CN106992492A - 一种过流保护电路、电源接口及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电源技术领域，公开了一种过流保护电路、电源接口及移动终端，该电路包括：积分电路、电压取样电路、场效应管Q1、场效应管Q2和分压电阻R1，其中，积分电路的输入端与电源系统及场效应管Q1的漏极连接在一起，积分电路的输出端与场效应管Q1的栅极及分压电阻R1的一端连接在一起，场效应管Q1的源极与负载系统及电压取样电路的输入端连接在一起，分压电阻R1的另一端与场效应管Q2的源极连接，电压取样电路的输出端与场效应管Q2的栅极连接，场效应管Q2的漏极接地，通过积分电路和场效应管，在保证负载能力的同时，实现快速过流保护功能，避免电源系统因负载系统的短路或过流而工作异常。

Description

一种过流保护电路、电源接口及移动终端

技术领域

本发明涉及电源技术领域，更具体地说，涉及一种过流保护电路、电源接口及移动终端。

背景技术

目前，智能手机多用Type-C接口，相比之前的Micro接口稍微复杂，引脚更多，但市面上有些Type-C数据线偷工减料，质量并不可靠，在插拔或摇晃过程中可能会导致电源短路，有些平台启动保护的时间超过10μS，在电源短路情况下，会导致系统关机。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种过流保护电路、电源接口及移动终端，通过积分电路和场效应管，在保证负载能力的同时，实现快速过流保护功能，避免电源系统因负载系统的短路或过流而工作异常。

为实现上述目的，本发明提供的一种过流保护电路，包括：积分电路CT1、电压取样电路RT1、场效应管Q1、场效应管Q2和分压电阻R1，其中，所述积分电路CT1的输入端与电源系统及所述场效应管Q1的漏极连接在一起，所述积分电路CT1的输出端与所述场效应管Q1的栅极及分压电阻R1的一端连接在一起，所述场效应管Q1的源极与负载系统及所述电压取样电路RT1的输入端连接在一起，所述分压电阻R1的另一端与所述场效应管Q2的源极连接，所述电压取样电路RT1的输出端与所述场效应管Q2的栅极连接，所述场效应管Q2的漏极接地。

可选地，所述积分电路CT1包括电阻R2和电容C1，所述电阻R2的一端作为积分电路CT1的输入端，所述电阻R2的另一端与所述电容C1的一端连接并作为积分电路CT1的输出端，所述电容C1的另一端接地。

可选地，所述电压取样电路RT1包括电阻R3和电阻R4，所述电阻R3的一端作为电压取样电路RT1的输入端，所述电阻R3的另一端与所述电阻R4的一端连接并作为电压取样电路RT1的输出端，所述电阻R4的另一端接地。

可选地，所述场效应管Q1为P沟道场效应管；所述场效应管Q1的源极和漏极之间连接有反向二极管。

可选地，所述场效应管Q2为N沟道场效应管。

可选地，所述积分电路CT1的输入端还与测试节点TP1连接，所述场效应管Q1的栅极还与测试节点TP2连接，所述场效应管Q2的栅极还与测试节点TP3连接，所述场效应管Q1的源极还与测试节点TP4连接；当接通电源系统时，测试节点TP1的电压从0V逐渐上升至5V时，通过所述积分电路CT1，测试节点TP2的电压从0V开始上升，测试节点TP1的电压比测试节点TP2的电压升得快，所以场效应管Q1开始导通，从而测试节点TP3的电压也开始上升，当测试节点TP3的电压达到0.7V时，场效应管Q2导通，测试节点TP2的电压下降，场效应管Q1完全导通，测试节点TP4的电压等于测试节点TP1的电压；当负载系统短路或超过预设的电流值时，测试节点TP3的电压随测试节点TP4的电压下降而下降，当测试节点TP3的电压下降到到0.65V时，场效应管Q2关闭，测试节点TP2的电压上升，当测试节点TP1与测试节点TP2之间的电压差小于1V时，场效应管Q1关闭，从而切断电源系统与负载系统的连接。

作为本发明的另一方面，提供的一种电源接口，包括以上所述的过流保护电路。

作为本发明的再一方面，提供的一种移动终端，包括以上所述的电源接口。

本发明提出的一种过流保护电路、电源接口及移动终端，该电路包括：积分电路CT1、电压取样电路RT1、场效应管Q1、场效应管Q2和分压电阻R1，其中，所述积分电路CT1的输入端与电源系统及所述场效应管Q1的漏极连接在一起，所述积分电路CT1的输出端与所述场效应管Q1的栅极及分压电阻R1的一端连接在一起，所述场效应管Q1的源极与负载系统及所述电压取样电路RT1的输入端连接在一起，所述分压电阻R1的另一端与所述场效应管Q2的源极连接，所述电压取样电路RT1的输出端与所述场效应管Q2的栅极连接，所述场效应管Q2的漏极接地，通过积分电路和场效应管，在保证负载能力的同时，实现快速过流保护功能，避免电源系统因负载系统的短路或过流而工作异常。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例一提供的一种过流保护电路的电路图；

