CN111490570B - 保护电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保护电路及电子设备。其中，保护电路包括：处理电路，处理电路与充电接口连接；第一开关，第一开关的第一端与充电接口连接，第一开关的第二端与充电模块的电流输入端连接；第二开关，第二开关的第三端与第一开关的控制端连接，第二开关的第四端与充电模块的电流输入端连接，第二开关的控制端与处理电路连接；其中：在通过所述第一开关的电流存在异常的情况下，所述处理电路控制所述第二开关导通；在所述第二开关导通之后，检测所述充电接口的电压信号；若所述充电接口无电压信号，保持所述第二开关导通；若所述充电接口存在电压信号，断开所述第二开关。本发明解决了充电器被拔出后充电接口发生电流倒灌带来的电腐蚀问题。

Description

保护电路及电子设备

技术领域

本发明涉及电子领域，更具体地，涉及一种保护电路和一种电子设备。

背景技术

通常，电子设备的电池接近充满的时候，充电电流逐渐减小，可能存在电流倒灌的情况。也即，电流从电子设备的电池流向充电接口，导致充电接口带电。

由于上述的电流倒灌，电子设备的充电接口一直存在电压，该电压会导致充电接口发生电腐蚀。同时由于通常根据充电接口是否存在电压信号来判断电子设备是否处于充电状态，当电流倒灌发生时，即便在充电器已经与电子设备分离的情况下，电子设备上仍能检测到充电接口存在电压信号，从而错误显示电子设备仍处于充电状态，给用户带来错误的提醒。

发明内容

本发明实施例提供一种保护电路，以解决电流倒灌带来的充电接口腐蚀和给用户错误提醒的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

第一方面，本发明提供了一种保护电路，应用于电子设备，包括：

处理电路，所述处理电路与充电接口连接；

第一开关，所述第一开关的第一端与充电接口连接，所述第一开关的第二端与所述电子设备的充电模块的电流输入端连接；

第二开关，所述第二开关的第三端与所述第一开关的控制端连接，所述第二开关的第四端与所述电子设备的充电模块的电流输入端连接，所述第二开关的控制端与所述处理电路连接；

其中：

在通过所述第一开关的电流存在异常的情况下，所述处理电路控制所述第二开关导通；

在所述第二开关导通之后，检测所述充电接口的电压信号；

若所述充电接口无电压信号，保持所述第二开关导通；

若所述充电接口存在电压信号，断开所述第二开关。

第二方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括如上所述的保护电路。

在本发明实施中，保护电路包括处理电路、第一开关及第二开关，其中，第一开关的第一端连接充电接口，第一开关的第二端连接电子设备的充电模块的电流输入端；第二开关的第三端与第一开关的控制端连接，第二开关的第四端与电子设备的充电模块的电流输入端连接，第二开关的控制端与处理电路连接。基于该保护电路，在通过第一开关的电流存在异常的情况下，说明电子设备处于非正常充电，或者充电电源拔出电子设备后，电子设备发生倒灌。此时，为了判断该异常的具体原因，处理电路控制第二开关导通。由于第一开关和第二开关的耦合关系，在第二开关导通的情况下，第一开关断开。此时，充电接口与充电模块的电流输入端之间的通路断开。在此基础上，若充电接口无电压信号，则说明上述异常是充电电源拔出电子设备后，电子设备发生倒灌产生的，此时，继续保持第二开关导通，也即继续保持第一开关断开。这样，由于充电接口与充电模块的电流输入端之间的通路断开，倒灌电流无法流入到充电接口处，避免了充电接口的带电腐蚀。同时，充电接口无电压信号，包含保护电路的电子设备也不会输出一个正在充电的信号，这使电子设备能够准确的对自身的充电状态进行输出。进一步的，在第二开关导通的情况下，若充电接口仍存在电压信号，则说明上述异常是电子设备非正常充电产生的，此时断开第二开关，使第一开关导通。这样，充电接口与充电模块的电流输入端之间的通路连通，包含保护电路的电子设备继续进行充电。

以下通过参照附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明实施例提供的一种保护电路的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种保护电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种保护电路10。该保护电路10应用于电子设备，其中，电子设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、可穿戴设备、以及计步器等需要外接电源充电的电子设备。

如图1所示，为本发明实施例提供的一种保护电路的结构示意图。保护电路10包括第一开关12、第二开关13以及处理电路14。其中，第一开关12的第一端与充电接口111连接，第一开关12的第二端与电子设备的充电模块20的电流输入端连接。第二开关13的第三端与第一开关12的控制端连接，第二开关13的第四端与电子设备的充电模块20的电流输入端连接，第二开关13的控制端与处理电路14连接。处理电路14与充电接口111连接。

