CN107733026B - 一种负压保护电路、usb充电电路及终端设备 - Google Patents

一种负压保护电路、usb充电电路及终端设备 Download PDF

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Abstract

本申请适用于电子电路技术领域，提供了一种负压保护电路、USB充电电路及终端设备，包括晶体管、下拉电阻和电容；晶体管的输入端为负压保护电路的输入端，晶体管的输出端为负压保护电路的输出端，晶体管的接地端通过下拉电阻接地；电容并联在下拉电阻的两端；电容和下拉电阻无限趋近于晶体管的接地端设置。本申请通过在负压保护电路的下拉电阻两端并联一电容，可以通过电容的通高频、阻低频特性，将电路中产生的静电输出到地，同时通过使该电容和下拉电阻无限趋近于晶体管的接地端设置，有效减少静电对晶体管的接地端的干扰，从而实现对晶体管的防静电保护，提高其抗静电能力，保证智能终端设备的正常充电。

Description

一种负压保护电路、USB充电电路及终端设备
技术领域
本申请属于电子电路技术领域，尤其涉及一种负压保护电路、USB充电电路及终端设备。
背景技术
随着科学技术的不断发展，手机、平板电脑、智能手环等智能终端设备不断普及，为人们的生产和生活带来了极大便利。智能终端设备通常通过其USB(Universal SerialBus，通用串行总线)接口实现充电，其内部设置有与USB接口和电池连接的USB充电电路。
然而，由于现有的USB充电电路中通常会使用晶体管来实现负压保护功能，而晶体管在使用过程中，极其容易受静电影响而损坏，从而导致智能终端设备无法充电或充电速度变慢。
申请内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种负压保护电路、USB充电电路及终端设备，可以有效提高USB充电电路中用于负压保护的晶体管的抗静电能力，从而保证智能终端设备的正常充电。
本申请实施例的第一方面提供了一种负压保护电路，其包括晶体管、下拉电阻和电容；
所述晶体管的输入端为所述负压保护电路的输入端，所述晶体管的输出端为所述负压保护电路的输出端，所述晶体管的接地端通过所述下拉电阻接地；
所述电容并联在所述下拉电阻的两端；
所述电容和所述下拉电阻无限趋近于所述晶体管的接地端设置。
本申请实施例的第二方面提供了一种USB充电电路，其包括上述的负压保护电路。
本申请实施例的第三方面提供了一种终端设备，其包括上述的负压保护电路或上述的USB充电电路。
本申请实施例通过在USB充电电路的负压保护电路的下拉电阻两端并联一电容，可以通过电容的通高频、阻低频特性，将电路中产生的静电输出到地，同时通过使该电容和下拉电阻无限趋近于晶体管的接地端设置，有效减少静电对晶体管的接地端的干扰，从而实现对晶体管的防静电保护，提高其抗静电能力，保证智能终端设备的正常充电。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1本申请实施例一提供的负压保护电路的结构示意图；
图2是本申请实施例二提供的负压保护电路的结构示意图；
图3是本申请实施例三提供的负压保护电路的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一：
本实施例提供一种负压保护电路，应用于USB充电电路，该USB充电电路可以是任意的通过USB接口进行充电的终端设备中的充电电路，例如，手机、平板电脑、智能手环等终端设备。
在具体应用中，USB充电电路通过其电源接入端接入外部电源，电源的电流经过负压保护电路之后，通过USB充电电路的电源输出端输出至电池，以实现对电池的充电。在某些应用中，USB充电电路还包括与负压保护电路连接的过压保护电路或者其他功能电路，电源的电流依次经过负压保护电路、过压保护电路或其他功能电路之后，通过USB充电电路的电源输出端输出至电池。
