CN110120654A - 防水保护电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请揭示了一种防水保护电路及电子设备，其中，防水保护电路包括电芯、电池保护电路、第一开关电路、第二开关电路、进水检测电路和负极输出端，电池保护电路具有电源正极输入端、电源负极输入端、电压控制端和电压输出端，电源正极输入端连接电芯的正极，电源负极输入端连接电芯的负极，电压控制端连接第二开关电路的输出端，电压输出端连接负极输出端；第一开关电路的控制端连接进水检测电路、输入端连接电芯的正极、输出端连接第二开关电路的控制端；第二开关电路的输入端连接电芯的负极。该防水保护电路可防止电子设备进水而导致内部元器件损坏。

Description

防水保护电路及电子设备

技术领域

本申请涉及到电子技术领域，特别是涉及到一种防水保护电路及电子设备。

背景技术

目前的移动电子设备(如智能手机等)通常需要用到充电电池和电路板，如果设备进水，那么在带电情况下电路板上的元器件很容易会受到损坏而无法恢复，造成用户财产等方面的损失。虽然移动电子设备的外壳可以做防水设计，但由于存在接口和结构缝隙，因此密封性很难做到高等级防水，一旦设备不小心掉进水里，仍会给用户带来麻烦。

现有技术中，有些设备采用检测到进水后自动关机的方案，但由于电池的电压依然加在电路上，电路只是进入了低功耗状态，因此进水后由于水的导电性仍然会有可能使部分敏感元件特别是管脚密集的芯片损坏。

发明内容

本申请的目的在于提供一种防水保护电路及电子设备，旨在解决现有技术中移动电子设备进水后，容易导致内部元器件损坏的技术问题。

本申请提出一种防水保护电路，包括电芯、电池保护电路、第一开关电路、第二开关电路、进水检测电路和负极输出端，电池保护电路具有电源正极输入端、电源负极输入端、电压控制端和电压输出端，电源正极输入端连接电芯的正极，电源负极输入端连接电芯的负极，电压控制端连接第二开关电路的输出端，电压输出端连接负极输出端；第一开关电路的控制端连接进水检测电路，第一开关电路的输入端连接电芯的正极，第一开关电路的输出端连接第二开关电路的控制端；第二开关电路的输入端连接电芯的负极，其中，

进水检测电路，用于进行水分检测，且当检测到进水时，控制第一开关电路由关断状态变为导通状态；

第一开关电路，用于当进水检测电路检测到进水时，控制第二开关电路由关断状态变为导通状态；

第二开关电路，用于当进水检测电路检测到进水时，控制电池保护电路对电芯进行过放电保护；

电池保护电路，用于当电池保护电路对电芯进行过放电保护或过充电保护时，控制负极输出端处于断电状态。

进一步地，第一开关电路包括PMOS管、第一电阻和第二电阻，PMOS管的栅极分别连接第一电阻的第一端和第二电阻的第一端，第一电阻的第二端连接电芯的正极，第二电阻的第二端连接进水检测电路，PMOS管的源极连接电芯的正极，PMOS管的漏极连接第二开关电路的控制端。

进一步地，第二开关电路包括第一NMOS管、第三电阻和第四电阻，第一NMOS管的源极连接电芯的负极，第一NMOS管的漏极连接电压控制端，第一NMOS管的栅极分别连接第三电阻的第一端和第四电阻的第一端，第三电阻的第二端连接负极输出端，第四电阻的第二端连接PMOS管的漏极。

进一步地，电池保护电路包括电池保护芯片、第二NMOS管、第三NMOS管、第五电阻、第六电阻、第七电阻和电容，电池保护芯片的DO引脚通过第五电阻分别连接第一NMOS管的漏极和第二NMOS管的栅极，第二NMOS管的漏极连接第三NMOS管的漏极，第二NMOS管的源极连接电芯的负极；电池保护芯片的CO引脚连接第三NMOS管的栅极，电池保护芯片的VM引脚通过第六电阻分别连接负极输出端和第三NMOS管的源极，电池保护芯片的VDD引脚分别连接第七电阻的第一端和电容的第一端，第七电阻的第二端连接电芯的正极，电池保护芯片的VSS引脚分别连接地、电容的第二端和电芯的负极。

进一步地，前述的防水保护电路，还包括检测端口，进水检测电路包括湿度传感器，湿度传感器通过检测端口连接第一开关电路的控制端。

进一步地，湿度传感器包括第一电极和第二电极，第一电极具有第一电极端，第二电极具有第二电极端，第一电极与第二电极相啮合，第一电极端连接检测端口，第二电极端接地，第一电极端与第二电极端之间存在指定间隔。

