CN104917156A - 一种头戴式显示器、电子设备的保护电路和电路保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种头戴式显示器、电子设备的保护电路和电路保护方法，该保护电路包括：第一二极管D1的正极与第一电阻R1的一端相连；第一二极管D1的负极与第二二极管D2的负极以及第三电阻R3的一端相连；第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端相连；第二电阻R2的另一端与第三电阻R3的另一端均接地；其中，第一二极管D1具有特定的漏电流特性。本发明提供的技术方案，通过优化二极管的选择，实现了电子设备的自动保护，无需额外线路，架构简单、成本低，可实施性强。将此方案应用于头戴式显示设备，进一步保护了设备和使用者，消除安全隐患，符合头戴式显示设备的使用需求。

Description

一种头戴式显示器、电子设备的保护电路和电路保护方法

技术领域

本发明涉及可视设备技术领域，尤其涉及一种头戴式显示器、电子设备的保护电路和电路保护方法。

背景技术

为了保护电子设备和使用电子设备的消费者，电子设备的保护电路应用较广，保护电路主要针对电子设备由于短路或开路等电路异常而导致温度异常上升的状况，在温度上升到预设值时控制电子设备自动断电。现有技术中，电子设备的保护电路往往使用温度保护芯片，但是由于温度保护芯片价格较高，且会增加保护电路整体的架构复杂度，现有的实现电子设备的保护电路的方案存在成本高且可实施性差等缺陷。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种头戴式显示器、电子设备的保护电路和电路保护方法，以解决上述问题或者至少部分地解决上述问题。

依据本发明的一个方面，提供了一种电子设备的保护电路，该保护电路包括：第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；

第一二极管D1的正极与第一电阻R1的一端相连；

第一二极管D1的负极与第二二极管D2的负极以及第三电阻R3的一端相连；

第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端相连；

第二电阻R2的另一端与第三电阻R3的另一端均接地；

第一二极管D1与第一电阻R1的公共连接端作为第一端口，用于与电子设备的电源按键输入端相连；

第一二极管D1、第二二极管D2以及第三电阻R3的公共连接端作为第二端口，用于与电子设备的MCU芯片的供电芯片的使能端相连；

第二二极管D2的正极作为第三端口，用于与电子设备的MCU芯片的IO口相连；

第一电阻R1与第二电阻R2的公共连接端作为第四端口，用于与电子设备的MCU芯片的侦测口相连；电子设备的MCU芯片在其侦测口接收到不小于响应阈值的信号后执行保护操作；

其中，第一二极管D1产生的漏电流随温度升高而增大，在预设温度T时漏电流为I_T，I_T×R2大于等于电子设备的MCU芯片的侦测口的响应阈值。

可选地，电子设备的MCU芯片在其侦测口接收到不小于响应阈值的信号后执行关机操作。

可选地，电子设备的MCU芯片在其侦测口接收到不小于响应阈值的信号后执行报警操作。

可选地，该保护电路进一步包括：电容C1；

电容C1的一端与第一二极管D1、第二二极管D2以及第三电阻R3的公共连接端相连；电容C1的另一端接地。

可选地，电子设备的MCU芯片的侦测口包括：MCU芯片的管脚或MCU芯片上的器件。

可选地，第一电阻R1与第二电阻R2满足如下条件：与电源电压的乘积大于等于电子设备的MCU芯片的侦测口的响应阈值。

依据本发明的另一个方面，提供了一种头戴式显示器，该头戴式显示器包括如上任一项所述的电子设备的保护电路，该保护电路实现头戴式显示器的电路保护操作。

依据本发明的又一个方面，提供了一种头戴显示器的电路保护方法，该方法包括：

根据二极管的漏电特性选取第一二极管D1，其中，该第一二极管D1产生的漏电流随温度升高而增大，在预设温度T时漏电流为I_T，I_T×R2大于等于头戴显示器的MCU芯片的侦测口的响应阈值；

利用选取的第一二极管D1，通过如下方式建立保护电路：

将第一二极管D1的正极与第一电阻R1的一端相连；将第一二极管D1的负极与第二二极管D2的负极以及第三电阻R3的一端相连；将第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端相连；将第二电阻R2的另一端与第三电阻R3的另一端均接地；将第一二极管D1与第一电阻R1的公共连接端作为第一端口，与头戴显示器的电源按键输入端相连；将第一二极管D1、第二二极管D2以及第三电阻R3的公共连接端作为第二端口，与头戴显示器的MCU芯片的供电芯片的使能端相连；将第二二极管D2的正极作为第三端口，与头戴显示器的MCU芯片的IO口相连；将第一电阻R1与第二电阻R2的公共连接端作为第四端口，与头戴显示器的MCU芯片的侦测口相连；