图2是本发明实施例一提供的一种过流保护电路的工作流程示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

实施例一

如图1所示，在本实施例中，一种过流保护电路，包括：积分电路CT1、电压取样电路RT1、场效应管(metal oxide semiconductor，也称MOS管)Q1、场效应管Q2和分压电阻R1，其中，所述积分电路CT1的输入端与电源系统及所述场效应管Q1的漏极连接在一起，所述积分电路CT1的输出端与所述场效应管Q1的栅极及分压电阻R1的一端连接在一起，所述场效应管Q1的源极与负载系统及所述电压取样电路RT1的输入端连接在一起，所述分压电阻R1的另一端与所述场效应管Q2的源极连接，所述电压取样电路RT1的输出端与所述场效应管Q2的栅极连接，所述场效应管Q2的漏极接地。

在本实施例中，通过积分电路和场效应管，在保证负载能力的同时，实现快速过流保护功能，避免电源系统因负载系统的短路或过流而工作异常。

在本实施例中，本电路主要适用于移动终端OTG电源输出线路上，当插拔USB或外设电源出现短路时,可以切断移动终端对外输出回路，从而保证移动终端不因外设短路而导致系统关机，其中，OTG，为On-The-GO的缩写；随着USB技术的发展，使得PC和周边设备能够通过简单方式、适度的制造成本将各种数据传输速度的设备连接在一起，上述我们提到应用，都可以通过USB总线，作为PC的周边，在PC的控制下进行数据交换。但这种方便的交换方式，一旦离开了PC，各设备间无法利用USB口进行操作，因为没有一个从设备能够充当PC一样的Host；而OTG技术就是实现在没有Host的情况下，实现从设备间的数据传送。例如数码相机直接连接到打印机上，通过OTG技术，连接两台设备见的USB口，将拍出的相片立即打印出来；也可以将数码照相机中的数据，通过OTG发送到USB接口的移动硬盘上，野外操作就没有必要携带价格昂贵的存储卡，或者背一个便携电脑。通过OTG技术，可以给智能终端扩展USB接口配件以丰富智能终端的功能，比如扩展遥控器配件，把手机、平板变成万能遥控器使用。

在本实施例中，如图1所示，所述Input端为电源系统，所述Output端为负载系统，当移动终端通过OTG线与外部设备连接时，移动终端则为电源系统，而外部设备为负载系统，通过该过流保护电路可以保证移动终端不受负载系统的短路(短路时电流很大，也可以认为是过流)或过流的影响。

作为另一种实施例，所述移动终端也可以作为负载系统，而其他外部设备(如充电器、数码相机、IPAD等)作为电源系统，这样可以通过该过流保护电路可以保证其他外部设备不受移动终端的影响。

在本实施例中，所述积分电路CT1包括电阻R2和电容C1，所述电阻R2的一端作为积分电路CT1的输入端，所述电阻R2的另一端与所述电容C1的一端连接并作为积分电路CT1的输出端，所述电容C1的另一端接地。

在本实施例中，本电路的关键在于积分电路CT1和分压电阻R1，通过调整积分电路CT1的电阻R2的电阻值R和电容C1的电容值C，可以调节积分电路CT1的时间常数，使得积分电路有足够长的充电时间，保证Q1能完全导通和一定的负载能力，由RC积分电路的原理可知，RC电路的充电时间常数T＝R*C，如，C＝100μF，R＝10k，则T＝100e-6×10e3＝1s，在充电时，每过一个T的时间，电容器上电压就上升(1-1/e)约等于0.632倍的电源电压与电容器电压之差，在初始状态，积分电路CT1的输入端的电压Uc＝0时，接通电源系统，电源电压U由0V升至5V，则过1s(1T)时，电容器上电压Uc为0+(1-0)×0.632＝0.632倍电源电压U，到2s(2T)时，Uc为0.632+(1-0.632)×0.632＝0.865倍U……以此类推，直到t＝∞时，Uc＝U。放电时同样运用，只是初始状态不同，初始状态Uc＝U；而放电时还受分压电阻R1的影响，通过调整分压电阻R1的阻值，使得过流保护电路的放电时间较短，当负载系统出现短路或过流时，场效应管Q1要能快速关断，从而保护电源系统不因负载短路或过流而工作异常。

作为另一种实施例，所述电阻R2、电阻R1和电容C1的参数可由技术人员任意调整，以得到合适的充电时间和放电时间。

通过调试验证，该过流保护电路对短路或过流保护的响应时间非常快，可以做到2μs以内，对前级电路(也即Input端)有很好的保护作用。

在本实施例中，所述电压取样电路RT1包括电阻R3和电阻R4，所述电阻R3的一端作为电压取样电路RT1的输入端，所述电阻R3的另一端与所述电阻R4的一端连接并作为电压取样电路RT1的输出端，所述电阻R4的另一端接地。

在本实施例中，所述电压取样电路RT1用于调节场效应管Q2的栅极电压，控制场效应管Q2的导通状态，进而调节场效应管Q1的栅极电压。

在本实施例中，所述场效应管Q1为P沟道场效应管；所述场效应管Q1的源极和漏极之间连接有反向二极管，该反向二极管是防止场效应管Q1的源极和漏极接反时烧坏场效应管Q1，也可以在电路有反向感生电压时，为反向感生电压提供通路，避免反向感生电压击穿场效应管Q1。