进一步地，指定间隔的范围为0.15～0.25mm。

进一步地，湿度传感器为多个，多个湿度传感器相并联。

本申请还提出一种电子设备，包括前述的防水保护电路。

进一步地，前述的电子设备，还包括壳体，防水保护电路设于壳体内，其中，进水检测电路设于壳体的接口或结构缝隙处。

本申请的有益效果是：本申请提出的防水保护电路通过设置进水检测电路，可实时检测电子设备是否进水，一旦检测到电子设备进水时，通过控制第一开关电路、第二开关电路依次导通，并最终触发电池保护电路对电芯进行过放电保护，使得电芯可即刻停止向外部的负载电路供电，从而可有效避免负载电路上的元器件因受水导电而发生损坏，达到防水保护的目的。

附图说明

图1是本申请一实施例中防水保护电路的结构示意图；

图2是本申请另一实施例中防水保护电路的结构示意图；

图3是本申请一实施例中电子设备的结构示意图。

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

参照图1，本申请实施例提出一种防水保护电路，应用于电子设备，该电子设备可为手机、平板电脑、数码摄像机、MP3、MP4等移动电子设备，对此不作具体的限制。该防水保护电路包括电芯1、电池保护电路3、第一开关电路4、第二开关电路2、进水检测电路5、正极输出端P+和负极输出端P-，电池保护电路3具有电源正极输入端、电源负极输入端、电压控制端和电压输出端，电源正极输入端连接电芯1的正极，电源负极输入端连接电芯1的负极，电压控制端连接第二开关电路2的输出端，电压输出端连接负极输出端P-；第一开关电路4的控制端连接进水检测电路5，第一开关电路4的输入端连接电芯1的正极，第一开关电路4的输出端连接第二开关电路2的控制端；第二开关电路2的输入端连接电芯1的负极，正极输出端P+连接电芯1的正极，其中，进水检测电路5，用于进行水分检测，且当检测到进水时，控制第一开关电路4由关断状态变为导通状态；第一开关电路4，用于当进水检测电路5检测到进水时，控制第二开关电路2由关断状态变为导通状态；第二开关电路2，用于当进水检测电路5检测到进水时，控制电池保护电路3对电芯1进行过放电保护；电池保护电路3，用于当电池保护电路3对电芯1进行过放电保护或过充电保护时，控制负极输出端P-处于断电状态。

在本实施例中，该防水保护电路的工作原理如下：

在正常情况下，第一开关电路4和第二开关电路2均处于关断状态，电池保护电路3的电压输出端正常输出电压，此时，电芯1可通过正极输出端P+和负极输出端P-正常进行充、放电过程；当进水检测电路5检测到电子设备进水时，进水检测电路5将进水的信号传输给第一开关电路4，进而控制第一开关电路4由关断状态变为导通状态；第一开关电路4导通后，第一开关电路4将进水的信号传输给第二开关电路2，进而控制第二开关电路2由关断状态变为导通状态；第二开关电路2导通后，第二开关电路2将进水的信号传输给电池保护电路3，进而控制电池保护电路3对电芯1进行过放电保护；即电池保护电路3的电压输出端停止向外输出电压，进而使得负极输出端P-处于断电状态，从而使得接在正极输出端P+和负极输出端P-上的负载电路(图中未示意出)处于断电状态，因而可有效避免负载电路上的元器件因受水导电而发生损坏。

在本实施例中，该防水保护电路通过设置进水检测电路5，可实时检测电子设备是否进水，一旦检测到电子设备进水时，通过控制第一开关电路4、第二开关电路2依次导通，并最终触发电池保护电路3对电芯1进行过放电保护，使得电芯1可即刻停止向外部的负载电路供电，从而可有效避免负载电路上的元器件因受水导电而发生损坏，达到防水保护的目的。

参照图1和图2，在一个可选的实施例中，第一开关电路4包括PMOS管M0、第一电阻R1和第一电阻R2，PMOS管M0的栅极G分别连接第一电阻R1的第一端和第一电阻R2的第一端，第一电阻R1的第二端分别连接电芯1的正极和正极输出端P+，第一电阻R2的第二端连接进水检测电路5，PMOS管M0的源极S分别连接电芯1的正极和正极输出端P+，PMOS管M0的漏极D连接第二开关电路2的控制端。