在本发明实施例中，第一开关12处于充电接口111与充电模块20的电流输入端之间。在第一开关12处于导通的情况下，充电接口111与充电模块20的电流输入端之间的电路连通。在第一开关12处于断开的情况下，充电接口111与充电模块20的电流输入端之间的电路断开。

在一个例子中，电子设备为手机，充电接口111通常为手机的Vbus接口。另外，电子设备的充电模块20可以为一个充电IC(Integrated Circuit，集成电路)。

处理电路14可通过第二开关13的控制端来控制第二开关13的导通和关闭状态。以及，第一开关12和第二开关13存在耦合关系，具体耦合关系为，在第二开关13处于导通状态下，第一开关12处于断开状态。对应的，在第二开关13处于断开状态下，第一开关12处于导通状态。在本发明实施例中，在通过第一开关12的电流存在异常的情况下，处理电路14控制第二开关13导通；在第二开关13导通且充电接口111无电压信号的情况下，保持第二开关13导通；在第二开关13导通且充电接口111存在电压信号的情况下，断开第二开关13。

在本发明的一个实施例中，第一开关12和第二开关13可均为开关晶体管。当然，也可以为其他电控开关。

进一步的，如图1所示，第一开关12可具体为PMOS管，第二开关13可具体为NMOS管。其中，PMOS管的漏极与充电接口111连接，PMOS管的源极与充电模块20的电流输入端连接，PMOS管的栅极与NMOS管的源极连接。NMOS管的漏极与电子设备的充电模块20的电流输入端连接，NMOS管的栅极与处理电路14连接。

可以理解的是，PMOS管的漏极作为第一开关12的第一端，PMOS管的源极作为第一开关12的第二端，PMOS管的栅极作为第一开关12的控制端。另外，PMOS管的栅极通常连接接地端112。在第一开关12为PMOS管的情况下，该PMOS管还可以实现防反插的功能。具体的，当充电接口111连接一个正向电压的充电电源的情况下，该PMOS可处于导通状态。当充电接口111连接一个反向电压的充电电源的情况下，该PMOS处于断开状态。这样，可防止反向电压进入充电模块20，从而可保护充电模块20。

NMOS管的源极作为第二开关13的第三端，NMOS管的漏极作为第二开关13的第四端，NMOS管的栅极作为第二开关13的控制端。

基于本发明实施例提供的保护电路，在通过第一开关12的电流存在异常的情况下，说明电子设备处于非正常充电，或者电子设备发生了倒灌。此时，为了判断该异常的具体原因，处理电路14控制第二开关13导通。由于第一开关12和第二开关13的耦合关系，在第二开关13导通的情况下，第一开关12断开。此时，充电接口111与充电模块20的电流输入端之间的通路断开。在此基础上，若充电接口111无电压信号，则处理电路14判断上述异常电流是电子设备发生倒灌产生的，此时，处理电路14发送信号，继续保持第二开关13导通，也即使第一开关12保持断开状态。这样，由于充电接口与充电模块的电流输入端之间的通路断开，倒灌电流无法流入到充电接口111处，避免了充电接口的带电腐蚀。同时，充电接口111无电压信号，包含保护电路的电子设备也不会输出一个正在充电的信号，这使电子设备能够准确的对自身的充电状态进行输出。

进一步的，若处理电路14控制第二开关13导通后，充电接口111仍存在电压信号，则说明上述异常是电子设备充电电流不稳产生的，也即没有倒灌现象产生。此时断开第二开关13，即导通第一开关12。这样，充电接口与充电模块的电流输入端之间的通路连通，电子设备继续进行充电。

本发明实施例提供的保护电路，能够准确判断充电接口是否发生倒灌，并在倒灌发生的情况下断开电路，避免倒灌带来的电路腐蚀问题。

如图2所示，为本发明实施例提供的另一种保护电路的结构示意图。保护电路10包括第一开关12、第二开关13以及处理电路14。可选地，处理电路14包括处理器141和电压传感器142。其中，电压传感器142与处理器141电连接，处理器141可以为CPU或者MCU。

电压传感器142检测充电接口111的电压信号，并将电压信号发送给处理器141。处理器141基于电压传感器142的检测到的电压信号以判断充电接口111是否存在电压信号。