如图1所示，本实施例提供的负压保护电路100包括晶体管Q、下拉电阻R和电容C，晶体管Q的输入端为负压保护电路100的输入端，晶体管Q的输出端为负压保护电路100的输出端，晶体管Q的接地端通过下拉电阻R接地，电容C并联在下拉电阻R的两端，电容C和下拉电阻R无限趋近于晶体管Q的接地端设置。
在具体应用中，负压保护电路的输入端即为USB充电电路的电源接入端。
在具体应用中，可以根据实际需要选择具有负压保护功能的任意类型的晶体管，例如，场效应晶体管。
在一个实施例中，晶体管为MOS(metal oxide semiconductor，金属氧化物半导体)管，可以根据实际需要，选择P型MOS管或者N型MOS管。
图1示例性的示出了晶体管Q为P型MOS管，P型MOS管的漏极、源极和栅极分别对应晶体管Q的输入端、输出端和接地端。
在本实施例中，下拉电阻的作用是将晶体管的接地端信号输出到地，以在晶体管截止时，为晶体管的接地端提供一个固定的电平，即0电平。
在具体应用中，负压保护电路可以包括一个下拉电阻，也可以包括两个及以上串联在晶体管的接地端和地之间的下拉电阻，具体可以根据实际需要进行设置。多个下拉电阻与一个下拉电阻所实现的功能是相同的，只要保证多个串联的下拉电阻的总阻值与一个下拉电阻的阻值相当即可。
图1示例性的示出了负压保护电路100仅包括一个下拉电阻R。
在具体应用中，由于电流总是趋向于流向电阻较小的线路，因此，通过尽量减小下拉电阻的阻值，使得静电放电电流沿着下拉电阻所在线路输出到地，也可以实现一定的抗静电功能。
在一个实施例中，所述下拉电阻的阻值趋近于0。
在具体应用中，由于静电是一种高频放电现象，因此，在本实施例中，电容的作用是通过其通高频、阻低频的特性，在晶体管的接地端有静电时，将静电输出到地，以实现对晶体管的接地端的防静电保护，避免晶体管的接地端被静电干扰而损坏，提高晶体管的抗静电能力。
在具体应用中，负压保护电路也可以包括两个及以上并联在下拉电阻两端的电容，在其中一个电容因为晶体管的输入端输入的浪涌电压较大，超过该电容的耐压值，导致该电容被击穿时，其他电容依然可以继续将静电电流输出到地，实现晶体管的接地端的抗静电功能，从而可以提高负压保护电路的稳定性。
在一个实施例中，所述电容的耐压值大于或等于所述负压保护电路的输入端的最高浪涌电压。
在具体应用中，应当尽量选用耐压值较大的电容，以避免USB充电电路的电源接入端(即负压保护电路的输入端或晶体管的输入端)有较大的浪涌电压时，该浪涌电压超过电容的耐压值而导致电容被击穿，从而避免产生一定的安全隐患。
图1示例性的示出了负压保护电路100仅包括一个电容C；其中，电容C与晶体管Q的接地端连接的一端为其正极板、接地的一端为其负极板。
在具体应用中，可以根据实际需要选择电容量、耐压值以及封装尺寸符合要求的电容。例如，可以选择电容量为103pf(皮法)、耐压值为25V、封装尺寸为0201的103电容。
在具体应用中，电容和下拉电阻可以共接后连接到地，也可以分别连接到地，具体可以根据实际需要进行设置。
图1示例性的示出了下拉电阻R和电容C分别连接到地。
在具体应用中，通过使电容和下拉电阻无限趋近于晶体管的接地端设置，可以有效缩短静电放电电流在晶体管的接地端与电容和下拉电阻之间传输的距离，从而可以快速的将静电放电电流输出到地，有效避免静电放电电流对晶体管的接地端的干扰。
在本实施例中，使电容和下拉电阻无限趋近于晶体管的接地端具体是指使电容和下拉电阻尽可能的靠近晶体管的输出端设置。
图1中为了方便示意，并没有示出电容C和下拉电阻R无限趋近于晶体管Q的接地端设置的情况。
本实施例所提供的负压保护电路的负压保护原理为：
USB充电电路的电源接入端和接地端分别正确连接外部电源和地时，晶体管导通，电源的电流经负压保护电路的输出端输出；
USB充电电路的电源接入端和接地端分别错误连接地和外部电源时，晶体管截止，电源的电流无法经负压保护电路的输出端输出，从而达到防反接的目的。
