本发明涉及otg设备的检测领域，更具体地说，涉及一种自动切换otg设备主从模式下的vbus电压的方法与电路。

背景技术：

现有技术中，具备otg功能的设备通过检测usb_id引脚的状态来判断工作为host(主模式/usb_id悬空)或者device(从模式/usb_id接地/拉高)。当作为host工作时，otg设备为外设提供vbus电源并工作于主模式，当作为device工作时，otg设备切断供应vbus电源并工作于从模式。

但是，上述的判断方式需要具有vbus监视和供电电路(ldo、限流ic)，同时需要软件配合来实现供电切换，且不能做到几种usb_id触发状态(高、低、悬空)的兼容设计，在需要快速简单的判断otg工作模式的应用环境下，显得机制复杂且成本提高。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种纯电路结构实现的自动切换otg设备主从模式下的vbus电压的方法与电路。

本发明的技术方案如下：

一种自动切换otg设备主从模式下的vbus电压的方法，当otg设备处于主模式时，usb_id引脚的电压经窗口比较器输出低电平，控制开关电路导通，vbus引脚输出从设备工作电压；当otg设备处于从模式时，usb_id引脚的电压经窗口比较器输出高电平，控制开关电路截止，vbus引脚无输出。

作为优选，usb_id引脚的电压经电阻分压后，与窗口比较器的低阀值电压、高阀值电压进行比较，当otg设备处于主模式时，usb_id引脚经分压后的电压位于低阀值电压与高阀值电压之间，窗口比较器输出低电平；当otg设备处于从模式时，usb_id引脚经分压后的电压低于低阀值电压或高于高阀值电压，窗口比较器输出高电平。

作为优选，开关电路包括级联三极管、场效应管，当窗口比较器输出高电平，级联三极管控制场效应管截止，vbus引脚无输出电压；当窗口比较器输出低电平，级联三极管控制场效应管导通，vbus引脚输出电压作为从设备工作电压。

一种自动切换otg设备主从模式下的vbus电压的电路，包括窗口比较器、开关电路，usb_id引脚与窗口比较器的接入端vid连接，窗口比较器的输出端vout与开关电路连接；当otg设备处于主模式时，窗口比较器控制开关电路的vbus引脚输出从设备工作电压；当otg设备处于从模式时，窗口比较器控制开关电路的vbus引脚无输出。

作为优选，窗口比较器包括分压电阻，usb_id引脚从接入端vid接入后，经电阻分压后的电压从窗口比较器的输入端vin进入窗口比较器的双限比较电路。

作为优选，开关电路包括级联三极管、场效应管，级联三极管中，前一级的集电极与后一级的基极连接，后一极的集电极与场效应管的栅极连接，场效应管的漏极连接vbus引脚。

作为优选，当otg设备处于主模式时，场效应管导通，场效应管的源极连接工作电压，vbus引脚的输出电压等于加载在源极的工作电压；当otg设备处于从模式时，场效应管截止，场效应管的漏极与源极经体二极管反向导通，vbus引脚从主设备接入工作电压，经源极为otg设备进行供电。

本发明的有益效果如下：

本方法通过搭建简单实用的电路结构，采用窗口比较器配合场效应管(p-mosfet)，自动检测usb_id的状态来控制vbus电源的供给，进而实现触发状态不确定条件下的otg设备主从模式的硬件切换，去除了软件判断机制，由于不需要软件判断机制的配合，从而节约了cpu资源。同时利用p-mosfet自带的体二极管，实现从模式下设备工作电源供应。本发明在实现主从工作模式兼容判断的同时，配合简单元器件的特殊性能(场效应管自带的体二极管)，实现device从模式下设备工作电源供应，与相有技术相比，节省了供电实现部分成本。

附图说明

图1是本发明的电路框图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。

本发明中，otg设备通过检测usb_id引脚的状态来判断工作为host(主模式/usb_id悬空)或者device(从模式/usb_id接地/拉高)。当otg设备作为host工作时，otg设备为外设提供vbus电源并工作于主模式，当otg设备作为device工作时，otg设备切断vbus电源供给并工作于从模式；

本发明提供一种自动切换otg设备主从模式下的vbus电压的方法，当otg设备处于主模式时，usb_id引脚的电压经窗口比较器输出低电平，控制开关电路导通，vbus引脚输出从设备工作电压；当otg设备处于从模式时，usb_id引脚的电压经窗口比较器输出高电平，控制开关电路截止，vbus引脚无输出。

usb_id引脚的电压经电阻分压后，与窗口比较器的低阀值电压、高阀值电压进行比较，当otg设备处于主模式时，usb_id引脚经分压后的电压位于低阀值电压与高阀值电压之间，窗口比较器输出低电平；当otg设备处于从模式时，usb_id引脚经分压后的电压低于低阀值电压或高于高阀值电压，窗口比较器输出高电平。

