圖2為本發(fā)明實(shí)施例的電源切換模塊和信號切換模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖。其中，電源切換模塊20包括:MOS管Q1、三極管Q2、電阻R2、電阻R3、電阻R4、M0S管Q3、三極管Q4、電阻R5、電阻R6和電阻R7。
[0065]信號切換模30包括:高速切換開關(guān)SWl和電阻Rl。在一個(gè)實(shí)施例中，高速切換開關(guān)SWl包括8個(gè)引腳，分別為:第一輸入引腳(HSD1 +引腳)、第二輸入引腳(HSD1-引腳)、第三輸入引腳(HSD2+引腳)、第四輸入引腳(HSD2-引腳)、選擇輸入引腳(SEL引腳)、輸出使能引腳(0E引腳)、第一總線數(shù)據(jù)引腳(D+引腳)和第二總線數(shù)據(jù)引腳(D-引腳)。
[0066]傳輸接口40包括電源引腳、第一數(shù)據(jù)引腳、第二數(shù)據(jù)引腳和接地引腳。
[0067]在本發(fā)明的實(shí)施例中，正面引腳11和反面引腳12的結(jié)構(gòu)相同，均包括:接地引腳、數(shù)據(jù)正極功能引腳、數(shù)據(jù)負(fù)極功能引腳和電源引腳。
[0068]參見圖2，正面引腳11的電源引腳(VBUS1引腳)與MOS管Ql的漏極連接。正面引腳11的數(shù)據(jù)正極功能引腳(Dl +引腳)與高速切換開關(guān)的第一輸入引腳連接。正面引腳11的數(shù)據(jù)負(fù)極功能引腳(Dl-引腳)與高速切換開關(guān)的第二輸入引腳(HSD1-引腳)連接。
[0069]負(fù)面引腳12的電源引腳(VBUS2引腳)與MOS管Q3的漏極連接。負(fù)面引腳12的數(shù)據(jù)正極功能引腳(D2+引腳)與高速切換開關(guān)的第三輸入引腳(HSD2+引腳)連接。負(fù)面引腳12的的數(shù)據(jù)負(fù)極功能引腳(D2-引腳)與高速切換開關(guān)的第四輸入引腳(HSD2-引腳)連接。
[0070]高速切換開關(guān)的選擇輸入引腳(SEL引腳)與三極管Q4的基極連接。高速切換開關(guān)的輸出使能引腳(0E引腳)通過電阻Rl接地。
[0071]MOS管Ql的源極與傳輸接口 40的電源引腳連接。MOS管Ql的源極還經(jīng)電阻R4與三極管Q2的集電極連接。
[0072]三極管Q2的發(fā)射極接地，以及經(jīng)電阻R3與三極管Q2的基極連接。電阻R2的一端與三極管Q2的基極連接，另一端與正面引腳2的電源引腳(VBUS1引腳)連接。
[0073 ] MOS管Q3的源極與傳輸接口 40的電源引腳連接JOS管Q3的源極還經(jīng)電阻R7與三極管Q4的集電極連接。
[0074]三極管Q4的發(fā)射極接地，以及經(jīng)電阻R6與三極管Q4的基極連接。電阻R5的一端與三極管Q4的基極連接，另一端與負(fù)面引腳3的電源引腳(VBUS2引腳)連接。
[0075]高速切換開關(guān)的第一總線數(shù)據(jù)引腳(D+引腳)與傳輸接口40的第一數(shù)據(jù)引腳連接。第二總線數(shù)據(jù)引腳(D-引腳)與傳輸接口 40的第二數(shù)據(jù)引腳連接。傳輸接口 40的接地引腳與地連接。
[0076]在本發(fā)明的實(shí)施例中，高速切換開關(guān)的帶寬超過USB信號最高帶寬要求。高速切換開關(guān)的CE引腳為使能引腳，一直處于接地狀態(tài)。
[0077]在一個(gè)實(shí)施例中，電源電壓為5V。
[0078]本發(fā)明實(shí)施例的信號切換電路的工作原理為:
[0079]正插即使用面為正面引腳11時(shí):插頭引腳與母座電性連接后，電壓經(jīng)過串聯(lián)的電阻R2和R3后分壓，三極管Q2導(dǎo)通。MOS管Ql的柵極電壓接近0V，M0S管Ql導(dǎo)通，VBUSl的電壓接入。此時(shí)，VBUS2處于背面接觸到母座的金屬接地外殼，VBUS2電壓為0V，三極管Q4的基極電壓為0V，三極管Q4斷開，MOS管Q3柵極電壓由傳輸接口40的電源引腳上的電壓決定。由于，VBUSl已經(jīng)導(dǎo)通，所以傳輸接口 40的電源引腳的電壓為5V，M0S管Q3的柵極電壓為高，MOS管Q3截止，從而避免了傳輸接口 40的電源引腳出現(xiàn)短路。
[0080]此外，由于三極管Q4的基極電壓為0V(即為低電平時(shí))，按照SWL引腳的邏輯，高速切換開關(guān)進(jìn)行切換，以使第一總線數(shù)據(jù)引腳(D+引腳)與第一輸入引腳連接，使第二總線數(shù)據(jù)引腳(D-引腳)與第三輸入引腳連接，即導(dǎo)通正面引腳11的通路，和電源切換邏輯一致，從而也達(dá)到了切換目的，同時(shí)可避免反面引腳的信號(D2+、D2-的信號)此時(shí)接到母座金屬接地外殼而引起短路的問題。
[0081]反插即使用面為反面引腳12時(shí):電壓經(jīng)過串聯(lián)的電阻R5和R6后分壓，三極管Q4導(dǎo)通。MOS管Q3的柵極電壓接近0V，M0S管Q3導(dǎo)通，VBUS2的電壓接入。此時(shí)，VBUSl處于背面接觸到母座的金屬接地外殼，VBUSl電壓為0V，三極管Q2的基極電壓為0V，三極管Q2斷開，MOS管Ql柵極電壓由傳輸接口40的電源引腳上的電壓決定。由于，VBUS2已經(jīng)導(dǎo)通，所以傳輸接口40的電源引腳的電壓為5V，M0S管Ql的柵極電壓為高，MOS管Ql截止，從而避免了傳輸接口 40的電源引腳出現(xiàn)短路。
[0082]此外，由于三極管Q4的基極電壓為高電平，按照SWL引腳的邏輯，高速切換開關(guān)進(jìn)行切換，以使第一總線數(shù)據(jù)引腳(D+引腳)與第二輸入引腳連接，使第二總線數(shù)據(jù)引腳(D-引腳)與第四輸入引腳連接，即導(dǎo)通反面引腳12的通路，和電源切換邏輯一致，從而也達(dá)到了切換目的，同時(shí)可避免正面引腳的信號(D1 +、D1-的信號)此時(shí)接到母座金屬接地外殼而引起短路的問題。
[0083]在本發(fā)明的實(shí)施例中，三極管Q2和Q4為NPN型，基極電壓為高則導(dǎo)通。而MOS管Ql和Q3為P型，柵極電壓為低導(dǎo)通。
[0084]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的高速切換開關(guān)為高速雙通道信號切換開關(guān)。本發(fā)明實(shí)施例的高速切換開關(guān)的切換邏輯為:SEL引腳未連接或?yàn)榭眨琌E引腳為高電平，則該高速切換開關(guān)處于未聯(lián)通狀態(tài)(disconnected) ;SEL引腳為低電平，且OE引腳為低電平，則該高速切換開關(guān)的Dl+引腳與傳輸接口的D+引腳連通，Dl-引腳與傳輸接口的D-引腳連通;SEL引腳為高電平，且OE引腳為低電平，則該高速切換開關(guān)的D2+引腳與傳輸接口的D+引腳連通，D2-弓丨腳與傳輸接口的D-引腳連通。
[0085]應(yīng)理解，本發(fā)明的上述實(shí)施例中正面引腳和反面引腳均包括4個(gè)引腳，而當(dāng)正面引腳和反面引腳的引腳數(shù)大于4時(shí)，可在電源切換模塊中增加一組或多組MOS管、三極管、電阻，并選用相適應(yīng)的高速切換開關(guān)即可實(shí)現(xiàn)對4個(gè)以上引腳的正反插的支持。
[0086]參見圖3，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種USB插頭，用于與設(shè)備的母座相連接，以進(jìn)行功率信號和/或數(shù)據(jù)信號的傳輸。具體的，本發(fā)明實(shí)施例的USB插頭包括:電路板I，以及設(shè)置于電路板I上的切換模塊2和插頭引腳1。
[0087]插頭引腳10包括正面引腳11和反面引腳12，用于進(jìn)行USB信號的傳輸。
