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CN100437126C - 通用串行总线接口电压检测装置 - Google Patents

通用串行总线接口电压检测装置 Download PDF

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Abstract

一种通用串行总线接口电压检测装置，具有一负载加载电路和一电压检测电路，所述负载加载电路包括一电阻调节单元、一第一比较器、若干开关元件以及一电容，所述电阻调节单元与所述第一比较器的正相输入端相连，所述开关元件连接在所述第一比较器的输出端与反相输入端之间，所述电容耦合至所述第一比较器的反相输入端，所述电压检测电路包括一第二比较器，通过调节所述负载加载电路的电阻调节单元的阻值改变所述第一比较器的正相输入端的电压，控制所述开关元件的导通和关闭，进一步控制所述电容的充电和放电，所述通用串行总线接口的电压输入所述第二比较器的输入端与一标准电压比较，所述第二比较器输出一高电压或低电压，所述第二比较器输出的电压控制一发光二极管发光或熄灭，从而显示所述通用串行总线接口电压是否符合标准。

Description

通用串行总线接口电压检测装置
【技术领域】
本发明是关于一种USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口电压检测装置，特别是关于一种检测USB接口电压是否符合电压标准的检测装置。
【背景技术】
USB是目前电脑上应用较广泛的接口规范。USB接口是电脑主板上的一种四针接口，其中中间两个针传输数据，两边两个针给外设供电，目前采用ATX芯片组的主板都支持USB接口。USB接口速度快、连接简单、不需要外接电源，同时对外设有良好的兼容性。USB接口可以热插拔连接音箱、调制解调器(Modem)、数码相机、显示器、游戏杆、扫描仪、鼠标、键盘等外围设备。
USB2.0规范是最新的USB接口规范，由于USB2.0接口具备出色的兼容性以及快速读取传输能力，目前USB2.0接口产品已经相当普及。USB2.0规范要求USB接口提供的操作电压在4.75V和5.25V之间。一般电源提供给USB接口的电压为5V，当USB接口加载负载进行工作时，如果USB接口的电压低于4.75V，USB接口则不能正常工作。
【发明内容】
鉴于以上内容，有必要提供一种结构简单，使用方便的USB接口电压检测装置。
一种USB接口电压检测装置，具有一负载加载电路和一电压检测电路，所述负载加载电路包括一电阻调节单元、一第一比较器、若干开关元件以及一电容，所述电阻调节单元与所述第一比较器的正相输入端相连，所述开关元件连接在所述第一比较器的输出端与反相输入端之间，并与一USB接口相连，所述电容的一端耦合至所述第一比较器的反相输入端，所述电容的另一端接地，所述电压检测电路包括一第二比较器，通过调节所述负载加载电路的电阻调节单元的阻值改变所述第一比较器的正相输入端的电压，控制所述开关元件的导通和关闭，进一步控制所述电容的充电和放电，所述USB接口的电压输入所述第二比较器的输入端与一参考电压比较，所述第二比较器输出一高电压或低电压。
相较现有技术，所述USB接口电压检测装置能够方便快捷的检测USB接口是否符合电压标准。
【附图说明】
图1是本发明USB接口电压检测装置较佳实施方式的系统方框图。
图2是本发明USB接口电压检测装置较佳实施方式的电路图。
【具体实施方式】
请参照图1，USB接口检测装置用来检测一USB接口10的电压是否符合电压标准，其包括一负载加载电路20以及一电压检测电路30。
所述负载加载电路20提供不同的负载电流给所述USB接口10，所述电压检测电路30检测所述USB接口10在加载不同的负载电流下的电压是否低于USB接口规范所规定的最低电压4.75V。
再请参照图2，所述负载加载电路20包括作为开关元件的一MOS(MOSFET，金属氧化硅场效应)管21和一三极管22，一第一比较器23，作为电阻调节单元的两个指拨开关24、25和电阻R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22，以及一电容C1。所述MOS管21的漏极连接至USB接口10，所述MOS管21的栅极连接所述三极管22的集电极，所述MOS管21的源极与所述电容C1相连后接地，并同时连接两个串联电阻R2和R3，所述电阻R3的一端接地。所述三极管22的发射极接地，基极连接一接地电阻R5并与电阻R4一端相连。所述第一比较器23的输出端连接至所述电阻R4的另一端，所述第一比较器23的正相输入端连接所述指拨开关24和25的一端以及5V电源，所述第一比较器23的反相输入端与电阻R2与R3的共接点相连，所述第一比较器23的电源端连接一5V电源且一电阻R6连接在5V电源与第一比较器23的输出端之间。所述指拨开关24的另一端连接四个接地电阻R15、R16、R17和R18，所述指拨开关25的另一端连接四个接地电阻R19、R20、R21和R22。
请继续参照图2，所述电压检测电路30包括一第二比较器31和一第三比较器32。所述第二比较器31的反相输入端连接至一电阻R8和一电阻R9的共接点，所述电阻R9的一端接地，所述电阻R8的一端与USB接口10相连，所述第二比较器31的正相输入端连接至所述第三比较器32的正相输入端，并同时连接至一电阻R12和一电阻R13的共接点，所述电阻R13一端接地，所述电阻R12一端连接5V电源，所述第二比较器31的输出端连接至所述第三比较器32的反相输入端，并同时连接至一电阻R10和一电阻R11的共接点，所述电阻R10的一端连接至5V电源，所述电阻R11的一端连接一发光二极管D1，所述发光二极管D1接地。所述第三比较器32的输出端连接一电阻R24的一端，所述电阻R24的另一端连接一接地发光二极管D2。所述第二比较器31和第三比较器32的电源端均连接至5V电源。
工作时，通过调整指拨开关24和25选择不同的电阻值给USB接口10加载不同的负载，所加载给USB接口10的电流范围为0.1A至1A。所述第一比较器23的正相输入端的电压和反相输入端的电压基本维持在一个动态平衡的状态，即所述第一比较器23的正相输入端的电压和反相输入端的电压趋于相等。当所述第一比较器23的反相输入端的电压低于正相输入端时，所述第一比较器23的输出端输出一高电压，经电阻R4和R5分压后提供给所述三极管22的基极，所述第一比较器23的输出端输出的电压大小与电阻R6的阻值有关，选择电阻R6合适的阻值，使所述第一比较器23的输出端输出的电压能够使所述三极管22导通，控制所述MOS管21导通，使所述电容C1充电，从而使所述第一比较器23的反相输入端的电压逐渐增大。当所述第一比较器23的反相输入端的电压高于正相输入端的电压时，所述第一比较器23输出端输出一低电压，所述三极管22关断，控制所述MOS管21关断，使所述电容C1放电，从而使所述第一比较器23的反相输入端的电压逐渐减小。因此，可以通过改变所述第一比较器23正相输入端的电压，即调整指拨开关24和25选择不同的阻值来给USB接口10加载不同的负载。
所述USB接口10的电压经过所述电压检测电路30检测是否低于最低标准电压。其工作过程如下：所述USB接口10的电压经过电阻R8和R9分压后输入所述第二比较器31的反相输入端与其正相输入端的电压相比较，所述第二比较器31的正相输入端的电压由5V电源电压经电阻R12与R13分压所得，当所述第二比较器31的反相输入端的电压低于正相输入端电压时，所述第二比较器31输出一高电压，所述发光二极管D1导通并发光，同时，所述第三比较器32的反相输入端的电压高于正相输入端的电压，所述第三比较器32输出一低电压，因此所述发光二极管D2关闭且熄灭。相反的，当所述第二比较器31的反相输入端的电压高于正相输入端电压时，所述第二比较器31输出一低电压，所述发光二极管D1关闭并熄灭，同时，所述第三比较器32的反相输入端的电压低于正相输入端的电压，所述第三比较器32输出一高电压，因此所述发光二极管D2导通且发光。因此，所述发光二极管D1亮则表示所述USB接口10的电压不符合最低电压标准，所述发光二极管D2亮则表示所述USB接口10的电压符合最低电压标准。
所述电压检测电路30也可以只包括所述第二比较器31和发光二极管D1，仅通过发光二极管D1的状态判断所述USB接口10的电压是否符合最低电压标准。
除以上所述的较佳具体实施方式外，本发明所属技术领域的技术人员还可运用现有技术依本发明的构思做等效变换。