本实施例通过在USB充电电路的负压保护电路的下拉电阻两端并联一电容，可以通过电容的通高频、阻低频特性，将电路中产生的静电输出到地，同时通过使该电容和下拉电阻无限趋近于晶体管的接地端设置，有效减少静电对晶体管的接地端的干扰，从而实现对晶体管的防静电保护，提高其抗静电能力，保证智能终端设备的正常充电。
实施例二：
在本实施例中，实施例一中的负压保护电路还包括并联在所述下拉电阻的两端的至少一个电容，每个电容均无限趋近于晶体管的接地端设置。
图2示例性的示出了负压保护电路100包括三个电容，三个电容分别表示为第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3；其中，第一电容C1、第二电容C2或第三电容C3与晶体管Q的接地端连接的一端为其正极板、接地的一端为其负极板。
在具体应用中，各电容的参数可以相同也可以不同，具体根据实际需要进行选择；其中，电容的参数包括电容量、耐压值或封装尺寸。
在一个实施例中，当晶体管为MOS管时，该MOS管包括寄生二极管。
在具体应用中，寄生二极管的作用是限制其所寄生的MOS管中的电流流向，使电流仅能从MOS的输入端流向输出端而不能反向传输。通过在负压保护电路中设置寄生二极管，能够进一步的提高其负压保护性能。
图2示例性的示出了并联在P型MOS管Q的漏极和源极之间的寄生二极管D，该寄生二极管D的正极接P型MOS管Q的漏极、寄生二极管D的负极接P型MOS管Q的源极。
本实施例中通过在下拉电阻的两端并联多个电容，可以在其中一个电容因为晶体管的输入端输入的浪涌电压较大、超过该电容的耐压值而导致该电容被击穿时，依然可以通过其他电容继续将静电电流输出到地，实现晶体管的接地端的抗静电功能，可以提高负压保护电路的稳定性；通过采用包括寄生二极管的MOS管，可以进一步的提高负压保护电路的负压保护性能。
实施例三：
基于实施例一或二中的负压保护电路，在本实施例中，与晶体管的接地端连接的所有线路周围设置有接地线。
在具体应用中，晶体管的接地端连接的所有线路即是指下拉电阻和并联下拉电阻两端的电容所在的线路。
在具体应用中，通过对连接到晶体管的接地端的所有线路进行包地处理，将干扰信号输出到地，可以有效降低线路之间的信号干扰，提高晶体管的接地端线路的稳定性，从而提高晶体管的抗静电能力的稳定性。
在具体应用中，对晶体管的接地端的线路进行包地处理，除了通过在所有线路周围设置接地线的方式实现之外，还可以通过在晶体管的接地端的线路周围覆铜并使该覆铜层连接到地的方式实现。
在一个实施例中，所有线路中的每条线路周围均设置有至少一条伴随分布的接地线。
在具体应用中，伴随分布即是指接地线尽可能的沿着其所对应的线路的走线方向平行走线，可以根据实际需要在每条线路周围设置任意数量的接地线，也可以每隔几条线路设置一条接地线，具体的可以根据实际需要设置。例如，可以增加信号较强的线路周围的接地线数量，减少信号较弱的线路周围的接地线数量。
图3示例性的示出了在图1所示的电路结构的基础上，在电容C所在线路和下拉电阻R所在线路周围设置伴随分布的三条接地线的情况；其中，一条接地线设置在电容所在线路旁、远离下拉电阻的一侧，一条接地线设置在电容所在线路和下拉电阻所在线路之间，一条接地线设置在下拉电阻所在线路旁、远离电容的一侧。
应当理解的是，图3中没有标注连接点“·”的位置表示两条线交叉但不连接。
在具体应用中，三条接地线也可以全部设置在电容所在线路和下拉电阻所在线路之间，也可以一条设置在电容所在线路旁、远离下拉电阻的一侧，二条设置在电容所在线路和下拉电阻所在线路之间，还可以通过其他分布方式设置，本实施例中不对接地线的设置方式作特别限定。
本实施例通过在连接到晶体管的接地端的所有线路周围设置接地线，可以有效减少晶体管的接地端周围的信号干扰，提高晶体管的抗静电能力，保证整个电路的正常运行。
实施例四：
本实施例提供一种抗静电方法，应用于USB充电电路的负压保护电路；其中，负压保护电路包括晶体管和下拉电阻，晶体管的输入端为负压保护电路的输入端，晶体管的输出端为负压保护电路的输出端，晶体管的接地端通过下拉电阻接地。本实施例所提供的抗静电方法包括：
