TWM509448U

TWM509448U - USB Type-C連接器模組(一)

Info

Publication number: TWM509448U
Application number: TW104207316U
Authority: TW
Inventors: Nai-Chien Chang
Original assignee: Icothing Technology Ltd
Priority date: 2015-05-13
Filing date: 2015-05-13
Publication date: 2015-09-21

Description

USB Type-C連接器模組(一)

本創作涉及連接器，尤其涉及連接器模組。

隨著半導體產業的發展，各式電子裝置推陳出新，尤其是個人電腦、平板電腦、智慧型手機等電子裝置，更因其便利性以及強大的功能性，快速地普及於一般大眾的生活週遭。

近年來，隨著通用序列匯流排(Universal Serial Bus,USB)連接器的普及化，幾乎各式電子裝置上皆配置有USB連接埠，藉此，使用者可通過USB介面來輕鬆進行資料的傳輸。目前時下最泛用的USB介面，為支援480Mbps的高速傳輸速率(Hi-Speed)的USB 2.0規格、支援5Gbps的超高速傳輸速率(Super-Speed)的USB3.0規格，以及主要供可攜式電子裝置(例如智慧型手機)使用的Micro USB規格等。

然而，隨著電子裝置的迅速發展，前述USB2.0、USB3.0及Micro USB的傳輸速率已無法滿足部分使用者的需求。是以，近來市場上開發出新一代的USB3.1規格，並且，其中更以能夠支援10Gbps的傳輸速率的USB3.1 Type-C規格最受到使用者的矚目。

由於USB Type-C的功能複雜，且具有多達24根的端子，因此若要在電子裝置上設置USB Type-C的連接器，則需要在主板上額外設置一或多顆的晶片，例如通過USB Type-C連接器的配置通道端子(Configuration Channel,CC)判斷輸出訊號為何的晶片、切換USB Type-C上、下層訊號的晶片、以及對輸出/入訊號進行放大的晶片等。

惟，上述晶片實會佔據該主板上寶貴的配置空間，造成該主板上的空間不敷使用的問題。是以，在電子裝置紛紛以微小化為主流的現代，如何能夠在支援USB Type-C介面的同時，又不會因為該些晶片的設置而浪費該主板上的空間，並且造成該主板上的佈線困難，即為本技術領域研究人員所潛心研究的方向。

本創作的主要目的，在於提供一種USB Type-C連接器模組，將USB Type-C連接器及具有配置通道功能的晶片設置於同一個連接器模組中，以利於外部主板的設置以及電路簡化。

為了達成上述之目的，本創作的USB Type-C連接器至少包括一電路板，以及電性連接於該電路板上的一USB Type-C連接器、一配置通道晶片及複數導接端子。該USB Type-C連接器的二配置通道端子電性連接該配置通道晶片，以接受配置通道控制。該USB Type-C連接器的複數電源端子通過該複數導接端子連接一外部主板的一電力控制晶片，以接收輸出電力。該USB Type-C連接器的複數資料端子通過該複數導接端子連接該外部主板的一晶片組，以進行資料的傳遞。

本創作相對於現有技術所能達到的技術功效在於，將與USB Type-C介面的功能相關的晶片，例如配置通道晶片，與USB Type-C連接器共同設置於單一個連接器模組中。如此一來，當廠商需要在該外部主板上增設USB Type-C介面時，可直接配置本創作的該連接器模組，藉此快速地在該外部主板上同時設置該USB Type-C連接器以及相關的晶片。

再者，本創作將與USB Type-C介面的功能相關的晶片設置於該連接器模組中，使得該外部主板上不需要另外設置對應的晶片。如此一來，該外部主板上的線路可被有效地簡化，進而有助於降低該外部主板的線路設計難度，並且該外部主板的製造成本也可被大幅降低。

