CN108804365A - 用于通用串行总线上的实现温度开关功能的集成电路 - Google Patents

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Abstract

用于通用串行总线上的实现温度开关功能的集成电路，其特征是包括101基准电压器、102比较器一、103比较器二、104锁存器、105过流保护器、106箝位驱动器、107功率开关管和六个管脚，管脚号依次为P1、P2、P3、P4、P5、P6。其中：101基准电压器连接P4管脚和P2管脚，输出信号分别给102比较器一和103比较器二的其中一个输入端；P1管脚分别连接到102比较器一和103比较器二的另外一个输入端；102比较器一和103比较器二的输出端连接到104锁存器的输入端；104锁存器连接到P6管脚和105过流保护器的输出端，同时把输出信号连接到106箝位驱动器的输入端；105过流保护器的输入端连接107功率开关管的输出端和P5管脚；106箝位驱动器连接P3管脚和107功率开关管的输入端；107功率开关管连接P4管脚和P5管脚。

Description

用于通用串行总线上的实现温度开关功能的集成电路
技术领域
本发明专利是一颗用于通用串行总线上的实现温度开关功能的集成电路。本专利所述集成电路是一颗全集成的宽电压范围、高集成度、大功率输出、高可靠性的实现温度开关功能的单片集成电路。通过简单的外部连接，可以直接嵌入在通用串行总线(USB)内实现电源传输导线的过温度保护和过电流保护功能。
背景技术
USB数据线是目前广泛应用的充电和通讯连接线，应用在便携式电子设备和手持式电子设备上，USB数据线由连接导线束和两端的连接端子(亦称连接器)组成。根据USB数据线的标准和版本定义不同，连接器的外形和接口也不同，常规有MINI USB/Micro USB/TypeC USB的区别，这些规格的连接器的尺寸较小而且引脚间距很窄，当USB数据线连接的外围设备损坏、环境潮湿、外部压力造成的管脚弯曲时，这些原因都很容易造成USB数据线接头连接器内的电源和地之间短路。另外，随着各种电子设备的性能更新换代，其功耗的不断增加，电池容量也在持续增加，通过连接器的充电电流也会不断增加，在这种情况下，大电流充电的发热问题也会导致电源和地之间的短路发生。当USB数据线的连接器内的电源和地发生短路时，连接器会发热导致温度上升，结果会造成连接器损坏和数据线连接的设备损坏，这就需要在USB数据线内增加安全保护措施。
本专利所述“用于通用串行总线上的实现温度开关功能的集成电路”是专门用来提高USB数据线的可靠性和安全性功能的。该集成电路嵌入在USB数据线一端的连接器，其实时监测USB数据线内电源线上的温度，当监测到温度大于72摄氏度时，其自动切断电源线内的导线连接端，等到监测到导线上的温度跌落到40摄氏度时，再恢复电源线导线连接；其同时实时监测USB数据线内电源线上的电流，当监测到电源线导线上的电流大于额定电流时，其自动切断电源线内的导线连接端，等到监测到电源线导线上的电流回归正常时，再恢复电源线导线连接。因此，本专利所述集成电路实现的是USB数据线的过温度保护功能和过电流保护功能。
发明内容
本专利采用创新的电路结构设计和自主开发的功率器件集成电路制造工艺，设计制造出一颗用于通用串行总线上的实现温度开关功能的集成电路。这颗集成电路采用自主开发的大功率器件集成电路制造工艺，通过简单的外部设计，可以实现USB数据线的过温度保护功能和过电流保护功能。
本专利“用于通用串行总线上的实现温度开关功能的集成电路”，其特征是包括基准电压器、比较器一、比较器二、锁存器、过流保护器、箝位驱动器、功率开关管和六个管脚，管脚号依次为P1、P2、P3、P4、P5、P6。
本专利所述集成电路的工作原理是：工作在开关状态，实时监测USB数据线内电源线上的温度和电流，当发现温度和电流超出额定设计指标时，实时切断USB数据线内电源线的导线连接，从而实现USB数据线的过温度保护和过电流保护功能。
附图说明
图1是本专利“用于通用串行总线上的实现温度开关功能的集成电路”内部方框图。
图2是本专利“用于通用串行总线上的实现温度开关功能的集成电路”实现的通用串行总线连接器典型应用电路示意图。