在本实施例中，该第一开关电路4的工作原理如下：

在正常情况下，正极输出端P+为电芯1的高电平输出端，负极输出端P-为电芯1的低电平输出端，进水检测电路5与第二电阻R2的连接处对地的阻抗很大且其电平被第一电阻R1和第一电阻R2拉高，此时，PMOS管M0处于关断状态；当进水检测电路5检测到进水时，进水检测电路5与第二电阻R2的连接处对地的阻抗因受水而显著变小，使得PMOS管M0的栅极G被拉低，进而使得PMOS管M0由关断状态变为导通状态。

在本实施中，第一开关电路4主要由PMOS管M0和电阻组成，结构非常简单，满足使用要求的同时，有利于降低电路成本。

参照图1和图2，在一个可选的实施例中，第二开关电路2包括第一NMOS管M1、第三电阻R3和第四电阻R4，第一NMOS管M1的源极S连接电芯1的负极，第一NMOS管M1的漏极D连接电压控制端，第一NMOS管M1的栅极G分别连接第三电阻R3的第一端和第四电阻R4的第一端，第三电阻R3的第二端连接负极输出端P-，第四电阻R4的第二端连接PMOS管M0的漏极D。

在本实施例中，该第二开关电路2的工作原理如下：

在正常情况下，正极输出端P+为电芯1的高电平输出端，负极输出端P-为电芯1的低电平输出端，进水检测电路5与第二电阻R2的连接处对地的阻抗很大且其电平被第一电阻R1和第一电阻R2拉高，此时，PMOS管M0和第一NMOS管M1均处于关断状态；当进水检测电路5检测到进水时，进水检测电路5与第二电阻R2的连接处对地的阻抗因受水而显著变小，使得PMOS管M0的栅极G被拉低，进而使得PMOS管M0由关断状态变为导通状态；PMOS管M0导通时，PMOS管M0的漏极D输出高电平，使得第一NMOS管M1的栅极G被拉高，进而使得第一NMOS管M1由关断状态变为导通状态。

在本实施中，第二开关电路2主要由NMOS管和电阻组成，结构非常简单，满足使用要求的同时，有利于降低电路成本。

参照图1和图2，在一个可选的实施例中，电池保护电路3包括电池保护芯片U1、第二NMOS管M2、第三NMOS管M3、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和电容C1，电池保护芯片U1的DO引脚通过第五电阻R5分别连接第一NMOS管M1的漏极D和第二NMOS管M2的栅极G，第二NMOS管M2的漏极D连接第三NMOS管M3的漏极D，第二NMOS管M2的源极S分别连接电芯1的负极和第一NMOS管M1的源极S；电池保护芯片U1的CO引脚连接第三NMOS管M3的栅极G，电池保护芯片U1的VM引脚通过第六电阻R6分别连接负极输出端P-和第三NMOS管M3的源极S，电池保护芯片U1的VDD引脚分别连接第七电阻R7的第一端和电容C1的第一端，第七电阻R7的第二端分别连接电芯1的正极和正极输出端P+，电池保护芯片U1的VSS引脚分别连接地、电容C1的第二端和电芯1的负极。

在本实施例中，该电池保护电路3的工作原理如下：

在正常情况下，电池保护芯片U1的D0引脚和C0引脚均输出高电平，第二NMOS管M2和第三NMOS管M3均处于导通状态，而PMOS管M0和第一NMOS管M1则均处于关断状态，此时，电芯1可自由地进行充电和放电；在电芯1放电过程中，当电池保护芯片U1检测到电芯1的电压低于过放保护电压时，电池保护芯片U1的DO引脚将由输出高电平转变为输出低电平，使得第二NMOS管M2由导通状态变为关断状态，从而切断了放电回路，使得电芯1无法再对负载电路进行放电，起到过放电保护作用；在电芯1充电过程中，当电池保护芯片U1检测到电芯1的电压达到过充保护电压值时，电池保护芯片U1的CO引脚将由输出高电平转变为输出低电平，使得第三NMOS管M3由导通状态变为关断状态，从而切断了充电回路，使得充电器无法再对电芯1进行充电，起到过充电保护作用；而当进水检测电路5检测到进水时，进水检测电路5与第二电阻R2的连接处对地的阻抗因受水而显著变小，使得PMOS管M0的栅极G被拉低，进而使得PMOS管M0由关断状态变为导通状态，PMOS管M0导通时，PMOS管M0的漏极D输出高电平，使得第一NMOS管M1的栅极G被拉高，进而使得第一NMOS管M1由关断状态变为导通状态，而第一NMOS管M1的导通使得第二NMOS管M2的栅极G被拉低，进而使得第二NMOS管M2由导通状态变为关断状态，从而使得负极输出端P-处于断电状态(即，此时电池保护电路3对电芯1进行过放电保护)，从而使得接在正极输出端P+和负极输出端P-上的负载电路处于断电状态，从而可有效避免负载电路上的元器件因受水导电而发生损坏，只有当进水检测恢复正常(如通过烘干等操作将进水蒸发掉)且插充电器时，正极输出端P+与负极输出端P-之间通过电芯1形成充电回路，使得负极输出端P-的电压低于VSS引脚的电压，进而使得第一NMOS管M1关断、第二NMOS管M2导通，此时电芯1进入正常的充电状态，当电芯1退出充电状态后，电子设备即可恢复正常使用。

