一种提供USB眼图信号质量的电路及车载终端的制作方法

一种提供usb眼图信号质量的电路及车载终端
技术领域
1.本技术涉及电池管理系统技术领域，特别涉及一种提供usb眼图信号质量的电路及车载终端。


背景技术：

2.在现有技术中，当前的车载usb集线器设计一般需要满足cdp协议为手机等设备进行充电，同时需要满足下行口设备的信息通讯，满足信息通讯需要通过 usb if认证中的usb眼图测试。当前集线器hub设计的一种硬件设计如图1 所示，主控芯片mcu的d 、d-数据线经过电源转换芯片dcdc后通过连接器usb及usb线束与手机或其他设备相连，主控芯片mcu通过第一数据端、第二数据端与手机进行通讯，而中间接入电源转换芯片dcdc则是为了加入cdp 充电协议满足手机充电要求。
3.在如图1所示的现有技术中，主控芯片mcu与手机通讯的第一数据端、第二数据端信号线需要通过电源转换芯片dcdc，而电源转换芯片dcdc中结电容会影响第一数据端、第二数据端的信号质量，最终影响下行口的usb眼图信号质量。


技术实现要素：

4.本技术为了解决上述的主控芯片mcu与手机通讯的d 、d-信号线需要通过电源转换芯片dcdc，而电源转换芯片dcdc中结电容会影响d 、d-的信号质量，最终影响下行口的usb眼图信号质量的问题，提供了一种提供usb眼图信号质量的电路及车载终端。
5.一种提供usb眼图信号质量的电路，应用于汽车电子产品中，包括主控电路、电源转换电路、接口电路、第一调节电路、第二调节电路，
6.所述接口电路设置有信号端、电源端，所述信号端与主控电路连接，且信号端分别通过第一调节电路、第二调节电路与电源转换电路连接；所述电源端与所述电源转换电路连接。
7.可选地，所述接口电路包括连接器，所述信号端、电源端设在所述连接器上，所述信号端包括第二连接端、第三连接端，所述第二连接端与所述第一调节电路、主控电路连接，所述第三连接端与所述第二调节电路、主控电路连接；所述电源端为第一连接端，所述第一连接端与所述电源转换电路连接，所述连接器还设置有与电源地连接的第四连接端。
8.可选地，所述主控电路包括主控芯片，所述主控芯片设置有第一数据端、第二数据端，所述第一数据端与所述第二连接端连接，所述第二数据端与所述第三连接端连接。
9.可选地，所述电源转换电路包括电源转换芯片，所述电源转换芯片设置有数据正输入端、数据负输入端、电源输出端，所述数据负输入端与所述第一调节电路连接，所述数据正输入端与第二调节电路连接，所述电源输出端与所述第一连接端连接。
10.可选地，所述第一连接端还连接有第一静电管，所述第一静电管另一端接地。
11.可选地，所述第二连接端还连接有第二静电管，所述第二静电管另一端接地。
12.可选地，所述第三连接端还连接有第三静电管，所述第三静电管另一端接地。
13.可选地，所述第一调节电路包括第一磁珠。
14.可选地，所述第二调节电路包括第二磁珠。
15.此外，本技术还提供一种车载终端，所述车载终端设置有至少一个usb接口，所述usb接口设置有上述的一种提供usb眼图信号质量的电路。
16.本技术的提供usb眼图信号质量的电路、及车载终端，其有益效果在于：本技术解决了因增加cdp充电模式而带来的usb眼图信号质量差问题，提高了产品的可靠性；而且，本技术通过磁珠类器件“通低频、阻高频”特性，增加 cdp充电模式的同时避免了dcdc内部结电容对通讯信号的影响，不需要额外复杂的控制逻辑及相关电路，减小因提高usb眼图质量带来的相关成本。
附图说明
17.图1为本技术实施例的电路框图。
18.图2为本技术实施例的电路原理图。
19.图3为本技术实施例的第一磁珠、第二磁珠的阻抗-频率特性图。
具体实施方式
20.下面结合附图对本技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本技术的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本技术的保护范围作出更为清楚的界定。
21.本技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
22.此外，若有“第一”、“第二”等术语仅用于描述目的，主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
23.如图1所示，当前车载终端的usb接口设计一般需要满足cdp协议为手机等设备进行充电，同时需要满足下行口设备的信息通讯，满足信息通讯需要通过 usb if认证中的usb眼图测试。