在本实施例中，所述场效应管Q2为N沟道场效应管。

如图2所示，为了便于描述本过流保护电路的工作原理，在图2中增加了几个测试点，该测试点不是实际电路的需求，只是为了通过各测试点的电压变化来说明本电路的工作过程，在本实施例中，所述积分电路CT1的输入端还与测试节点TP1连接，所述场效应管Q1的栅极还与测试节点TP2连接，所述场效应管Q2的栅极还与测试节点TP3连接，所述场效应管Q1的源极还与测试节点TP4连接；当接通电源系统时，测试节点TP1的电压从0V逐渐上升至5V时，通过所述积分电路CT1，测试节点TP2的电压从0V开始上升，测试节点TP1的电压比测试节点TP2的电压升得快，所以场效应管Q1开始导通，从而测试节点TP3的电压也开始上升，当测试节点TP3的电压达到0.7V时，场效应管Q2导通，测试节点TP2的电压下降，场效应管Q1完全导通，测试节点TP4的电压等于测试节点TP1的电压；当负载系统短路或超过预设的电流值时，测试节点TP3的电压随测试节点TP4的电压下降而下降，当测试节点TP3的电压下降到到0.65V时，场效应管Q2关闭，测试节点TP2的电压上升，当测试节点TP1与测试节点TP2之间的电压差小于1V时，场效应管Q1关闭，从而切断电源系统与负载系统的连接，使得电源系统不会因负载系统的短路或过流而工作异常。

实施例二

在本实施例中，一种电源接口，除了常规的变压电路、充电电路、放电电路及其他必要硬件设备，还包括实施例一所述的过流保护电路，该电源接口适用于移动终端的充放电、移动终端间的数据的传输等，尤其适用于OTG传输线。

实施例三

在本实施例中，一种移动终端，除了包括无线通信单元、A/V(音频/视频)输入单元、用户输入单元、感测单元、输出单元、存储器、接口单元和控制器等，还包括实施例二所述的电源接口，所述移动终端包括诸如移动电话、智能电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、导航装置等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.一种过流保护电路，其特征在于，包括：积分电路CT1、电压取样电路RT1、场效应管Q1、场效应管Q2和分压电阻R1，其中，所述积分电路CT1的输入端与电源系统及所述场效应管Q1的漏极连接在一起，所述积分电路CT1的输出端与所述场效应管Q1的栅极及分压电阻R1的一端连接在一起，所述场效应管Q1的源极与负载系统及所述电压取样电路RT1的输入端连接在一起，所述分压电阻R1的另一端与所述场效应管Q2的源极连接，所述电压取样电路RT1的输出端与所述场效应管Q2的栅极连接，所述场效应管Q2的漏极接地。

2.根据权利要求1所述的一种过流保护电路，其特征在于，所述积分电路CT1包括电阻R2和电容C1，所述电阻R2的一端作为积分电路CT1的输入端，所述电阻R2的另一端与所述电容C1的一端连接并作为积分电路CT1的输出端，所述电容C1的另一端接地。

3.根据权利要求1所述的一种过流保护电路，其特征在于，所述电压取样电路RT1包括电阻R3和电阻R4，所述电阻R3的一端作为电压取样电路RT1的输入端，所述电阻R3的另一端与所述电阻R4的一端连接并作为电压取样电路RT1的输出端，所述电阻R4的另一端接地。

4.根据权利要求1所述的一种过流保护电路，其特征在于，所述场效应管Q1为P沟道场效应管；所述场效应管Q1的源极和漏极之间连接有反向二极管。

5.根据权利要求1所述的一种过流保护电路，其特征在于，所述场效应管Q2为N沟道场效应管。

6.根据权利要求1所述的一种过流保护电路，其特征在于，所述积分电路CT1的输入端还与测试节点TP1连接，所述场效应管Q1的栅极还与测试节点TP2连接，所述场效应管Q2的栅极还与测试节点TP3连接，所述场效应管Q1的源极还与测试节点TP4连接；当接通电源系统时，测试节点TP1的电压从0V逐渐上升至5V时，通过所述积分电路CT1，测试节点TP2的电压从0V开始上升，测试节点TP1的电压比测试节点TP2的电压升得快，所以场效应管Q1开始导通，从而测试节点TP3的电压也开始上升，当测试节点TP3的电压达到0.7V时，场效应管Q2导通，测试节点TP2的电压下降，场效应管Q1完全导通，测试节点TP4的电压等于测试节点TP1的电压；当负载系统短路或超过预设的电流值时，测试节点TP3的电压随测试节点TP4的电压下降而下降，当测试节点TP3的电压下降到到0.65V时，场效应管Q2关闭，测试节点TP2的电压上升，当测试节点TP1与测试节点TP2之间的电压差小于1V时，场效应管Q1关闭，从而切断电源系统与负载系统的连接。

7.一种电源接口，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的过流保护电路。

8.一种移动终端，其特征在于，包括权利要求7所述的电源接口。