1‧‧‧USB Type-C連接器模組

10‧‧‧電路板

11‧‧‧USB Type-C連接器

12‧‧‧配置通道晶片

13‧‧‧導接端子

14‧‧‧外殼體

2、2’‧‧‧晶片組

22‧‧‧電力控制晶片

23‧‧‧系統電源

24‧‧‧USB控制晶片

3、3’、3”‧‧‧USB Type-C連接器模組

30‧‧‧電路板

31‧‧‧USB Type-C連接器

32‧‧‧第一晶片

321‧‧‧配置通道晶片

33‧‧‧第二晶片

331‧‧‧訊號調節晶片

332‧‧‧訊號切換晶片

333‧‧‧訊號調節/切換晶片

34‧‧‧導接端子

35‧‧‧外殼體

圖1為本創作的第一具體實施例的連接器模組立體分解圖。

圖2為本創作的第一具體實施例的連接器模組立體組合圖。

圖3為本創作的第一具體實施例的連接電路圖。

圖4為本創作的第二具體實施例的連接器模組立體組合圖。

圖5為本創作的第二具體實施例的連接電路圖。

圖6為本創作的第三具體實施例的連接電路圖。

圖7為本創作的第四具體實施例的連接電路圖。

為能夠更加詳盡的了解本創作之特點與技術內容，請參閱以下所述之說明及附圖，然而所附圖示僅供參考說明之用，而非用來加以限制者。

首請參閱圖1及圖2，分別為本創作的第一具體實施例的連接器模組立體分解圖及連接器模組立體組合圖。本創作揭露了一種USB Type-C連接器模組1，包括一USB Type-C連接器11，以及至少一個與USB Type-C介面的功能相關的晶片，詳細說明如下。

如圖1及圖2所示，於本創作的第一具體實施例中，該USB Type-C連接器模組1主要包括一電路板10、該USB Type-C連接器11、一配置通道晶片12、複數導接端子13及一外殼體14。該USB Type-C連接器11、該配置通道晶片12及該複數導接端子13皆電性連接於該電路板10。該外殼體14用以包覆該電路板10、該USB Type-C連接器11、該配置通道晶片12及該複數導接端子13。

該USB Type-C連接器11電性連接於該電路板10的一側，並且裸露於該外殼體14之外。本實施例中，該USB Type-C連接器11主要為一USB Type-C連接器母頭，該USB Type-C連接器模組1可通過該USB Type-C連接器11連接外部的一USB Type-C連接器公頭(圖未標示)。於其他實施例中，該USB Type-C連接器11亦可為一USB Type-C連接器公頭，並且該USB Type-C連接器模組1可通過該UBS Type-C連接器11連接外部的一USB Type-C連接器母頭(圖未標示)，藉以通過USB Type-C介面來進行資料與電力的傳輸，但不加以限定。

該配置通道晶片12通過該電路板10電性連接該USB Type-C連接器11(具體而言，係電性連接該USB Type-C連接器11的至少一端子(例如圖3所示的CC1與CC2兩根端子))，藉此，為該USB Type-C連接器模組1提供USB Type-C介面的配置通道(Configuration Channel,CC)的操作(容後詳述)。

該複數導接端子13電性連接於該電路板10上遠離該USB Type-C連接器11的另一側，並且通過該電路板10電性連接該USB Type-C連接器11及該配置通道晶片12。更具體而言，該複數導接端子13的一端電性連接於該電路板10上，另一端分別朝下延伸並凸伸出該外殼體14之外。本實施例中，該USB Type-C連接器模組1通過該複數導接端子13的另一端電性連接於一電子裝置的主板(圖未標示)，藉以，該電子裝置可通過該USB Type-C連接器模組1而使用USB Type-C介面進行資料與電力的傳輸。

請同時參閱圖3，為本創作的第一具體實施例的連接電路圖。如圖3所示，本創作的第一具體實施例中，該USB Type-C連接器模組1主要通過該複數導接端子13插接於該主板上，並且與該主板上的一晶片組(Platform Controller Hub,PCH)2、一電力控制晶片22及一系統電源23電性連接。

該USB Type-C連接器11主要具有複數端子(以24根為例)，其中至少包含二配置通道(Configuration Channel,CC)端子。如圖3所示，本實施例中，該USB Type-C連接器的該二配置通道端子(CC1、CC2)通過該電路板10電性連接該配置通道晶片12，藉此，該配置通道晶片12可通過該二配置通道端子判斷該USB Type-C連接器要輸出USB Type-C訊號，或是輸出USB2.0訊號。

