一种节能扩展装置的制作方法

一种节能扩展装置
【技术领域】
1.本发明涉及电脑周边电子产品的技术领域，尤其是涉及一种节能扩展装置。


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，一般是采用接入电源后即开机，接入电源并不一定接入待扩展设备，直接开机容易消耗电能。还有，部分扩展坞是采用按键开机，但此方式，还是存在未接入待扩展设备使用时消耗电能，不能满足现有社会提倡节能的理念。
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节能扩展装置，用于解决现有扩展坞通电即开机或采用按键未接入待扩展设备使用时消耗电能的问题。
6.本发明的技术方案如下：一种节能扩展装置，包括：上行端口，用于接入电源的电源接口，与电源接口电连接的第一电源电路和第一开关电路，分别与第一电源电路、第一开关电路电连接的控制器，与控制器电连接的开机按键，与第一开关电路电连接的第二电源电路，分别与上行端口、第二电源电路电连接的扩展电路，与控制器电连接的协议芯片，分别协议芯片和上行端口电连接的第一检测电路，以及分别与上行端口、协议芯片电连接的第三电源电路；
7.所述第一电源电路用于将电源接口接入的第一电源转换为第二电源后分别传输至控制器和第一检测电路，所述上行端口用于连接待扩展设备并将待扩展设备输出的第三电源输出至第三电源电路，所述第一检测电路根据上行端口从待扩展设备输入的第三电源导通并给协议芯片输出第一电平，所述第三电源电路将输入的第三电源转换成第四电源后给协议芯片供电；
8.所述协议芯片根据第一电平给控制器反馈控制信号，所述控制器根据控制信号以及检测开机按键的开关信号控制第一开关电路导通，所述第一开关电路将电源接口输入的第一电源传输至第二电源电路，所述第二电源电路用于给扩展电路供电。
9.进一步的，所述扩展电路包括分别：与上行端口、第二电源电路电连接的多路转换器，分别与多路转换器、第二电源电路电连接的视频转换器，以及分别与视频转换器、第二电源电路电连接的第一视频接口。
10.进一步的，所述扩展电路还包括：分别与多路转换器、第二电源电路电连接的第一集线器，分别与第一集线器、第二电源电路电连接的双路数字视频输出芯片，分别与双路数字视频输出芯片、第二电源电路电连接的第二视频接口和视频发射器，以及分别与视频发射器、第二电源电路电连接的第三视频接口。
11.进一步的，所述扩展电路还包括：分别第二电源电路、第一集线器电连接的第一usb接口。
12.进一步的，所述扩展电路还包括：分别第二电源电路、第一集线器电连接的第二集线器，以及分别第二电源电路、第二集线器电连接的多个第二usb接口。
13.进一步的，所述扩展电路还包括：分别第二电源电路、第二集线器电连接的音频芯片，以及分别第二电源电路、音频芯片电连接的音频接口。
14.进一步的，所述扩展电路还包括：分别与第一集线器、第二集线器、第二电源电路电连接的网卡，以及分别与网卡、第二电源电路电连接的网口；所述第一接线器通过usb3.0通道与网卡连接，所述第二集线器通过usb2.0通道与网卡连接。
15.进一步的，所述第一开关电路包括第一开关管、第二开关管和第三电阻，所述第一开关管的源极与电源接口电连接，所述第一开关管的漏极与第二电源电路电连接，所述第一开关管的栅极经第三电阻分别与电源接口、第二开关管的漏极电连接，所述第二开关管的源极接地，所述第二开关管的三极连接控制器；
16.所述第二开关管根据控制器的驱动信号导通，所述第一开关管根据第二开关管导通拉低第一开关管上栅极的电平而导通，所述第一开关管导通用于将电源接口输入的第一电源传输至第二电源电路。
17.进一步的，所述第一检测电路包括第三开关管、第一电阻、第二电阻，所述第一电源电路经第一电路连接第三开关管的漏极，所述上行端口的电源端经第二电阻与第三开关管的栅极电连接，所述第三开关管的源极接地，所述第三开关管的漏极和栅极均还与协议芯片电连接；