在本发明实施例中，处理电路14还用于在通过第一开关12的电流存在异常的情况下，控制第二开关13导通。基于此，可以理解的是，如图2所示，本发明实施例提供的保护电路10中，处理电路14还包括电流传感器18，电流传感器18与处理器141电连接。该电流传感器14可设置在充电接口111与第一开关12之间，或者设置在第一开关12与充电模块20的电流输入端之间。电流传感器14检测通过第一开关12的电流信号，并将电流信号发送给处理器141。处理器141可基于电流传感器18输出的电流信号，确定通过第一开关12的电流是否存在异常。

在本发明的一个实施例中，上述通过第一开关12的电流存在异常，包括：通过第一开关12的电流的电流值与预设电流值不一致。其中，预设电流值指的是，电子设备处于正常充电状态下，通过充电模块20的电流输入端的电流的标准电流值。该预设电流值可根据经验设置，或者根据实验得到。

另外，在通过第一开关12的电流存在异常的情况下，说明电子设备处于非正常充电，或者充电电源拔出电子设备后，电子设备发生倒灌。为了判断确定该异常的具体原因，此时处理电路14控制第二开关13导通。由于第一开关12和第二开关13的耦合关系，在第二开关13导通的情况下，第一开关12断开。此时，充电接口111与充电模块20的电流输入端之间的通路断开。

在本发明实施中，处理电路14还用于在第二开关13导通且充电接口111无电压信号的情况下，保持第二开关13导通。以及，在第二开关13导通且充电接口111存在电压信号的情况下，断开第二开关13。

具体地，在第二开关13导通且充电接口111无电压信号的情况下，则说明上述异常是充电电源拔出电子设备后，由于电子设备发生倒灌产生的，此时，继续保持第二开关13导通，也即继续保持第一开关12断开。这样，由于充电接口111与充电模块20的电流输入端之间的通路断开，倒灌电流无法流入到充电接口111处，因此，充电接口111避免了带电腐蚀。同时，电压传感器142未检测到电压信号，也不会输出一个正在充电的信号，这使电子设备能够准确的对自身的充电状态进行输出，从而提高了用户的使用体验。

对应的，在充电接口111存在电压信号的情况下，则说明上述异常是由于电子设备非正常充电引起的。因此，为了保证电子设备能继续充电，此时断开第二开关13，即导通第一开关12。这样，充电接口111与充电模块20的电流输入端之间的电路连通，电子设备可继续充电。

另外，处理电路14，还用于在通过第一开关12的电流不存在异常的情况下，去保持第二开关13断开。具体地，在通过第一开关12的电流不存在异常的情况下，说明电子设备正在正常充电，因此，处理电路14保持第二开关13断开，即保持第一开关12导通。这样，充电接口111与充电模块20的电流输入端之间的电路连通，电子设备继续正常充电。第一开关12和第二开关13可以为开关晶体管，例如，第一开关12为PMOS管，第二开关为NMOS管。

可选地，在第一开关12为PMOS管的情况下，通常还在PMOS管的漏源极之间并联一个用于续流的第一二极管15。具体的，该第一二极管15的阳极连接在PMOS管的漏极，该第一二极管15的阴极连接在PMOS管的源极。该第一二极管15用于防止PMOS管反向击穿。

同理，在第二开关13为NMOS管的情况下，通常还在NMOS管的漏源极之间并联一个用于续流的第二二极管16。具体的，该第二二极管16的阳极连接在NMOS管的源极，该第二二极管16的阴极连接在NMOS管的漏极。该第二二极管16用于防止NMOS管反向击穿。

可以理解的是，第一开关12和第二开关13还可以为其他形式的开关，例如，场效应晶体管FET，或者，双极结型晶体管BJT。需要说明的是，只要满足本实施例中的第一开关12和第二开关13之间的耦合关系的第一开关12和第二开关13，都在本实施例的保护范围之内。对此，本实施例并不做限定。