在所述下拉电阻的两端并联一电容，并使所述电容和所述下拉电阻无限趋近于所述晶体管的接地端设置。
在具体应用中，USB充电电路可以是任意的通过USB接口进行充电的终端设备中的充电电路，例如，手机、平板电脑、智能手环等终端设备。
在具体应用中，USB充电电路通过其电源接入端接入外部电源，电源的电流经过负压保护电路之后，通过USB充电电路的电源输出端输出至电池，以实现对电池的充电。在某些应用中，USB充电电路还包括与负压保护电路连接的过压保护电路或者其他功能电路，电源的电流依次经过负压保护电路、过压保护电路或其他功能电路之后，通过USB充电电路的电源输出端输出至电池。
在具体应用中，可以根据实际需要选择具有负压保护功能的任意类型的晶体管，例如，场效应晶体管。
在一个实施例中，晶体管为MOS(metal oxide semiconductor，金属氧化物半导体)管，可以根据实际需要，选择P型MOS管或者N型MOS管。
在一个实施例中，晶体管Q为P型MOS管，P型MOS管的漏极、源极和栅极分别对应晶体管Q的输入端、输出端和接地端。
在一个实施例中，晶体管的输入端和输出端之间并联有寄生二极管；其中，寄生二极管的正极接晶体管的输入端，寄生二极管的负极接晶体管的输出端。
在具体应用中，寄生二极管的作用是限制其所并联的晶体管中的电流流向，使电流仅能从晶体管的输入端流向输出端而不能反向传输。通过在负压保护电路中设置寄生二极管，能够进一步的提高其负压保护性能。
在本实施例中，下拉电阻的作用是将晶体管的接地端信号输出到地，以在晶体管截止时，为晶体管的接地端提供一个固定的电平，即0电平。
在具体应用中，负压保护电路可以包括一个下拉电阻，也可以包括两个及以上串联在晶体管的接地端和地之间的下拉电阻，具体可以根据实际需要进行设置。多个下拉电阻与一个下拉电阻所实现的功能是相同的，只要保证多个串联的下拉电阻的总阻值与一个下拉电阻的阻值相当即可。
在具体应用中，由于静电是一种高频放电现象，因此，在本实施例中，电容的作用是通过其通高频、阻低频的特性，在晶体管的接地端有静电时，将静电输出到地，以实现对晶体管的接地端的防静电保护，避免晶体管的接地端被静电干扰而损坏，提高晶体管的抗静电能力。
在具体应用中，负压保护电路也可以包括两个及以上并联在下拉电阻两端的电容，在其中一个电容因为晶体管的输入端输入的浪涌电压较大、超过该电容的耐压值导致该电容被击穿时，其他电容依然可以继续将静电电流输出到地，实现对晶体管的接地端的抗静电功能，从而可以提高负压保护电路的稳定性。
在一个实施例中，所述电容的耐压值大于或等于所述负压保护电路的输入端的最高浪涌电压。
在具体应用中，应当尽量选用耐压值较大的电容，以避免USB充电电路的电源接入端(即负压保护电路的输入端或晶体管的输入端)有较大的浪涌电压时，该浪涌电压超过电容的耐压值而导致电容被击穿，从而产生一定的安全隐患。
在一个实施例中，所述下拉电阻的阻值趋近于0。
在具体应用中，由于电流总是趋向于流向电阻较小的线路，因此，通过尽量减小下拉电阻的阻值，使得静电放电电流沿着下拉电阻所在线路输出到地，也可以实现一定的抗静电功能。
在具体应用中，电容和下拉电阻可以共接后连接到地，也可以分别连接到地，具体可以根据实际需要进行设置。
在本实施例中，使电容和下拉电阻无限趋近于晶体管的接地端具体是指使电容和下拉电阻尽可能的靠近晶体管的输出端设置。
本实施例所提供的负压保护电路的负压保护原理为：
USB充电电路的电源接入端和接地端分别正确连接外部电源和地时，晶体管导通，电源的电流经负压保护电路的输出端输出；
USB充电电路的电源接入端和接地端分别错误连接地和外部电源时，晶体管截止，电源的电流无法经负压保护电路的输出端输出，从而达到防反接的目的。
在一个实施例中，所述方法还包括：
对与所述晶体管的接地端连接的所有线路进行包地处理。
在一个实施例中，所述对与所述晶体管的接地端连接的所有线路进行包地处理，包括：