具體而言，該配置通道晶片12的一部分通過該電路板10電性連接該二配置通道端子，另一部分通過該複數導接端子13電性連接該主板上的該晶片組2。

承上所述，當該USB Type-C連接器11被一外部連接器(圖未標示)觸發時，該配置通道晶片12將該二配置通道端子的一回饋訊號傳送至該晶片組2，藉此該晶片組2可通過該回饋訊號判斷該外部連接器是否支援USB Type-C介面。並且，該晶片組2可於判斷該外部連接器支援USB Type-C介面時，發出控制指令給該配置通道晶片12，藉此該配置通道晶片12可依據該控制指令控制該USB Type-C連接器11輸出USB Type-C訊號。

反之，該晶片組2可於判斷該外部連接器不支援USB Type-C介面時(例如該外部連接器配置於一傳輸線，並且該傳輸線的另一端配置的是僅支援USB2.0介面的一USB2.0連接器)，發出另一控制指令給該配置通道晶片12，藉此該配置通道晶片12依據該另一控制指令控制該USB Type-C連接器11輸出USB2.0訊號。惟，以上所述僅為本創作的其中一具體實例，但不以此為限。

值得一提的是，若該外部連接器可支援USB Type-C介面，且該二配置通道端子的其中之一確定被該外部連接器所觸發時，該配置通道晶片12可依據該晶片組2的控制，輸出一連接電壓(Vconn)至該USB Type-C連接器11的另一該配置通道端子。

具體而言，該配置通道晶片12通過該複數導接端子13中的一第一導接端子及一第二導接端子分別電性連接該主板上的該電力控制晶片22與該晶片組2。本實施例中，該配置通道晶片12為一主動式IC，該電力控制晶片22通過該第一導接端子提供該配置通道晶片12運用所需之電力(Vcc)。並且，該配置通道晶片12通過該第二導接端子連接該晶片組2，並接受該晶片組2的控制，以於該USB Type-C連接器11需要時，通過該第一導接端子接收該電力控制晶片22提供的該連接電壓，並輸出至該USB Type-C連接器11。該連接電壓的功效屬於USB Type-C介面的公知常識，於此不再贅述。

該USB Type-C連接器11的該複數端子中還包括複數電源端子。本實施例中，該複數電源端子通過該電路板10電性連接該複數導接端子13，並且通過該複數導接端子13電性連接該主板上的該電力控制晶片22。本創作中，該電力控制晶片22還與該主板上的該系統電源23電性連接，並接收該系統電源23的電力輸出。藉此，該USB Type-C連接器11可由該電力控制晶片22接收所需的工作電壓(VBUS)，藉以對外輸出。

更具體而言，該主板的該系統電源23一般是輸出12V的電源。該電力控制晶片22係接收該系統電源23輸出的電源，並依據該USB Type-C連接器11的需求進行壓降後，再對外輸出。例如，於本實施例中，該連接電壓(Vconn)為5V，且該工作電壓(VBUS)為5V。

該USB Type-C連接器11的該複數端子中還包括複數資料端子。本實施例中，該複數資料端子通過該電路板10電性連接該複數導接端子13，並且通過該複數導接端子13直接電性連接該主板上的該晶片組2。藉此，該主板可藉由該USB Type-C連接器11與外部進行資料傳輸。

如圖3所示，本實施例中，該USB Type-C連接器 11主要是通過該複數資料端子與該晶片組2傳輸對應至USB2.0介面的正資料訊號(D+)及負資料訊號(D-)。

該USB Type-C連接器11還可通過該複數資料端子與該晶片組2傳輸兩組對應至USB3.1介面的高速傳輸正訊號(SSTx+)、高速傳輸負訊號(SSTx-)、高速接收正訊號(SSRx+)及高速接收負訊號(SSRx-)。值得一提的是，本實施例中的該晶片組2以可直接支援至少6組的USB3.1訊號埠的晶片組為例，因此該主板上不必另外設置用來進行訊號切換的晶片(一般為PCI-E訊號轉單一組USB3.1訊號的轉換晶片)，即可直接提供兩組USB3.1介面的訊號至該USB Type-C連接器模組1，以同時支援該USB Type-C連接器11上、下層所需的兩組USB3.1訊號(如圖3中所示的Tx1、Rx1(即第一組USB3.1訊號)與Tx2、Rx2(即第二組USB3.1訊號))。