24.在现有技术中，当前车载终端的usb接口设计的一种硬件设计如图1所示， mcu为主控芯片，dcdc为电源转换芯片，usb_dm为主控芯片的第一数据端，usb_dp为主控芯片的第二数据端，dm_in为电源转换芯片的数据负输入端， dm_out为电源转换芯片的数据负输出端，dp_in为电源转换芯片的数据正输入端，dp_out为电源转换芯片的数据正输出端，vbus为电源转换芯片的电源输出端。主控芯片mcu的第一数据端、第二数据端的数据线经过电源转换芯片 dcdc后通过连接器usb及usb线束与手机或其他设备相连，主控芯片mcu 通过第一数据端、第二数据端与手机进行通讯，而中间接入电源芯片dcdc则是为了加入cdp充电协议满足手机充电要求。在如图1所示的现有技术中，主控芯片mcu与手机通讯的第一数据端、第二数据端信号线需要通过电源转换芯片 dcdc，而电源转换芯片dcdc中结电容会影响第一数据端、第二数据端的信号质量，最终影响下行口的usb眼图信号质量。
25.为了解决上述问题，本技术提供了以下实施案例：
26.实施例1，
27.在如图2所示的实施例中，本技术提供了一种提供usb眼图信号质量的电路，应用于汽车电子产品中，包括主控电路、电源转换电路、接口电路、第一调节电路、第二调节电路，接口电路设置有信号端、电源端，信号端与主控电路连接，且信号端分别通过第一调节电路、第二调节电路与电源转换电路连接；电源端与电源转换电路连接。在本实施例中，本技术将主控电路、电源转换电路分别与接口电路进行连接，且在电源转换电路与接口电路之间设置有第一调节电路、第二调节电路，使得电源转换电路通过接口电路的信号端的cdp协议，同时，不影响信号端到主控电路的信号。本技术解决了因增加cdp充电模式而带来的 usb眼图信号质量差问题，提高了产品的可靠性；而且，本技术通过磁珠类器件“通低频、阻高频”特性，增加cdp充电模式的同时避免了dcdc内部结电容对通讯信号的影响，不需要额外复杂的控制逻辑及相关电路，减小因提高usb 眼图质量带来的相关成本。
28.实施例2，
29.接口电路包括连接器usb，信号端、电源端设在连接器usb上，信号端包括第二连接端p2、第三连接端p3，第二连接端p2与第一调节电路、主控电路连接，第三连接端p3与第二调节电路、主控电路连接；电源端为第一连接端p1，第一连接端p1与电源转换电路连接，连接器usb还设置有与电源地连接的第四连接端p4。在本实施例中，接口电路可以为usb连接器usb，连接器usb内侧与主控芯片、电源转换芯片连接，连接器usb外部与与车载终端连接的外部设备连接，其中，外部设备可以是手机等移动终端设备。在本实施例中，连接器 usb设置有第一连接端p1、第二连接端p2、第三连接端p3、第四连接端p4，其中，第一连接端p1为电源端，第二连接端p2、第三连接端p3为信号端，第四连接端p4为接地端。连接器usb设置在车载终端外侧，用于与外部设备连接。连接器usb可以是type a口母口，如参考充电器type a接口。
30.实施例3，
31.主控电路包括主控芯片mcu，主控芯片mcu设置有第一数据端usb_dm、第二数据端usb_dp，第一数据端usb_dm与第二连接端p2连接，第二数据端 usb_dp与第三连接端p3连接。在本实施例中，主控芯片mcu为usb的微控制单元，用于与外部设备进行信号交互。其中，主控芯片mcu设置有第一数据端usb_dm、第二数据端usb_dp分别与连接器usb第二连接端p2、第三连接端p3连接，且通过连接器usb与外部设备连接并进行通讯。主控芯片mcu可以有车载终端进行的供电模块进行供电。其中，主控芯片mcu可以是型号为 spd106a的芯片。
32.实施例4，
33.电源转换电路包括电源转换芯片dcdc，电源转换芯片dcdc设置有数据正输入端dp_in、数据负输入端dm_in、电源输出端vbus，数据负输入端dm_in 与第一调节电路连接，数据正输入端dp_in与第二调节电路连接，电源输出端 vbus与第一连接端p1连接。在本实施例中，电源转换芯片dcdc用于想外部设备供电，电源转换电路的数据正输入端dp_in、数据负输入端dm_in通过连接器usb获取外部设备的充电模式是否为cdp模式，并确认是否通过cdp模式对外部连接设备进行充电。
34.在本实施例中，在cdp充电模式中，cdp即充电下行端口，bc1.1为pc、笔记本电脑及其它硬件规定了这种较大电流的新型usb口。插入cdp的装置可通过操纵和监测d 、d-线，从