18.所述第一电源电路用于给第三开关管供电，所述第三开关管根据上行端口输入的第三电源导通拉低协议芯片中检测管脚的电平，所述协议芯片根据自身检测管脚的低电平给控制器输出控制信号。
19.进一步的，所述电源接口为dc插座。
20.本发明的有益效果在于：相较于现有技术，本发明利用第一电源电路与电源接口连接，以实现给控制器在电源接口接入电源时上电。利用第二电源电路与上行端口连接，实现协议芯片在上行端口接入待扩展设备时上电。利用第一检测电路可在上行端口接入待扩展设备是给协议芯片反馈一个信号，之后协议芯片根据此信号给控制器一个控制信号，根据控制信号，即可判断上行接口接入了待扩展设备。并且配合开机按键与控制器连接，基于此，控制机器根据协议芯片反馈的控制信号以及开机按键的开关信号控制第一开关电路导通，使得第二电源电路有电源输出给扩展电路供电。由此，可在电源接口接入电源时，而未接入待扩展设备时，扩展电路和协议芯片不工作，起到节能作用。
【附图说明】
21.图1为本发明的原理框图；
22.图2为本发明的上行端口与扩展电路的原理框图；
23.图3为本发明的电源接口与第一开关电路的电路图；
24.图4为本发明第一电源电路的电路图；
25.图5为本发明控制器的电路图；
26.图6为本发明第二检测电路的电路图；
27.图7为本发明第三检测电路的电路图；
28.图8为本发明第一检测电路的电路图；
29.图9为本发明第二开关电路与第一驱动电路的电路图。
【具体实施方式】
30.下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
31.请参照附图1-9，本发明实施例中的一种节能扩展装置。
32.参照附图1，该节能扩展装置包括：上行端口11，用于接入电源的电源接口1，与电源接口1电连接的第一电源电路5和第一开关电路2，分别与第一电源电路5、第一开关电路2电连接的控制器6，与控制器6电连接的开机按键7，与第一开关电路2电连接的第二电源电路3，分别与上行端口11、第二电源电路3电连接的扩展电路4，与控制器6电连接的协议芯片8，分别协议芯片8和上行端口11电连接的第一检测电路9，以及分别与上行端口11、协议芯片8电连接的第三电源电路10。
33.第一电源电路5用于将电源接口1接入的第一电源转换为第二电源后分别传输至控制器6和第一检测电路9，上行端口11用于连接待扩展设备并将待扩展设备输出的第三电源输出至第三电源电路10，第一检测电路9根据上行端口11从待扩展设备输入的第三电源导通并给协议芯片8输出第一电平，第三电源电路10将输入的第三电源转换成第四电源后给协议芯片8供电。协议芯片8根据第一电平给控制器6反馈控制信号，控制器6根据控制信号以及检测开机按键7的开关信号控制第一开关电路2导通，第一开关电路2将电源接口1输入的第一电源传输至第二电源电路3，第二电源电路3用于给扩展电路4供电。
34.本发明利用第一电源电路5与电源接口1连接，以实现给控制器6在电源接口1接入电源时上电。利用第三电源电路10与上行端口11连接，实现协议芯片8在上行端口11接入待扩展设备时上电。利用第一检测电路9可在上行端口11接入待扩展设备是给协议芯片8反馈一个信号，之后协议芯片8根据此信号给控制器6一个控制信号，根据控制信号，即可判断上行接口接入了待扩展设备。并且配合开机按键7与控制器6连接，基于此，控制机器根据协议芯片8反馈的控制信号以及开机按键7的开关信号控制第一开关电路2导通，使得第二电源电路3有电源输出给扩展电路4供电。由此，可在电源接口1接入电源时，而未接入待扩展设备时，扩展电路4和协议芯片8不工作，起到节能作用，且解决现有扩展坞通电即开机或采用按键未接入待扩展设备使用时消耗电能的问题。