另外，該USB Type-C連接器11還可通過該複數資料端子與該晶片組2傳輸對應至顯示埠(DisplayPort)介面的通道0的差分訊號(Lane0)、通道1的差分訊號(Lane1)、通道2的差分訊號(Lane2)、通道3的差分訊號(Lane3)及附屬通道的差分訊號(AUX)。如此一來，該USB Type-C連接器11可對該晶片組2提供的USB2.0訊號、USB3.1訊號以及DisplayPort訊號進行整合以構成USB Type-C的訊號，進而該USB Type-C連接器模組1可通過USB Type-C介面來與外部進行資料傳輸。

本實施例主要是將該USB Type-C連接器11與該配置通道晶片12共同設置於該USB Type-C連接器模組1中，藉此節省該主板上寶貴的配置空間，並且令該主板的線路配置可大幅簡化，進而大幅降低製造成本。

續請參閱圖4，為本創作的第二具體實施例的連接器模組立體組合圖。本創作的第二具體實施例揭露了另一USB Type-C連接器模組3，包括一電路板30、一USB Type-C連接器31、一第一晶片32、一第二晶片33、複數導接端子34及一外殼體35。

本實施例的該電路板30、該USB Type-C連接器31、該第一晶片32、該複數導接端子34及該外殼體35係與第一具體實施例中的該電路板10、該USB Type-C連接器11、該配置通道晶片12、該複數導接端子13及該外殼體14相同，於此不再贅述。

本實施例的該USB Type-C連接器模組3與前述的該USB Type-C連接器模組1的差別在於，更包括電性連接於該電路板30上的該第二晶片33。該第二晶片33通過該電路板30電性連接該USB Type-C連接器31，並且該複數導接端子34係通過該電路板30同時電性連接該USB Type-C連接器31、該第一晶片32及該第二晶片33。

參閱圖5，為本創作的第二具體實施例的連接電路圖。本實施例中，該第一晶片32係為一配置通道晶片321，並且與該USB Type-C連接器31的二配置通道端子(CC1、CC2)電性連接。本實施例中，該配置通道晶片321、該USB Type-C連接器31的二配置通道端子及複數電源端子的配置與第一具體實施例中所述者相同，於此不再贅述。

本實施例中，該USB Type-C連接器31中的該複數資料端子包括複數第一資料端子，該複數第一資料端子通過該電路板30電性連接該第二晶片33，並且第二晶片33通過該複數導接端子34連接外部電子裝置的該主板上的該晶片組2。其中，該複數第一資料端子包含複數上層端子與複數下層端子，因此如圖5所示，該USB Type-C連接器31中的該複數第一資料端子主要是通過兩條資料傳輸路徑分別連接該第二晶片33，以分別接收該晶片組2輸出的上層USB Type-C訊號與下層的USB Type-C訊號。

另外，該USB Type-C連接器31的該複數資料端子還包括複數第二資料端子。該複數第二資料端子通過該電路板30電性連接該複數導接端子34，並通過該複數導接端子34直接連接該晶片組2，藉此與該晶片組2傳輸對應至USB2.0介面的正資料訊號(D+)及負資料訊號(D-)。

具體而言，本實施例中該第二晶片33為一訊號調節晶片331。該USB Type-C連接器31的該複數第一資料端子分別通過該兩條資料傳輸路徑電性連接該訊號調節晶片331，並且該訊號調節晶片331通過該複數導接端子34電性連接該晶片組2，並與該晶片組2傳輸兩組對應至USB3.1介面的高速傳輸正訊號(SSTx+)、高速傳輸負訊號(SSTx-)、高速接收正訊號(SSRx+)及高速接收負訊號(SSRx-)，以及對應至DisplayPort介面的通道0的差分訊號(Lane0)、通道1的差分訊號(Lane1)、通道2的差分訊號(Lane2)、通道3的差分訊號(Lane3)及附屬通道的差分訊號(AUX)。