Claims (5)

1.一种通用串行总线接口电压检测装置，其特征在于：所述通用串行总线接口电压检测装置具有一负载加载电路和一电压检测电路，所述负载加载电路包括一电阻调节单元、一第一比较器、至少一开关元件以及一电容，所述电阻调节单元与所述第一比较器的正相输入端相连，所述开关元件连接在所述第一比较器的输出端与反相输入端之间，并与一通用串行总线接口相连，所述电容的一端耦合至所述第一比较器的反相输入端，所述电容的另一端接地，所述电压检测电路包括一第二比较器，通过调节所述负载加载电路的电阻调节单元的阻值改变所述第一比较器的正相输入端的电压，控制所述开关元件的导通和关闭，进一步控制所述电容的充电和放电，从而使所述第一比较器的反相输入端的电压跟随正相输入端的电压进行变化，所述通用串行总线接口的电压同时输入所述第二比较器与一参考电压比较，使所述第二比较器输出一高电压或一低电压。
2.如权利要求1所述的通用串行总线接口电压检测装置，其特征在于：所述负载加载电路的电阻调节单元包括若干指拨开关和若干电阻，所述指拨开关的一端连接至一电源及所述第一比较器的正相输入端，所述指拨开关的另一端连接若干电阻后接地。
3.如权利要求1所述的通用串行总线接口电压检测装置，其特征在于：所述负载加载电路的开关元件包括一三极管和一金属氧化硅场效应管，所述三极管的基极耦合至所述第一比较器的输出端，所述三极管的集电极与金属氧化硅场效应管的栅极相连，所述三极管的发射极接地，所述金属氧化硅场效应管的漏极与通用串行总线接口相连，所述金属氧化硅场效应管的源极与所述电容相连且同时耦合至所述第一比较器的反相输入端。
4.如权利要求1所述的通用串行总线接口电压检测装置，其特征在于：所述电压检测电路的第二比较器的正相输入端输入所述参考电压，所述第二比较器的反相输入端耦合至通用串行总线接口，所述第二比较器的输出端耦合至一发光二极管，所述第二比较器输出的电压控制所述发光二极管发光或熄灭。
5.如权利要求1所述的通用串行总线接口电压检测装置，其特征在于：所述电压检测电路还包括一第三比较器，所述第二比较器的正相输入端输入所述参考电压，所述第二比较器的反相输入端耦合至通用串行总线接口，所述第二比较器的输出端耦合至一第一发光二极管，同时与所述第三比较器的反相输入端相连，所述第三比较器的正相输入端输入所述参考电压，所述第三比较器的输出端耦合至一第二发光二极管，所述第二比较器输出的电压控制所述第一发光二极管发光或熄灭，所述第三比较器输出的电压控制所述第二发光二极管发光或熄灭。
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