35.具体的，在一实施例中，电源接口1可为dc插座或usb-c接口等，上行端口11为usb-c接口，协议芯片8可为vl102或vl103等型号的芯片，控制器6可采用en8f类型的芯片，如en8f202型号的芯片。
36.参照附图3，在一实施例中，第一开关电路2包括第一开关管q9、第二开关管q10和第三电阻r304，第一开关管q9的源极与电源接口1电连接，第一开关管q9的漏极与第二电源电路3电连接，第一开关管q9的栅极经第三电阻r304分别与电源接口1、第二开关管q10的漏极电连接，第二开关管q10的源极接地，第二开关管q10的三极连接控制器6。其中，第一开关管q9为p型沟道的mos管，第二开关管q10为n沟道的mos管。在电源接口1输入电源，第一开关管q9的栅极为高电平而不导通，当控制器6根据控制信号以及检测开机按键7的开关信号给
第二开关管q10的栅极输出高电平，使得第二开关管q10导通，拉低第一开关管q9栅极的电压，使得第一开关管q9导通，第一开关管q9导通用于将电源接口1输入的第一电源传输至第二电源电路3，以此实现给扩展电路4上电，实现开机。
37.参照附图8，在一实施例中，第一检测电路9包括第三开关管q22、第一电阻r839、第二电阻r840，第一电源电路5经第一电路连接第三开关管q22的漏极，上行端口11的电源端经第二电阻r840与第三开关管q22的栅极电连接，第三开关管q22的源极接地，第三开关管q22的漏极和栅极均还与协议芯片8电连接。其中，第二开关管q10为n沟道的mos管。
38.当电源接口1接入电源，经第一电源电路5给第三开关管q22的漏极供电。上行端口11接入待扩展装置时，即使得第三开关管q22的栅极为高电平，即可拉低协议芯片8与第一电阻r839连接的管脚的电平，基于该管脚的电平，协议芯片8电平给控制器6输出控制信号。
39.参照附图9，在一实施例中，节能扩展装置还包括第二开关电路12、第一驱动电路13、第二检测电路14和第三检测电路15，第二开关电路12分别与第二电源电路3、第三电源电路10和第一驱动电路13电连接，第一驱动电路13与协议芯片8电连接。
40.具体的，第一驱动电路13包括第四开关管q7，第二开关电路12包括第五开关管q3和第六开关管q6，其中，第五开关管q3和第六开关管q6均为p型沟道的mos管，第四开关管q7为n沟道的mos管。第五开关管q3的漏极与上行端口11电连接，第五开关管q3的源极分别与器自身的栅极、第六开关管q6的源极和第六开关管q6的栅极电连接，第六开关管q6的漏极与第二电源电路3电连接，第四开关管q7的漏极与第五开关管q3的栅极连接、源极接地、栅极连接协议芯片8，第五开关管q3的源极以及第六开关管q6的源极连接第三电源电路10。
41.参照附图6和附图7，第二检测电路14包括第四电阻r43和第五电阻r44，第三检测电路15包括第六电阻r49和第七电阻r50，上行端口11的电源端vbus依次经第四电阻r43、第五电阻r44接地，第四电阻r43的输出端连接协议芯片8。第二电源电路3的输出端依次经第六电阻r49、第七电阻r50接地，第六电阻r49的输出端连接协议芯片8。
42.当上行端口11接入待扩展设备时，待扩展设备输入的电源经上行端口11的电源端vbus和第五开关管q3的二极管传输至第三电源电路10，以实现给协议芯片8供电，且待扩展设备输入的电源经第四电阻r43分压后的第一电压输出至协议芯片8。协议芯片8还用于根据第一电压的大小检测所接入的待扩展设备输出的电源大小，并根据该电源驱动第四开关管q7导通，使得第五开关管q3导通，即第二电源输出的电源会经第六开关管q6上的二极管、第五开关管q3、上行端口11给待扩展设备充电。另外，第二电源电路3输出的电源经第六电阻r49分压后的第二电压输出至协议芯片8。协议芯片8还用于根据第二电压的大小检测第二电源电路3输出的电源大小，并根据该电源控制第四开关管q7导通的占空比，基于此控制第五开关管q3导通的占空比，以实现给待扩展设备充电功率的大小。