开关电路包括级联三极管、场效应管，当窗口比较器输出高电平，级联三极管控制场效应管截止，vbus引脚无输出电压；当窗口比较器输出低电平，级联三极管控制场效应管导通，vbus引脚输出电压作为从设备工作电压。

一种自动切换otg设备主从模式下的vbus电压的电路，包括窗口比较器、开关电路，usb_id引脚与窗口比较器的接入端vid连接，窗口比较器的输出端vout与开关电路连接；当otg设备处于主模式时，窗口比较器控制开关电路的vbus引脚输出从设备工作电压；当otg设备处于从模式时，窗口比较器控制开关电路的vbus引脚无输出。

窗口比较器包括分压电阻，usb_id引脚从接入端vid接入后，经电阻分压后的电压从窗口比较器的输入端vin进入窗口比较器的双限比较电路。

开关电路包括级联三极管、场效应管，级联三极管中，前一级的集电极与后一级的基极连接，后一极的集电极与场效应管的栅极连接，场效应管的漏极连接vbus引脚。

当otg设备处于主模式时，场效应管导通，场效应管的源极连接工作电压，vbus引脚的输出电压等于加载在源极的工作电压；当otg设备处于从模式时，场效应管截止，场效应管的漏极与源极经体二极管反向导通，vbus引脚从主设备接入工作电压，经源极为otg设备进行供电。

实施例

如图1所示，窗口比较器为双限比较电路，主要包括运算放大器a1、运算放大器a2构成，通过电阻设定参考比较电压高阀值电压vh和低阀值电压vl的值。如图1所示的电阻关系，可计算得出

若vinvh，则vout输出高电平；

若vl≤vin≤vh，则vout输出低电平。

开关电路为两级反向开关电路，主要包括三极管t1、三极管t2以及场效应管(p-mosfet)n1。

当vout为高电平时，三极管t1导通，三极管t2截止，三极管t2集电极上拉至高电平，场效应管(p-mosfet)n1截止，vbus_5v0＝0v；当场效应管(p-mosfet)n1截止时，由于场效应管(p-mosfet)n1自带有体二极管，漏极与源极反向导通。当otg设备工作于从模式下，并接入主设备时，vbus_5v0从主设备获得工作电压，即vbus_5v0＝5v，此时，连接在源极的vcc_5v0≈vbus_5v0＝5v(实际运用中，可忽略元器件的电气特性带来的误差)，从而实现otg设置在从模式下，由外接的主设备为otg设备提供电源。

当vout为低电平时，三极管t1截止，三极管t2导通，三极管t2集电极下拉至低电平，场效应管(p-mosfet)n1导通，vbus_5v0＝5v(usb的标准工作电压为5v，因此加载的电压最终都将在vbus_5v0输出5v的电压)。

otg设备具有主从两种工作模式，总共三种状态，具体如下：

状态1：

当usb_id接地时，otg设备工作于从模式下，则vid＝0v，即vin＝0v

运算放大器a1输出低电平，运算放大器a2输出高电平；二极管d1截止，二极管d2导通；

vout输出高电平；三极管t1导通，三极管t2截止，场效应管(p-mosfet)n1截止；

状态2：

当usb_id拉高时，otg设备工作于从模式下，则vid＝5v，

运算放大器a1输出高电平，运算放大器a2输出低电平；二极管d1导通，二极管d2截止；

vout输出高电平；三极管t1导通，三极管t2截止，场效应管(p-mosfet)n1截止；

对于上述的状态1、状态2，otg设备工作于device从模式，此时场效应管(p-mosfet)n1截止，vbus_5v0≠vcc_5v0。如果此时将otg设备连接到一个主设备(比如pc机)上，则vbus_5v0＝5v(从主设备获得)，通过场效应管(p-mosfet)n1自身的体二极管，漏极、源极反向导通，一般情况下，vds≈0.3v，则精确的，vcc_5v0≈4.7v，otg设备上电工作，工作电压由外接的主设备提供。

状态3：

当usb_id悬空时，otg设备工作于主模式下，则vl

运算放大器a1输出低电平，运算放大器a2输出低电平；二极管d1截止，二极管d2截止；

vout输出低电平；三极管t1截止，三极管t2导通；场效应管(p-mosfet)n1导通；

对于上述的状态3，otg设备工作于host主模式，此时场效应管(p-mosfet)n1导通，vbus_5v0＝vcc_5v0＝5v，otg设备可以为外设(从设备，比如u盘)提供5v电源。

本实施例中的场效应管(p-mosfet)n1也可以采用其他类型的mos管代替，具体的电路结构，本领域的技术人员在本发明公开的实施例的基础上，结合代替的mos管的特性，均可实现，无需进行创造性劳动。

上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定。只要是依据本发明的技术实质，对上述实施例进行变化、变型等都将落在本发明的权利要求的范围内。