具体实施方式
图1是本专利“用于通用串行总线上的实现温度开关功能的集成电路”100的内部方框图，其中：P1是该集成电路的温度监测信号输入端管脚；P2是该集成电路的内部基准电压器的监测输出端管脚；P3是该集成电路内部的箝位驱动器的外接电容端输出管脚；P4为该集成电路的输入电源端管脚；P5为该集成电路的输出电源端管脚；P6为该集成电路的公共接地管脚。101基准电压器连接P4管脚和P2管脚，输出信号分别给102比较器一和103比较器二的其中一个输入端；P1管脚分别连接到102比较器一和103比较器二的另外一个输入端；102比较器一和103比较器二的输出端连接到104锁存器的输入端；104锁存器连接到P6管脚和105过流保护器的输出端，同时把输出信号连接到106箝位驱动器的输入端；105过流保护器的输入端连接107功率开关管的输出端和P5管脚；106箝位驱动器连接P3管脚和107功率开关管的输入端；107功率开关管连接P4管脚和P5管脚。
图2是本专利“用于通用串行总线上的实现温度开关功能的集成电路”实现的通用串行总线连接器典型应用电路示意图。图中的所有器件的参数指标见下表：
器件编号 器件类型和说明 参数指标
100 本专利所述集成电路 本专利所述
201 输入滤波电容 10uf/35V
202 输入热敏电阻 NTC
203 箝位电容 1uf/35V
图2是用本专利所述集成电路实现的通用串行总线连接器典型应用电路示意图，其中：IN为USB数据线内的电源线VBUS和公共地线GND，这里设计为5V～30V范围内的直流电源，经201电容滤波后，VBUS经P4管脚输入集成电路100，GND经P6管脚输入集成电路100；OUT为USB数据线末端连接器的输出端，VOUT为输出电源线，GND为公共地线；202为监测温度的外接热敏电阻，实时把USB数据线内电源线上的温度信号经P1管脚传输到集成电路100；203为外接箝位电容，连接在VBUS电源和P3管脚之间；集成电路100根据P1管脚输入的温度信号，实时监测并处理，当温度信号大于额定设计值(这里设计为摄氏72度)后，集成电路100内部会发出指令，从内部切断P5管脚与P4管脚之间的功率开关管，从而使得VOUT与VBUS之间切断，实现过温度保护功能；过温度保护功能触发后，当温度信号下降到额定设计值(这里设计为摄氏40度)时，集成电路100内部会发出指令，恢复内部P5管脚与P4管脚之间的功率开关管为导通状态；同时，集成电路内部会实时监测流出P5管脚的电流，当此电流大于额定设计值后，集成电路100内部会发出指令，从内部切断P5管脚与P4管脚之间的功率开关管，从而使得VOUT与VBUS之间切断，实现过电流保护功能；过流保护功能触发后，当流出P5管脚的电流下降到额定设计值(这里设计为5安培)时，集成电路100内部会发出指令，恢复内部P5管脚与P4管脚之间的功率开关管为导通状态。P2是该集成电路100的内部基准电压器的监测输出端管脚，这里不需要连接，保持悬空。

Claims (2)

1.用于通用串行总线上的实现温度开关功能的集成电路，其特征是包括基准电压器、比较器一、比较器二、锁存器、过流保护器、箝位驱动器、功率开关管和六个管脚，管脚号依次为P1、P2、P3、P4、P5、P6。其中：基准电压器连接P4管脚和P2管脚，输出信号分别给比较器一和比较器二的其中一个输入端；P1管脚分别连接到比较器一和比较器二的另外一个输入端；比较器一和比较器二的输出端连接到锁存器的输入端；锁存器连接到P6管脚和过流保护器的输出端，同时把输出信号连接到箝位驱动器的输入端；过流保护器的输入端连接功率开关管的输出端和P5管脚；箝位驱动器连接P3管脚和功率开关管的输入端；功率开关管连接P4管脚和P5管脚。
2.如权利要求1所述集成电路，其特征还在于具有六个管脚，对应P1是该集成电路的温度监测信号输入端管脚；P2是该集成电路内部基准电压器的监测输出端管脚；P3是该集成电路内部的箝位驱动器的外接电容端输出管脚；P4为该集成电路的输入电源端管脚；P5为该集成电路的输出电源端管脚；P6为该集成电路的公共接地管脚。
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