当头戴显示器的MCU芯片在其侦测口接收到不小于响应阈值的信号后，执行保护操作。

可选地，当头戴显示器的MCU芯片在其侦测口接收到不小于响应阈值的信号后，执行保护操作包括：当头戴显示器的MCU芯片在其侦测口接收到不小于响应阈值的信号后，执行关机操作；或者，当头戴显示器的MCU芯片在其侦测口接收到不小于响应阈值的信号后，执行报警操作。

可选地，该方法进一步包括：将电容C1的一端与第一二极管D1、第二二极管D2以及第三电阻R3的公共连接端相连；将电容C1的另一端接地。

由上述可知，本发明针对现有技术中存在的温度保护芯片价格较高、架构复杂、成本高等缺陷，提出了一种电路保护方案，在实现自锁功能的电路的基础上，通过优化二极管的选择，进一步实现了在电路发生异常情况后温度上升到预设值时MCU芯片的自动保护，无需额外线路，架构简单、成本低，可实施性强。将此方案应用于头戴式显示设备，进一步保护了设备和使用者，消除安全隐患，符合头戴式显示设备的使用需求。

附图说明

图1示出了根据本发明一个实施例的一种电子设备的保护电路的电路图；

图2示出了根据本发明一个实施例的一种二极管的漏电流特性图；

图3示出了根据本发明一个实施例的一种头戴式显示器的示意图；

图4示出了根据本发明一个实施例的一种头戴显示器的电路保护方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1示出了根据本发明一个实施例的一种电子设备的保护电路的电路图。如图1所示，该保护电路包括：第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和电容C1。

第一二极管D1的正极与第一电阻R1的一端相连；第一二极管D1的负极与第二二极管D2的负极、第三电阻R3的一端以及电容C1的一端相连；第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端相连；第二电阻R2的另一端、第三电阻R3和电容C1的另一端均接地。

在本实施例中，第一二极管D1与第一电阻R1的公共连接端作为第一端口P1，用于与电子设备的电源按键输入端相连；其中，第一端口P1用于与电子设备的电源按键输入端相连是指：第一端口P1用于与电子设备的电源按键的一端相连，电源按键的另一端与电源相连；当电源按键被按下时，第一端口P1电压变高，当电源按键弹起时，第一端口P1电压变低。第一二极管D1、第二二极管D2、第三电阻R3以及电容C1的公共连接端作为第二端口P2，用于与电子设备的MCU芯片的供电芯片的使能端相连；其中，电子设备的MCU芯片的供电芯片的使能端电压默认为低，当该供电芯片的使能端电压变高时，供电芯片对MCU进行供电。第二二极管D2的正极作为第三端口P3，用于与电子设备的MCU芯片的IO口相连；其中，该MCU芯片的IO口在MCU芯片上电后输出高电平。第一电阻R1与第二电阻R2的公共连接端作为第四端口P4，用于与电子设备的MCU芯片的侦测口相连；其中，电子设备的MCU芯片的侦测口是指MCU芯片的管脚或MCU芯片上的器件，电子设备的MCU芯片在其侦测口接收到不小于响应阈值的信号后执行保护操作，具体地，本实施例中电子设备的MCU芯片在其侦测口接收到不小于响应阈值的信号后执行关机操作；在本发明的其他实施例中，电子设备的MCU芯片在其侦测口接收到不小于响应阈值的信号后还可以执行报警操作。

图2示出了根据本发明一个实施例的一种二极管的漏电流特性图，如图2所示，横坐标表示施加在二极管上的反向电压，纵坐标表示二极管的漏电流，在反向电压不变的情况下，二极管的漏电流随温度升高而增大。利用该二极管的漏电流特性，选取具有合适漏电流特性的二极管，作为图1所示的保护电路中的第一二极管D1。满足以下条件：漏电流随温度升高而增大，在预设温度T时漏电流为I_T，I_T×R2大于等于电子设备的MCU芯片的侦测口的响应阈值。其中，从图1所示的电路图中可以看出，在电子设备正常工作状态下，施加第一二极管D1上的反向电压基本不变，因此本实施例中无需考虑反向电压，仅仅关注第一二极管D1的漏电流与温度的关系。