参照图1和图2，在一个可选的实施例中，上述防水保护电路还包括检测端口K，进水检测电路5包括湿度传感器，湿度传感器通过检测端口K连接第一开关电路的控制端。

在本实施例中，可选用常规的湿度传感器作为进水检测电路5的主要进水检测元件，实施起来方便，其型号不作具体的限制，只要能满足使用要求即可；在本实施例中，该防水保护电路的工作原理如下：

在正常情况下，电池保护芯片U1的D0引脚和C0引脚均输出高电平，第二NMOS管M2和第三NMOS管M3均处于导通状态，同时，正极输出端P+为电芯1的高电平输出端，负极输出端P-为电芯1的低电平输出端，检测端口K对地的阻抗很大且其电平被第一电阻R1和第一电阻R2拉高，此时，PMOS管M0和第一NMOS管M1均处于关断状态；当湿度传感器检测到进水时，检测端口K对地的阻抗因受水而显著变小，使得PMOS管M0的栅极G被拉低，进而使得PMOS管M0由关断状态变为导通状态，PMOS管M0导通时，PMOS管M0的漏极D输出高电平，使得第一NMOS管M1的栅极G被拉高，进而使得第一NMOS管M1由关断状态变为导通状态，而第一NMOS管M1的导通使得第二NMOS管M2的栅极G被拉低，进而使得第二NMOS管M2由导通状态变为关断状态，从而使得负极输出端P-处于断电状态(即，此时电池保护电路3对电芯1进行过放电保护)，从而使得接在正极输出端P+和负极输出端P-上的负载电路处于断电状态，从而可有效避免负载电路上的元器件因受水导电而发生损坏。

参照图1和图2，在一个优选的实施例中，湿度传感器包括梳状的第一电极和第二电极，第一电极具有第一电极端51，第二电极具有第二电极端52，第一电极与第二电极相啮合，第一电极端51连接检测端口K，第二电极端52接地，第一电极端51与第二电极端52之间存在指定间隔，优选地，第一电极和第二电极可选用镀金铜箔制成。

在本实施例中，在正常情况下，第一电极端51和第二电极端52之间的阻抗很大，相当于开路，而当电子设备进水时，由于非纯净水的导电性使得第一电极端51和第二电极端52之间的阻抗会显著变小，因此主要由第一电极和第二电极组成的湿度传感器通过第一电极端51和第二电极端52之间的阻抗变化可实现进水检测的功能，同时，通过将第二电极端52接地，可起到防止静电电击的作用，另外，由于第一电极和第二电极组成的湿度传感器体积较小，而且具有一定延展性，因此，在进行设置时，相对于常规的湿度传感器，可更加灵活方便。

参照图2，在一个可选的实施例中，指定间隔的范围为0.15～0.25mm。

在本实施例中，第一电极端51和第二电极端52之间的间隔不宜太近也不宜太远，间隔太近则对空气湿度过于敏感而容易误动作，间隔太远则对进水反应不灵敏，因此，优选地，第一电极端51与第二电极端52之间的间隔可设置在0.15～0.25mm的范围内。

参照图2，在一个可选的实施例中，湿度传感器为多个，多个湿度传感器相并联。

在本实施例中，多个由第一电极和第二电极组成的湿度传感器之间可通过并联的方式进行使用，这样可扩大进水检测的位置范围，有利于更全面地对电子设备进行防水保护。

参照图3，本申请实施例还提出一种电子设备，包括上述任一实施例中的防水保护电路，该电子设备可为手机、平板电脑、数码摄像机、MP3、MP4等移动电子设备，对此不作具体的限制。