承上所述，藉此，該USB Type-C連接器模組3可通過該訊號調節晶片331對該晶片組2輸出的DisplayPort訊號與USB3.1訊號進行放大，以解決因距離太遠而導致訊號衰減的問題。同樣地，該USB Type-C連接器模組3可將所接收的訊號經由該訊號調節晶片331進行放大後，再輸出至該晶片組2。本實施例中，由於該晶片組2輸出的USB2.0訊號較無訊號衰減的問題，因此不需經由該訊號調節晶片331來進行處理。

值得一提的是，該訊號調節晶片331還通過該電路板30電性連接該配置通道晶片321。藉此，接受該配置通道晶片321的控制(該配置通道晶片321則受該晶片組2的控制)，並於需要時，由該配置通道晶片321控制該訊號調節晶片331的運作，以對該晶片組2/該USB Type-C連接器31輸出的訊號進行放大。

本實施例主要是將該USB Type-C連接器31、該配置通道晶片321及該訊號調節晶片331共同設置於該USB Type-C連接器模組3中，藉此節省該主板上寶貴的配置空間，並且令該主板的線路配置可大幅簡化。

參閱圖6，為本創作的第三具體實施例的連接電路圖。本創作的第三具體實施例揭露了又一USB Type-C連接器模組3’，具有與第二具體實施例的該USB Type-C連接器模組3相同的該電路板30、該USB Type-C連接器31、該第一晶片32、該第二晶片33、該複數導接端子34及該外殼體35，於此不再贅述。該USB Type-C連接器模組3’與圖5揭露的該USB Type-C連接器模組3的主要差異在於，該USB Type-C連接器模組3’中的該第二晶片33為一訊號切換晶片332。

更具體而言，該USB Type-C連接器模組3’主要用以連接另一電子裝置的主板(圖未標示)，並與該主板上的一晶片組2’、該電力控制晶片22、該系統電源23及一USB控制晶片24電性連接。本實施例中，該晶片組2’僅能通過PCI-E介面支援單一組的USB3.1訊號埠，因此需配合該USB控制晶片24將單埠的PCI-E訊號轉換並模擬為多埠的USB3.1訊號，並且再通過該訊號切換晶片332進行切換，以支援該USB Type-C連接器31上、下層所需的兩組USB3.1訊號。

如圖6所示，本實施例中，該USB Type-C連接器31的該複數第二資料端子係與圖5所示的實施例相同，通過該電路板30電性連接該複數導接端子34，並通過該複數導接端子34直接連接該晶片組2’，藉此與該晶片組2’傳輸對應至USB2.0介面的正資料訊號(D+)及負資料訊號(D-)。

該USB Type-C連接器31的該複數第一資料端子則分別通過上述該兩條資料傳輸路徑電性連接該訊號切換晶片332，並且該訊號切換晶片332的部分腳位通過該複數導接端子34電性連接該主板上的該USB控制晶片24，藉此，通過該訊號切換晶片332及該USB控制晶片24來與該晶片組2’傳輸兩組對應至USB3.1介面的高速傳輸正訊號(SSTx+)、高速傳輸負訊號(SSTx-)、高速接收正訊號(SSRx+)及高速接收負訊號(SSRx-)，即，圖6所示的Tx1、Rx1(第一組USB3.1訊號)與Tx2、Rx2(第二組USB3.1訊號)。

另外，該訊號切換晶片332的其他腳位通過該複數導接端子34直接電性連接該晶片組2’，並與該晶片組2’傳輸對應至DisplayPort介面的通道0的差分訊號(Lane0)、通道1的差分訊號(Lane1)、通道2的差分訊號(Lane2)、通道3的差分訊號(Lane3)及附屬通道的差分訊號(AUX)。

值得一提的是，該訊號切換晶片332的其中一腳位還通過該電路板30電性連接該配置通道晶片321。藉此，接受該配置通道晶片321的控制(該配置通道晶片321則受該晶片組2’的控制)，並於需要時，由該配置通道晶片321控制該訊號切換晶片332的運作，以對該USB控制晶片24輸出的第一組USB3.1訊號(Tx1、Rx1)以及第二組USB3.1訊號(Tx2、Rx2)進行切換(分別對應至該USB Type-C連接器31的上層訊號與下層訊號)。