基于上述电路元件及其连接关系，图1所示的电子设备的保护电路的工作原理如下：

当电子设备的电源按键被按下时，第一端口P1电压变高，经过第一二极管D1和第三电阻R3，使得第二端口P2电压变高，电子设备的MCU芯片的供电芯片的使能端电压变高，供电芯片对MCU芯片进行供电，MCU芯片上电后IO口输出高电平，使得第三端口P3电压变高，经过第二二极管D2和第三电阻R3，第三端口P3的高电平使得第二端口P2在电源按键已经弹起的情况下能够保持高电平，从而达到持续对MCU芯片供电的目的，进而使得电子设备保持正常工作状态，即实现了自锁功能；当电子设备的电源按键再次被按下时，第一端口P1电压变高，使得第四端口P4电压也变高，导致电子设备的MCU芯片的侦测口电压也变高。此时，第四端口P4的电压与第一端口P1的电压的关系为：其中，在电源按键被按下时，第一端口P1的电压值等于电源电压；可见，第一电阻R1和第二电阻R2为分压电阻，通过调节第一电阻R1和第二电阻R2的值可以控制第四端口P4的电压的分配，设MCU芯片的侦测口的响应阈值为V_th，通过调节第一电阻R1和第二电阻R2的值使得V_P4≥V_th，则电子设备的MCU芯片在其侦测口接收该高电压后执行关机操作，进而使得电子设备停止工作。需要说明的是，本实施例中经过设置令电子设备的MCU芯片对其侦测口所接收到的信号的检测具有一定延迟，是在电子设备的正常工作状态下进行的，因此前文所述的开机操作中不涉及到对MCU芯片的侦测口的检测。

进一步地，在电子设备的工作状态中，如果电路发生短路或开路等异常状况，用户往往无法得知从而不能通过控制电子设备的电源按键来进行关机操作，此时，图1所示的电子设备的保护电路通过以下过程实施电路保护：由于电路异常往往会导致温度的异常上升，当温度升高时，图1所示的电子设备的保护电路中的第一二极管D1的漏电流会随温度升高而增大，当温度升高到预设温度T时，第一二极管D1的漏电流为I_T，该漏电流I_T流经第一电阻R1和第二电阻R2，第四端口的电压变为：V_P4＝I_T×R2，由上文可知本实施例中所选取的第一二极管D1的漏电流符合：I_T×R2≥V_th，即此时第四端口P4的电压大于等于电子设备的MCU芯片的侦测口的响应阈值，电子设备的MCU芯片检测到该信号时，执行MCU芯片的关机操作，第三端口P3电压变低，使得第二端口P2电压变低，供电芯片停止供电，最终导致电子设备停止工作。

图3示出了根据本发明一个实施例的一种头戴式显示器的示意图，如图3所示，该头戴式显示器300包括电子设备的保护电路310，该电子设备的保护电路310如上文图1中所示的电子设备的保护电路，用于实现头戴式显示器300的电路保护操作。在此不再赘述。

图4示出了根据本发明一个实施例的一种头戴显示器的电路保护方法的流程图。如图4所示，该方法包括：

步骤S410，根据二极管的漏电特性选取第一二极管D1。

本步骤中，所选取的第一二极管D1满足条件：该第一二极管D1产生的漏电流随温度升高而增大，在预设温度T时漏电流为I_T，I_T×R2大于等于头戴显示器的MCU芯片的侦测口的响应阈值。

步骤S420，利用选取的第一二极管D1，通过特定方式建立保护电路。

本步骤中，通过特定方式建立保护电路具体为：将第一二极管D1的正极与第一电阻R1的一端相连；将第一二极管D1的负极与第二二极管D2的负极以及第三电阻R3的一端相连；将第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端相连；将第二电阻R2的另一端与第三电阻R3的另一端均接地；将第一二极管D1与第一电阻R1的公共连接端作为第一端口，与头戴显示器的电源按键输入端相连；将第一二极管D1、第二二极管D2以及第三电阻R3的公共连接端作为第二端口，与头戴显示器的MCU芯片的供电芯片的使能端相连；将第二二极管D2的正极作为第三端口，与头戴显示器的MCU芯片的IO口相连；将第一电阻R1与第二电阻R2的公共连接端作为第四端口，与头戴显示器的MCU芯片的侦测口相连。

步骤S430，当头戴显示器的MCU芯片在其侦测口接收到不小于响应阈值的信号后，执行保护操作。

可见，图4所示的方法通过优化第一二极管的选择，实现自锁功能的电路的基础上，进一步实现了头戴式显示器中电路发生异常情况后MCU芯片的自动保护，即实现了对头戴式显示器的自动保护。本方案无需额外线路，架构简单、成本低，可实施性强。

在本发明的一个实施例中，步骤S430当头戴显示器的MCU芯片在其侦测口接收到不小于响应阈值的信号后，执行保护操作包括：当头戴显示器的MCU芯片在其侦测口接收到不小于响应阈值的信号后，执行关机操作；或者，当头戴显示器的MCU芯片在其侦测口接收到不小于响应阈值的信号后，执行报警操作。