而利用硬件握手识别cdp。在将数据线转为usb 收发之前进行硬件测试，可以实现检测cdp以及开始充电。其中，电源转换芯片dcdc可以是型号为mpq4485的芯片。
35.实施例5，
36.第一连接端p1还连接有第一静电管d1，第一静电管d1另一端接地。在本实施例中，第一静电管d1，静电保护元器件，又称瞬态电压抑制二极管阵列，是由多个tvs晶粒或二极管采用不同的布局设计成具有特定功能的多路或单路 esd保护器件，主要应用于各类通信接口静电保护，比如usb、hdmi、rs485、 rs232、vga、rj11、rj45、bnc、sim、sd等接口中。专业保护器件供应商浪拓esd静电保护器件，封装形式多样，从单路的sod-323到多路的sot-23、 sot-143、sot23-6l、soic-8、qfn-10等。电路设计工程师可以根据电路板布局及接口类型选择不同封装形式的esd静电保护二极管。本技术通过连接第一静电管d1，对第一连接端p1进行静电保护。其中，静电管d1用于usb口vbus 的防静电，在满足测试要求情况下可以用电容替代。
37.实施例6，
38.第二连接端p2还连接有第二静电管d2，第二静电管d2另一端接地。在本实施例中，本技术在第二连接端p2设置有第二静电管d2，起到对第二连接端 p2进行静电保护作用，其中，第二静电管d2与实施例5中的第一静电管d1作用一致。第三连接端p3还连接有第三静电管d3，第三静电管d3另一端接地。在本实施例中，本技术在第三连接端p3设置有第三静电管d3，起到对第三连接端p3进行静电保护作用，其中，第三静电管d3与实施例5中的第一静电管d1 作用一致。其中，第一静电管d1、第二静电管d2用于usb通讯线d 与d-的静电防护，这个可以换不同型号的静电管，但一般不能用电容替代；
39.实施例7，
40.第一调节电路包括第一磁珠l1。在本实施例中，第一磁珠l1的两端分别连接在电源转换电路的数据负输入端dm_in、接口电路的第二连接端p2之间。第一磁珠l1可以型号为blm18hd102sh1d的电感。第一磁珠l1可以根据考量换不同型号的磁珠，直流阻抗要低，交流阻抗要高。
41.实施例7，
42.第二调节电路包括第二磁珠l2。在本实施例中，第二磁珠l2的两端分别连接在电源转换电路的数据正输入端dp_in、接口电路的第三连接端p3之间。第二磁珠l2可以型号为blm18hd102sh1d的电感。第二磁珠l2可以根据考量换不同型号的磁珠，直流阻抗要低，交流阻抗要高。
43.实施例8，
44.在本技术中，本电路将主控芯片mcu与电源转换芯片dcdc的d 、d-数据线同时接到连接器usb上，重点在于使用第一磁珠l1与第二磁珠l2将电源转换芯片dcdc的d 、d-单独分离开来。具体实施的方式：当下行口设备接入时，电源转换芯片dcdc通过d 、d-检测下行口连接器电压，从而判断是否进入cdp充电模式，这是一个纯硬件识别电平的过程，此时第一磁珠l1与第二磁珠l2阻抗极低，均处于导通状态；充电模式识别完成后，主控芯片mcu与下行口设备通过d 、d-握手进入高速通讯状态，此时的d 、d-信号频率为480mhz，而第一磁珠l1、第二磁珠l2在此高频频段的阻抗为千欧姆级别，即可认为第一磁珠l1、第二磁珠l2断开了器件两端的高频信号通讯，此时电源转换芯片dcdc 与主控芯片mcu、连接器断开d 、d-连
接。因而实现了高频状态下主控芯片 mcu与下行设备正常通讯而不受电源转换芯片dcdc内部结电容影响通讯信号质量的目的，提高了下行口usb眼图信号质量。第一磁珠l1、第二磁珠l2的选型参考图3所示，图3为阻抗-频率特性图，其中，z是阻抗曲线，在具有电阻、电感和电容的电路里，对电路中的电流所起的阻碍作用叫做阻抗；r是直流电阻曲线，直流电路中电阻对电流的阻碍作用；x是电抗曲线，在交流电路中，电容及电感也会对电流起阻碍作用，称作电抗；在本技术中一是要求磁珠在低频状态下阻抗越小越好，二是要求磁珠在480mhz高频状态下阻抗越高越好。本技术解决了因增加cdp充电模式而带来的usb眼图信号质量差问题，提高了产品的可靠性；而且，本技术通过磁珠类器件“通低频、阻高频”特性，增加cdp充电模式的同时避免了dcdc内部结电容对通讯信号的影响，不需要额外复杂的控制逻辑及相关电路，减小因提高usb眼图质量带来的相关成本。
45.上面结合附图对本技术的实施方式作了详细说明，但是本技术并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本技术宗旨的前提下作出各种变化。