在本实施例中，该电子设备由于应用了前述的防水保护电路，因此可避免内部进水而发生电路损坏的问题。

参照图1和图3，在一个可选的实施例中，前述的电子设备，还包括壳体(图中未示意出)，防水保护电路设于壳体内，其中，进水检测电路5设于壳体的接口或结构缝隙处。

在本实施例中，通过将进水检测电路5设置于壳体的接口或结构缝隙处，这样可更全面地对电子设备进行防水保护，只要有一个地方进水即可迅速检测到，无需增加额外的成本。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种防水保护电路，其特征在于，包括电芯、电池保护电路、第一开关电路、第二开关电路、进水检测电路和负极输出端，所述电池保护电路具有电源正极输入端、电源负极输入端、电压控制端和电压输出端，所述电源正极输入端连接所述电芯的正极，所述电源负极输入端连接所述电芯的负极，所述电压控制端连接所述第二开关电路的输出端，所述电压输出端连接所述负极输出端；所述第一开关电路的控制端连接所述进水检测电路，所述第一开关电路的输入端连接所述电芯的正极，所述第一开关电路的输出端连接所述第二开关电路的控制端；所述第二开关电路的输入端连接所述电芯的负极，其中，

所述进水检测电路，用于进行水分检测，且当检测到进水时，控制所述第一开关电路由关断状态变为导通状态；

所述第一开关电路，用于当所述进水检测电路检测到进水时，控制所述第二开关电路由关断状态变为导通状态；

所述第二开关电路，用于当所述进水检测电路检测到进水时，控制所述电池保护电路对所述电芯进行过放电保护；

所述电池保护电路，用于当所述电池保护电路对所述电芯进行过放电保护或过充电保护时，控制所述负极输出端处于断电状态。

2.根据权利要求1所述的防水保护电路，其特征在于，所述第一开关电路包括PMOS管、第一电阻和第二电阻，所述PMOS管的栅极分别连接所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述电芯的正极，所述第二电阻的第二端连接所述进水检测电路，所述PMOS管的源极连接所述电芯的正极，所述PMOS管的漏极连接所述第二开关电路的控制端。

3.根据权利要求2所述的防水保护电路，其特征在于，所述第二开关电路包括第一NMOS管、第三电阻和第四电阻，所述第一NMOS管的源极连接所述电芯的负极，所述第一NMOS管的漏极连接所述电压控制端，所述第一NMOS管的栅极分别连接所述第三电阻的第一端和所述第四电阻的第一端，所述第三电阻的第二端连接所述负极输出端，所述第四电阻的第二端连接所述PMOS管的漏极。

4.根据权利要求3所述的防水保护电路，其特征在于，所述电池保护电路包括电池保护芯片、第二NMOS管、第三NMOS管、第五电阻、第六电阻、第七电阻和电容，所述电池保护芯片的DO引脚通过所述第五电阻分别连接所述第一NMOS管的漏极和所述第二NMOS管的栅极，所述第二NMOS管的漏极连接所述第三NMOS管的漏极，所述第二NMOS管的源极连接所述电芯的负极；所述电池保护芯片的CO引脚连接所述第三NMOS管的栅极，所述电池保护芯片的VM引脚通过所述第六电阻分别连接所述负极输出端和所述第三NMOS管的源极，所述电池保护芯片的VDD引脚分别连接所述第七电阻的第一端和所述电容的第一端，所述第七电阻的第二端连接所述电芯的正极，所述电池保护芯片的VSS引脚分别连接地、所述电容的第二端和所述电芯的负极。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的防水保护电路，其特征在于，还包括检测端口，所述进水检测电路包括湿度传感器，所述湿度传感器通过所述检测端口连接所述第一开关电路的控制端。

6.根据权利要求5所述的防水保护电路，其特征在于，所述湿度传感器包括第一电极和第二电极，所述第一电极具有第一电极端，所述第二电极具有第二电极端，所述第一电极与所述第二电极相啮合，所述第一电极端连接所述检测端口，所述第二电极端接地，所述第一电极端与所述第二电极端之间存在指定间隔。

7.根据权利要求6所述的防水保护电路，其特征在于，所述指定间隔的范围为0.15～0.25mm。

8.根据权利要求6或7所述的防水保护电路，其特征在于，所述湿度传感器为多个，多个所述湿度传感器相并联。

9.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的防水保护电路。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，还包括壳体，所述防水保护电路设于所述壳体内，其中，所述进水检测电路设于所述壳体的接口或结构缝隙处。