[0088]切換模塊2用于根據(jù)引腳部分的插接方向，導(dǎo)通相應(yīng)的信號傳輸通道。具體的，切換模塊2包括電源切換模塊20和信號切換模塊30。電源切換模塊20用于導(dǎo)通正面引腳11或反面引腳12的功率信號傳輸通路。信號切換模塊30用于導(dǎo)通正面引腳11或反面引腳12的數(shù)據(jù)信號傳輸通路。
[0089]參見圖3，在硬件結(jié)構(gòu)上，插頭引腳10包括設(shè)置于電路板的一端的兩側(cè)面的正面引腳11與反面引腳12。切換模塊設(shè)置于電路板I上遠(yuǎn)離插頭引腳的一端。
[0090]參見圖3，正面引腳11與反面引腳12的結(jié)構(gòu)相同，兩者關(guān)于電路板I呈對稱結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的本實(shí)施例中，正面引腳11與反面引腳12均包含電源引腳、數(shù)據(jù)正極功能引腳、數(shù)據(jù)負(fù)極功能引腳以及接地引腳。
[0091]應(yīng)理解，正面引腳11與反面引腳12的構(gòu)造還可根據(jù)不同的需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如，可以增加引腳的數(shù)量或減少引腳的數(shù)量。
[0092]在一個(gè)實(shí)施例中，正面引腳11與反面引腳12引腳上面鍍有耐磨的金屬層，從而增加其耐磨度。
[0093]應(yīng)理解，在本發(fā)明的實(shí)施例中，正面和背面為相對的。例如，正面引腳可理解為USB插頭插入母座時(shí)，朝上的面，則反面引腳即為朝下的面。
[0094]應(yīng)理解，圖3僅示出了 USB插頭的部分硬件結(jié)構(gòu)，USB插頭還包括相適應(yīng)的殼體、支架等等結(jié)構(gòu)，圖3中未示出。
[0095]本發(fā)明實(shí)施例的USB插頭采用上述實(shí)施例信號切換電路以實(shí)現(xiàn)正反插時(shí)，信號的切換，其具體的電路構(gòu)成和原理參見上述實(shí)施例，在此不再贅述。
[0096]本發(fā)明實(shí)施例的USB插頭在插入母座時(shí)，正插和反插均可，無需區(qū)分正反面，方便用戶的使用。
[0097]參見圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的USB插頭的硬件結(jié)構(gòu)示意圖，其包括電路板1、正面引腳11、反面引腳12、殼體4、支架5、外殼6以及指示燈7。
[0098]電路板I大致為長方形結(jié)構(gòu)，其一端的兩側(cè)面分別設(shè)置有正面引腳11與反面引腳12，電路板I上遠(yuǎn)離正面引腳11、反面引腳12的一端設(shè)置有切換模塊(圖4中未標(biāo)號)。該正面引腳11與反面引腳12的結(jié)構(gòu)相同，兩者關(guān)于電路板I呈對稱結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中，正面引腳11與反面引腳12均包含接地引腳、數(shù)據(jù)正極功能引腳、數(shù)據(jù)負(fù)極功能引腳和電源引腳。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，正面引腳11與反面引腳12的構(gòu)造可根據(jù)不同的需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如，增加或減少引腳的數(shù)量。
[0099]參見圖4、圖5以及圖6，殼體4包覆在電路板I的一端，正面引腳11與反面引腳12分別外露于殼體4的兩側(cè)面，以實(shí)現(xiàn)與母座的連接。該殼體4包括殼體本體41、安裝槽42、插接孔43、滑接部44、卡接部45以及限位部46。其中