在本实施例中，提供了一种第一开关12和第二开关13的具体结构，该具体结构对应的控制方式简单，且成本低。

在本发明实施中，保护电路10包括处理电路14、第一开关12及第二开关13，其中，第一开关12的第一端连接充电接口111，第一开关12的第二端连接电子设备的充电模块20的电流输入端；第二开关13的第三端与第一开关12的控制端连接，第二开关13的第四端与电子设备的充电模块20的电流输入端连接，第二开关13的控制端与处理电路14连接。处理电路包括处理器141和电压传感器142。基于该保护电路10，在通过第一开关12的电流存在异常的情况下，说明电子设备处于非正常充电，或者充电电源拔出电子设备后，电子设备发生倒灌。此时，为了判断该异常的具体原因，处理电路14控制第二开关13导通。由于第一开关12和第二开关13的耦合关系，在第二开关13导通的情况下，第一开关12断开。此时，充电接口111与充电模块20的电流输入端之间的通路断开。在此基础上，若电压传感器142检测到充电接口111无电压信号，则说明上述异常是充电电源拔出电子设备后，由于电子设备发生倒灌产生的，此时，继续保持第二开关13导通，也即继续保持第一开关12断开。这样，由于充电接口111与充电模块20的电流输入端之间的通路断开，倒灌电流无法流入到充电接口111处，因此，充电接口111避免了带电腐蚀。同时，充电接口111无电压信号，包含保护电路10的电子设备也不会输出一个正在充电的信号，这使电子设备能够准确的对自身的充电状态进行输出，从而提高了用户的使用体验。进一步的，若电压传感器142检测到充电接口111存在电压信号，则说明上述异常是电子设备非正常充电产生的，此时断开第二开关13，即导通第一开关12。这样，充电接口111与充电模块20的电流输入端之间的通路连通，包含保护电路10的电子设备继续进行充电。

在上述保护电路10的基础上，本发明实施例提供的保护电路10还包括一保护电阻17。第一开关12的控制端与保护电路的接地端112通过保护电阻17连接。保护电阻17可保证第一开关12正常且稳定的工作。在第一开关12为PMOS管的情况下，该保护电阻17连接在PMOS管的栅极与接地端112之间。保护电阻可以稳定第一开关12的控制端的电压，提高电路的稳定性。

在上述保护电路10的基础上，本发明实施例提供的保护电路10还包括：过压保护模块19。该过压保护模块19连接在第一开关12与充电模块20的电流输入端之间。过压保护模块19可以为一个OVP(Overvoltage Protection；过压保护)IC。该过压保护模块19可以避免充电模块20的电流输入端电压过高导致充电模块20损坏的问题，提高保护电路的安全性。

本发明实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括上述电路实施例部分提供的任一种保护电路。

在本实施例中，电子设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、可穿戴设备、以及计步器等需要外接电源充电的电子设备。

在本实施例中，由于本发明实施提供的电子设备包括上述保护电路实施例部分提供的任一种保护电路，因此，本发明实施提供的电子设备能够实现与上述保护电路实施例部分提供的任一种保护电路相同功能。即，电子设备能够准确的对自身的充电状态进行输出，同时避免了充电接口由于电流倒灌导致的带电腐蚀，提高了电子设备的安全性。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

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，均属于本发明的保护之内。

Claims (9)

1.一种保护电路，应用于电子设备，其特征在于，包括：

处理电路，所述处理电路与充电接口连接；

第一开关，所述第一开关的第一端与充电接口连接，所述第一开关的第二端与所述电子设备的充电模块的电流输入端连接；

第二开关，所述第二开关的第三端与所述第一开关的控制端连接，所述第二开关的第四端与所述电子设备的充电模块的电流输入端连接，所述第二开关的控制端与所述处理电路连接；所述第一开关和所述第二开关存在耦合关系；

其中：

在通过所述第一开关的电流存在异常的情况下，所述处理电路控制所述第二开关导通；

在所述第二开关导通之后，检测所述充电接口的电压信号；

若所述充电接口无电压信号，保持所述第二开关导通；

若所述充电接口存在电压信号，断开所述第二开关。

2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述通过所述第一开关的电流存在异常包括：

通过所述第一开关的电流的电流值与预设电流值不一致。

3.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述处理电路包括处理器和电压传感器；

所述电压传感器与所述处理器电连接，所述电压传感器检测所述充电接口的电压信号，并将所述电压信号发送给所述处理器。

4.根据权利要求3所述的保护电路，其特征在于，所述处理电路还包括电流传感器，所述电流传感器与所述处理器电连接，所述电流传感器检测通过所述第一开关的电流信号，并将所述电流信号发送给所述处理器。

5.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关均为开关晶体管。

6.根据权利要求5所述的保护电路，其特征在于，所述第一开关为PMOS管，所述第二开关为NMOS管；

所述PMOS管的漏极与所述充电接口连接，所述PMOS管的源极与所述充电模块的电流输入端连接，所述PMOS管的栅极与所述NMOS管的源极连接；

所述NMOS管的漏极与所述电子设备的充电模块的电流输入端连接，所述NMOS管的栅极与所述处理电路连接。

7.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括保护电阻，所述第一开关的控制端通过所述保护电阻与所述保护电路的接地端连接。

8.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括：

过压保护模块，所述过压保护模块连接在所述第一开关与所述充电模块的电流输入端之间。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1-8任一项所述的保护电路。

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