在本发明的一个实施例中，图4所示的方法在步骤S420建立保护电路的过程中进一步包括：将电容C1的一端与第一二极管D1、第二二极管D2以及第三电阻R3的公共连接端相连；将电容C1的另一端接地。本实施例中，通过电容C1使得第四端口的输出电压更加稳定。

图4所示的电路保护方法的具体实施例与图1所示保护电路的各实施例相对应，上文中已详细说明，在此不再赘述。

综上所述，本发明针对现有技术中存在的温度保护芯片价格较高、架构复杂、成本高等缺陷，提出了一种电路保护方案，在实现自锁功能的电路的基础上，通过优化二极管的选择，进一步实现了在电路发生异常情况后温度上升到预设值时MCU芯片的自动断电，无需额外线路，架构简单、成本低，可实施性强。将此方案应用于头戴式显示设备，进一步保护了设备和使用者，消除安全隐患，符合头戴式显示设备的使用需求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电子设备的保护电路，其特征在于，该保护电路包括：第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；

第一二极管D1的正极与第一电阻R1的一端相连；

第一二极管D1的负极与第二二极管D2的负极以及第三电阻R3的一端相连；

第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端相连；

第二电阻R2的另一端与第三电阻R3的另一端均接地；

第一二极管D1与第一电阻R1的公共连接端作为第一端口，用于与电子设备的电源按键输入端相连；

第一二极管D1、第二二极管D2以及第三电阻R3的公共连接端作为第二端口，用于与电子设备的MCU芯片的供电芯片的使能端相连；

第二二极管D2的正极作为第三端口，用于与电子设备的MCU芯片的IO口相连；

第一电阻R1与第二电阻R2的公共连接端作为第四端口，用于与电子设备的MCU芯片的侦测口相连；电子设备的MCU芯片在其侦测口接收到不小于响应阈值的信号后执行保护操作；

其中，第一二极管D1产生的漏电流随温度升高而增大，在预设温度T时漏电流为I_T，I_T×R2大于等于电子设备的MCU芯片的侦测口的响应阈值。

2.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，电子设备的MCU芯片在其侦测口接收到不小于响应阈值的信号后执行关机操作。

3.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，电子设备的MCU芯片在其侦测口接收到不小于响应阈值的信号后执行报警操作。

4.如权利要求2或3所述的保护电路，其特征在于，该保护电路进一步包括：电容C1；

电容C1的一端与第一二极管D1、第二二极管D2以及第三电阻R3的公共连接端相连；电容C1的另一端接地。

5.如权利要求4所述的保护电路，其特征在于，电子设备的MCU芯片的侦测口包括：MCU芯片的管脚或MCU芯片上的器件。

6.如权利要求5所述的保护电路，其特征在于，第一电阻R1与第二电阻R2满足如下条件：与电源电压的乘积大于等于电子设备的MCU芯片的侦测口的响应阈值。

7.一种头戴式显示器，其特征在于，该头戴式显示器包括如权利要求1-6中任一项所述的电子设备的保护电路，该保护电路实现头戴式显示器的电路保护操作。

8.一种头戴显示器的电路保护方法，其特征在于，该方法包括：

根据二极管的漏电特性选取第一二极管D1，其中，该第一二极管D1产生的漏电流随温度升高而增大，在预设温度T时漏电流为I_T，I_T×R2大于等于头戴显示器的MCU芯片的侦测口的响应阈值；

利用选取的第一二极管D1，通过如下方式建立保护电路：

将第一二极管D1的正极与第一电阻R1的一端相连；将第一二极管D1的负极与第二二极管D2的负极以及第三电阻R3的一端相连；将第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端相连；将第二电阻R2的另一端与第三电阻R3的另一端均接地；将第一二极管D1与第一电阻R1的公共连接端作为第一端口，与头戴显示器的电源按键输入端相连；将第一二极管D1、第二二极管D2以及第三电阻R3的公共连接端作为第二端口，与头戴显示器的MCU芯片的供电芯片的使能端相连；将第二二极管D2的正极作为第三端口，与头戴显示器的MCU芯片的IO口相连；将第一电阻R1与第二电阻R2的公共连接端作为第四端口，与头戴显示器的MCU芯片的侦测口相连；

当头戴显示器的MCU芯片在其侦测口接收到不小于响应阈值的信号后，执行保护操作。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，当头戴显示器的MCU芯片在其侦测口接收到不小于响应阈值的信号后，执行保护操作包括：当头戴显示器的MCU芯片在其侦测口接收到不小于响应阈值的信号后，执行关机操作；或者，当头戴显示器的MCU芯片在其侦测口接收到不小于响应阈值的信号后，执行报警操作。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

将电容C1的一端与第一二极管D1、第二二极管D2以及第三电阻R3的公共连接端相连；将电容C1的另一端接地。