CN111509504A - 一种提高数据线保护功能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明专利公开的一种提高数据线保护功能的方法，包括数据线，所述数据线包括电线Vbus和参考线GND，所述数据线的一端设置USB A插头，所述数据线另一端设置具有保护功能的保护电路板和USB C插头，保护电路板通过负温度系数热敏电阻(NTC)、三极管、比较器和分压电阻、浪涌保护管组成保护电路，解决了现有技术中存在的数据线插头和插座会被高温熔毁损坏、防止高压烧毁后级电路的问题。
Description
技术领域
本发明专利属于移动智能终端领域，涉及一种提高数据线保护功能的方法。
背景技术
目前，USB数据线广泛使用在移动智能终端供电，其技术规范从USB V1.0演进到现在USB V3.2，数据线可传输的电源功率从2.5瓦演进到100瓦，当前移动终端常用数据线的是标准A插头转接USB C插头数据线，用于连接电源适配器和移动终端，其中电源适配器、数据线、移动智能终端构成完整的供电系统，电源线Vbus和地线GND通过连接器两对插座、插头和外设构成完整的供电回路，回路中各部分的电气性能参数和结构参数在USB规范中均有严格的要求，各部分严格按照技术规范进行设计是可以保证正常使用的，但由于USB C连接器信号引脚数量多(24脚)、间距小(0.2mm)、整体尺寸小、结构复杂，数据线长时间使用插头和插座内部空间和引脚间会有异物进入(例如：灰尘、金属碎屑、液体等)，导致数据线电源和地之间微短路(绝缘电阻异常变小，大致在1Ω左右)，这种情况下工作电源适配器的保护功能反应较慢，会造成USB连接器发热，插头和插座会被高温熔毁损坏。另外，公用电力网有时电压不稳定或大型设备启动过程中(例如：大型电机、汽车启动)，手机通过数据线充电过程中，会有电压浪涌通过数据线传到手机，过大的浪涌电压会损坏手机内部的半导体元器件，造成手机损坏。
发明内容
本发明专利的目的是提供一种具有发热和浪涌保护功能的数据线，解决了现有技术中存在的数据线插头和插座会被高温熔毁损坏和手机元器件过压烧坏的问题。
本发明专利所采用的技术方案是,一种具有发热和浪涌保护功能的数据线，包括数据线，数据线包括电线Vbus和参考线GND，电线Vbus的一端和参考线GND的一端均连接在USB A插头上，电线Vbus的另一端和参考线GND另一端均连接在具有保护功能的保护电路板上，保护电路板与USB C插头相连接。
本发明专利的特点还在于：
保护电路板包括分别设置在电线Vbus与参考线GND之间的三极管Q、比较器UA、分压电阻R、NTC电阻和浪涌保护TVS管。
保护三极管Q的第一端连接电线Vbus，保护三极管Q的第二端连接参考线GND，保护三极管Q的第三端连接比较器UA，比较器UA的第一端连接电线Vbus，比较器UA的第二端连接参考线GND。
分压电阻R的一端连接电线Vbus，分压电阻R另一端连接分压电阻R，分压电阻R的一端连接分压电阻R，分压电阻R的另一端连接参考线GND。
NTC电阻一端连接分压电阻R，NTC电阻的另一端连接电线Vbus，分压电阻R的一端连接的NTC电阻，分压电阻R另一端连接参考线GND。
比较器UA的第三端连接在分压电阻R和分压电阻R之间，比较器UA的第四端连接在NTC电阻和分压电阻R之间。
浪涌保护TVS管的第一端连接Vbus，第二端连接参考线GND。
本发明专利的有益效果是，本发明专利一种提高数据线保护功能的方法，温度传感器NTC电阻放置在数据线USB C插头内部保护电路板上Vbus引脚附近，能够直接感知到USB C插头引脚的温度变化，快速使保护电路动作，使电源适配器停止供电，保护数据线插头和插座不被高温熔毁损坏；另外由于保护电路板连接USB C插头，不会导致移动智能终端内部电路误工作，提高了移动终端的可靠性。保护板上浪涌保护TVS管在数据线尚有大电压情况下，能以极高的速度(最高达1*10-12秒)使其阻抗骤然降低，同時吸收一个大电電流，将其两端间的电压钳位在一个预定的数值上，从而确保后面的手机电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。