更具體地，該晶片組2’由該配置通道晶片321接收該二配置通道端子(CC1、CC2)的回饋訊號，並藉此判斷該USB Type-C連接器31被觸發的是上層的十二根端子還是下層的十二根端子。並且，該晶片組2’依據判斷結果發出一控制訊號至該配置通道晶片321以控制該訊號切換晶片332的運作，令該訊號切換晶片332切換該二組USB3.1訊號的其中之一(經由該兩條資料傳輸路徑的其中之一)並輸出至該USB Type-C連接器31。

本實施例主要是將該USB Type-C連接器31、該配置通道晶片321及該訊號切換晶片332共同設置於該USB Type-C連接器模組3’中，藉此節省該主板上寶貴的配置空間，並且令該主板的線路配置可大幅簡化。

續請參閱圖7，為本創作的第四具體實施例的連接電路圖。圖7揭露了再一USB Type-C連接器模組3”，與前述的該USB Type-C連接器模組3及3’的差別在於，該USB Type-C連接器模組3”中的該第二晶片33為同時具備訊號調節功能以及訊號切換功能的一訊號調節/切換晶片 333。

本實施例中，該USB Type-C連接器31的該複數第二資料端子係與圖5、圖6所示的實施例相同，通過該電路板30電性連接該複數導接端子34，並通過該複數導接端子34直接連接該晶片組2’，藉此與該晶片組2’傳輸對應至USB2.0介面的正資料訊號(D+)及負資料訊號(D-)。

該USB Type-C連接器31的該複數第一資料端子則分別通過該電路板30電性連接該訊號調節/切換晶片333。更具體而言，該複數第一資料端子包括複數上層端子與複數下層端子，並且分別通過上述該兩條資料傳輸路徑連接該訊號調節/切換晶片333。

該訊號調節/切換晶片333的部分腳位通過該複數導接端子34直接連接該主板上的該晶片組2’，並與該晶片組2’傳輸對應至DisplayPort介面的通道0的差分訊號(Lane0)、通道1的差分訊號(Lane1)、通道2的差分訊號(Lane2)、通道3的差分訊號(Lane3)及附屬通道的差分訊號(AUX)。

另外，該訊號調節/切換晶片333的其他腳位還通過該複數導接端子34連接該主板上的該USB控制晶片24，藉此，通過該訊號調節/切換晶片333及該USB控制晶片24來與該晶片組2’傳輸兩組對應至USB3.1介面的高速傳輸正訊號(SSTx+)、高速傳輸負訊號(SSTx-)、高速接收正訊號 (SSRx+)及高速接收負訊號(SSRx-)，即，圖7中所示的Tx1、Rx1(第一組USB3.1訊號)與Tx2、Rx2(第二組USB3.1訊號)。

值得一提的是，該訊號調節/切換晶片333的其中一腳位還通過該電路板30電性連接該配置通道晶片321。藉此，接受該配置通道晶片321的控制(該配置通道晶片321則受該晶片組2’的控制)，並於需要時，由該配置通道晶片321控制該訊號調節/切換晶片333的運作，以對該USB控制晶片24輸出的第一組USB3.1訊號(Tx1、Rx1)以及第二組USB3.1訊號(Tx2、Rx2)進行切換，以及對該晶片組2’/該USB Type-C連接器31輸出的訊號進行放大。換句話說，本實施例中的該訊號調節/切換晶片333為前述實施例中的該訊號調節晶片331與該訊號切換晶片332的整合，並且運用於僅能通過PCI-E介面支援單一組的USB3.1訊號埠的該晶片組2’。

本實施例主要是將該USB Type-C連接器31、該配置通道晶片321以及同時具備訊號調節功能和訊號切換功能的該訊號調節/切換晶片333共同設置於該USB Type-C連接器模組3”中，藉此節省該主板上寶貴的配置空間，並且令該主板的線路配置可大幅簡化。

以上所述者，僅為本創作之一較佳實施例之具體說明，非用以侷限本創作之專利範圍，其他任何等效變換均應俱屬後述之申請專利範圍內。