43.参照附图2，在一实施例中，扩展电路4包括分别：与上行端口11、第二电源电路3电连接的多路转换器41，分别与多路转换器41、第二电源电路3电连接的视频转换器45，以及分别与视频转换器45、第二电源电路3电连接的第一视频接口451。其中，第一视频接口451用于连接显示器，多路转换器41用于将上行端口11输出的视频信号经视频转换器45传输至第一视频接口451，以实现在显示器播放，以实现视频接口扩展。
44.具体的，视频转换器45用于将多路转换器41输入的dp信号转换为hdm i信号；第一视频接口451为hdm i口。
45.在一实施例中，扩展电路4还包括：分别与多路转换器41、第二电源电路3电连接的第一集线器42，分别与第一集线器42、第二电源电路3电连接的双路数字视频输出芯片46，分别与双路数字视频输出芯片46、第二电源电路3电连接的第二视频接口461和视频发射器47，以及分别与视频发射器47、第二电源电路3电连接的第三视频接口471。
46.多路转换器41用于将上行端口11输出的usb信号传输至第一集线器42,第一集线器42用于将输入的usb信号进行扩展成四组usb信号，具体的，每一usb信号包括usb 2.0信号和usb3.0信号。其中，一组usb信号输出至双路数字视频输出芯片46，双路数字视频输出芯片46将输入的usb信号从经视频发射器47输出至第三视频接口471，双路数字视频输出芯片46还将输入的usb信号从第二视频接口461输出，实现两个视频接口的扩展。具体的，双路数字视频输出芯片46可采用dl3900型号的芯片，视频发射器47可采用dp501型号的芯片，第二视频接口461为hdmi接口，第三视频接口471为dp接口，以实现hdmi接口和dp接口的扩展，以便于用户根据需求使用。
47.在一实施例中，扩展电路4还包括：分别第二电源电路3、第一集线器42电连接的多个第一usb接口421。其中，第一usb接口421有两个，且为usb-a接口，第一集线器42将两组usb信号分别供两个usb-a接口使用。其中，利用第一usb接口421可外接打印机、u盘等使用。
48.在一实施例中，扩展电路4还包括：分别第二电源电路3、第一集线器42电连接的第二集线器44，以及分别第二电源电路3、第二集线器44电连接的多个第二usb接口441。第一集线器42将usb2.0信号供第二集线器44使用，第二集线器44用于将输入的usb2.0信号进行扩展成4组usb2.0信号，第二usb接口441有两个，第二集线器44将两组usb2.0信号分别给两个第二usb接口441使用，具体的，第二usb接口441为usb-a接口。
49.在一实施例中，扩展电路4还包括：分别第二电源电路3、第二集线器44电连接的音频芯片48，以及分别第二电源电路3、音频芯片48电连接的音频接口481。第二集线器44将一组usb2.0信号供音频芯片48使用，实现音频接口481的扩展。
50.在一实施例中，扩展电路4还包括：分别与第一集线器42、第二集线器44、第二电源电路3电连接的网卡43，以及分别与网卡43、第二电源电路3电连接的网口431。第一接线器通过usb3.0通道与网卡43连接，第二集线器44通过usb2.0通道与网卡43连接。
51.其中，网卡43为千兆网卡43，第二集线器44将一组usb2.0信号供网卡43使用，第一集线器42将一组usb3.0信号供网卡43使用，以适配千兆网卡43使用。且网口431用于连接网线，以提升电脑的网速，便于用户使用。
52.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。