附图说明
图1是本发明专利的结构连接示意图；
图2是本发明专利电路原理图；
图3是本发明专利热保护功能的工作流程图。
图4是本发明专利浪涌保护功能的工作流程图。
图中，1.电源适配器，2.USB A插座，3.USB A插头，4.数据线，5.保护电路板，6.USBC插头，7.USB C插座，8.移动终端，9.NTC电阻，10.分压电阻R3，11.分压电阻R2，12.分压电阻R1，13.比较器UA13，14.三极管Q，15.电线Vbus，16.参考线GND，17.浪涌保护管TVS。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明专利进行详细说明。
本发明专利一种提高数据线保护功能的方法，如图1所示，包括数据线4，数据线4的一端设置USB A插头3，USB A插头3能连接USB A插座2，USB A插座2设置在电源适配器1远离电源插头的一端，数据线4的另一端设置保护电路板5，保护电路板5设置在USB C插头6内部，USB C插头6能连接USB C插座7，USB C插座7设置在移动终端8上，如图2所示，包括数据线4，数据线4包括电线Vbus15和参考线GND16，电线Vbus15的一端和参考线GND16的一端均设置在USB A插头3上，所述电线Vbus15的另一端和参考线GND16的另一端均连接在具有保护功能的保护电路板5上,保护电路板5与USB C插头6相连接，保护电路板5包括分别设置在电线Vbus15与参考线GND16之间的三极管Q14、比较器UA13、分压电阻R112和NTC电阻9，保护三极管Q14的第一端连接电线Vbus15，保护三极管Q14的第二端连接参考线GND16，保护三极管Q的第三端连接比较器UA13，比较器UA对输入信号进行鉴别与比较，检测输入电压的变化值，当变化值超过阈值时，输出反转，比较器UA13的第一端连接电线Vbus15，比较器UA13的第二端连接参考线GND16，分压电阻R112的一端连接电线Vbus15，分压电阻R112另一端连接分压电阻R211，分压电阻R211的一端连接分压电阻R112，分压电阻R211的另一端连接参考线GND16，分压电阻R1、R2的阻值和功率根据实际要求选择，NTC电阻9一端连接分压电阻R310，NTC电阻9的另一端连接电线Vbus15，分压电阻R310的一端连接的NTC电阻9，分压电阻R3另一端连接参考线GND16，NTC电阻为负温度系数热敏电阻，阻值随温度升高减小，位置在保护印制电路板上靠近数据线内连接器电源几个Vbus脚焊盘，用于能够快速检测到连接器的温度，比较器UA13的第三端(反相输入端)连接在分压电阻R112和分压电阻R2 11之间，比较器UA13的第四端(同相输入端)连接在NTC电阻9和分压电阻R310之间，NTC电阻和其余三个分压电阻R3、R2、R1的阻值比为：R3/NTC>R1/R2。当数据线输入电压由于外部异常电压输入时，电压超过浪涌保护管TVS17的钳位电压时，浪涌管高速导通工作，将电压钳位在保护电压内，避免高压烧毁后级电路，当外部电压异常消失，浪涌保护管TVS17恢复高阻，正常工作。
如图3所示，本发明专利一种提高数据线保护功能的方法，其热保护功能的工作过程为，当移动终端8使用一段时间后，其USB C插座6内不同程度会进入异物，导致电线Vbus(电源信号)和参考线GND(参考信号)之间直流电阻变小。当该直流电阻达到一定值时形成微短路(绝缘电阻异常变小，大致在1Ω左右)；当用户使用数据线4给微短路的移动终端8供电时，电源适配器1检测输出电压是否小于内部短路电压检测阈值(2.5-3.5V)，如果是，电源适配器1内部短路保护电路工作，关闭输出；如果否，电源适配器内部1短路保护电路未工作，正常对外部供电，USB C插头6部分异常发热，NTC电阻变小，由R3和NTC组成的分压电路a点电压大于R1和R2构成的分压电路b点电压时，比较器立即反转，输出电压变高，三极管Q导通，强制电源适配器1进入短路保护状态，关闭输出电压，数据线4和移动终端8连接器停止发热，防止连接器由于高温发热熔毁，移动终端8中异常微短路消除后，即可使用该数据线进行工作。