在所述所有线路中的每条线路周围设置至少一条伴随分布的接地线。
在具体应用中，通过对连接到晶体管的接地端的所有线路进行包地处理，将干扰信号输出到地，可以有效降低线路之间的信号干扰，提高晶体管的接地端线路的稳定性，从而提高晶体管的抗静电能力的稳定性。
在具体应用中，对晶体管的接地端的线路进行包地处理，除了通过在所有线路周围设置接地线的方式实现之外，还可以通过在晶体管的接地端的线路周围覆铜并使该覆铜层连接到地的方式。
在一个实施例中，所有线路中的每条线路周围均设置有至少一条伴随分布的接地线。
在具体应用中，伴随分布即是指接地线沿着其所对应的线路的走线方向走线，尽可能的与其对应的线路平行走线，可以根据实际需要在每条线路周围设置任意数量的接地线，也可以每隔几条线路设置一条接地线，具体的可以根据实际需要增加信号较强的线路周围的接地线数量，减少信号较弱的线路周围的接地线数量。
在具体应用中，实施例一、二或三中的负压保护电路，可以通过上述抗静电方法实现。
本实施例通过在USB充电电路的负压保护电路的下拉电阻两端并联一电容，可以通过电容的通高频、阻低频特性，将电路中产生的静电输出到地，同时通过使该电容和下拉电阻无限趋近于晶体管的接地端设置，有效减少静电对晶体管的接地端的干扰，从而实现对晶体管的防静电保护，提高其抗静电能力，保证智能终端设备的正常充电。
本申请的一个实施例还提供一种USB充电电路，其包括上述实施例中的负压保护电路。
本申请的一个实施例还提供一种终端设备，其包括上述实施例中的负压保护电路或USB充电电路。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种负压保护电路，其特征在于，应用于USB充电电路，所述USB充电电路包括与负压保护电路连接的过压保护电路，所述USB充电电路通过电源接入端接入外部电源，电源的电流依次经过负压保护电路、过压保护电路之后，通过所述USB充电电路的电源输出端输出，所述负压保护电路包括晶体管、下拉电阻和电容；
所述晶体管的输入端为所述负压保护电路的输入端，所述晶体管的输出端为所述负压保护电路的输出端，所述晶体管的接地端通过所述下拉电阻接地；
所述电容并联在所述下拉电阻的两端；
所述电容和所述下拉电阻无限趋近于所述晶体管的接地端设置；
所述负压保护电路的输入端用于作为所述USB充电电路的电源接入端；
所述USB充电电路的电源接入端和接地端分别正确连接外部电源和地时，所述晶体管导通，电源的电流经所述负压保护电路的输出端输出；
所述USB充电电路的电源接入端和接地端分别错误连接地和外部电源时，所述晶体管截止，电源的电流无法经所述负压保护电路的输出端输出；与所述晶体管的接地端连接的所有线路周围设置有接地线
所述所有线路中的每条线路周围均设置有至少一条伴随分布的接地线；
所述电容所在线路旁、远离所述下拉电阻的一侧，设置有一条伴随分布的接地线；
所述电容所在线路和所述下拉电阻所在线路之间，设置有一条伴随分布的接地线；
所述下拉电阻所在线路旁、远离所述电容的一侧，设置有一条伴随分布的接地线。
2.如权利要求1所述的负压保护电路，其特征在于，所述电容的耐压值大于或等于所述负压保护电路的输入端的最高浪涌电压。
3.如权利要求1所述的负压保护电路，其特征在于，所述负压保护电路还包括并联在所述下拉电阻的两端的至少一个电容。
4.如权利要求1所述的负压保护电路，其特征在于，所述晶体管为MOS管。
5.如权利要求4所述的负压保护电路，其特征在于，所述MOS管包括寄生二极管；
所述寄生二极管的正极接所述MOS管的输入端，所述寄生二极管的负极接所述MOS管的输出端。
6.一种USB充电电路，其特征在于，包括权利要求1至5任一项所述的负压保护电路。
7.一种终端设备，其特征在于，包括权利要求1至5任一项所述的负压保护电路或权利要求6所述的USB充电电路。
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