端口的过流保护、线损补偿，充电端口控制器的输出接Type-C协议控制器，用于实现端口输出及广播输出电流能力等功能。数据、温控部分所需要的3.3V电源轨由一颗LDO从其中一路5V中产生。

数据：现有的技术方案采用一颗USB Hub芯片，通过一个上行口连接车机，两个下行口连接两个端口，可实现车机与移动设备之间的USB2.0双向数据通信。

温控：MCU通过采集外置NTC分压网络的电压，判断产品当前的温度，按照约定的策略进行降额或关断，以防止壳温超过限值。降额通过控制Type-C协议控制器的外部CC配置电阻实现，关断通过使能电路禁能充电端口控制器实现。

上述技术方案主要存在以下三个缺陷：

1、芯片及外围器件多。每个端口的VBUS输出都需要各自一颗DC-DC芯片、充电端口控制芯片及Type-C协议控制器芯片，导致芯片及相关外围器件数量多，成本较高；

2、VBUS线路总阻抗高。由于每一路输出由1颗DC-DC芯片，一颗充电端口控制器芯片构成，从电流角度看属于串联，其线路总阻抗是两芯片的导通电阻Rdson及PCB走线的阻抗之和。在进行3A大电流充电时，这些器件发热严重，致使产品整体热性能表现不佳；

3、降额机制实现复杂。上述方案中，对输出电流的降额广播功能是由Type-C协议控制器完成的，但Type-C协议控制器本身并不具备温度传感功能，因此需要外接一个MCU及NTC电阻，通过MCU的模数转换器ADC对NTC电阻上的电压进行采样后计算得到温度信息，再通过GPIO改变Type-C协议控制器的电流模式（Current Mode）引脚电平实现，整个过程复杂，器件繁多，可靠性低成本高。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种高集成度的双口可充电USB集线器，其电路结构简单，成本低，发热量小。