如图4所示，本发明专利一种提高数据线保护功能的方法，其浪涌保护功能的工作过程为，数据线3插上充电插座后正常充电，电力浪涌异常串入数据线，浪涌电压超过浪涌保护管TVS17的钳位电压时，浪涌管高速导通工作，将电压钳位在保护电压内，避免高压烧毁后级电路，当外部电压异常消失，浪涌保护管TVS17恢复高阻，正常工作。
Claims (6)
1.一种提高数据线保护功能的方法，其特征在于，包括数据线(4)，所述数据线(4)包括电线Vbus(15)和参考线GND(16)，所述电线Vbus(15)的一端和参考线GND(16)的一端均连接在USB A插头(3)上，所述电线Vbus(15)另一端和参考线GND(16)的另一端均连接在具有发热保护功能的保护电路板(5)上，所述保护电路板(5)与USB C插头(6)相连接。
2.如权利要求1所述的一种提高数据线保护功能的方法，其特征在于，所述保护电路板(5)包括分别设置在电线Vbus(15)与参考线GND(16)之间的三极管Q(14)、比较器UA(13)、分压电阻R1(12)、R2(11)、R3(10)、NTC电阻(9)和浪涌保护管TVS(17)。
3.如权利要求2所述的一种提高数据线保护功能的方法，其特征在于，所述保护三极管Q(14)的第一端连接电线Vbus(15)，所述保护三极管Q(14)的第二端连接参考线GND(16)，所述保护三极管Q的第三端连接比较器UA(13)，所述比较器UA(13)的第一端连接电线Vbus(15)，所述比较器UA(13)的第二端连接参考线GND(16)，浪涌保护TVS管的第一端连接Vbus，第二端连接参考线GND。
4.如权利要求3所述的一种提高数据线保护功能的方法，其特征在于，所述分压电阻R1(12)的一端连接电线Vbus(15)，所述分压电阻R1(12)另一端连接分压电阻R2(11)，所述分压电阻R2(11)的一端连接分压电阻R1(12)，所述分压电阻R2(11)的另一端连接参考线GND(16)，浪涌保护TVS管的第一端连接Vbus，第二端连接参考线GND。
5.如权利要求4所述的一种提高数据线保护功能的方法，其特征在于，所述NTC电阻(9)一端连接分压电阻R3(10)，所述NTC电阻(9)的另一端连接电线Vbus(15)，所述分压电阻R3(10)的一端连接的NTC电阻(9)，所述分压电阻R3另一端连接参考线GND(16)，浪涌保护TVS管的第一端连接Vbus，第二端连接参考线GND。
6.如权利要求5所述的一种提高数据线保护功能的方法，其特征在于，其特征在于，所述比较器UA(13)的第三端连接在分压电阻R1(12)和分压电阻R2(11)之间，所述比较器UA(13)的第四端连接在NTC电阻(9)和分压电阻R3(10)之间，浪涌保护TVS管的第一端连接Vbus，第二端连接参考线GND。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113204470A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-08-03 | 山东英信计算机技术有限公司 | 一种服务器板卡装置及其控制方法、相关组件 |
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- 2020-05-11 CN CN202010386038.2A patent/CN111509504A/zh active Pending
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