CN113824097B - 一种保护电路及充电线缆 - Google Patents

一种保护电路及充电线缆 Download PDF

Info

Publication number
CN113824097B
CN113824097B CN202111160255.0A CN202111160255A CN113824097B CN 113824097 B CN113824097 B CN 113824097B CN 202111160255 A CN202111160255 A CN 202111160255A CN 113824097 B CN113824097 B CN 113824097B
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
input end
voltage
comparison
power receiving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111160255.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113824097A (zh
Inventor
欧应阳
何美婷
谢仁践
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hynetek Semiconductor Co ltd
Original Assignee
Hynetek Semiconductor Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hynetek Semiconductor Co ltd filed Critical Hynetek Semiconductor Co ltd
Priority to CN202111160255.0A priority Critical patent/CN113824097B/zh
Publication of CN113824097A publication Critical patent/CN113824097A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113824097B publication Critical patent/CN113824097B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/001—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection limiting speed of change of electric quantities, e.g. soft switching on or off
    • H02H9/004—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection limiting speed of change of electric quantities, e.g. soft switching on or off in connection with live-insertion of plug-in units
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00—Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/38—Information transfer, e.g. on bus
    • G06F13/42—Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation
    • G06F13/4282—Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation on a serial bus, e.g. I2C bus, SPI bus
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/045—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage adapted to a particular application and not provided for elsewhere
    • H02H9/047—Free-wheeling circuits

Abstract

本发明实施例提供一种保护电路及充电线缆，包括第一比较电路、电压检测电路、第二比较电路、参考信号设置电路、放电电路和第一控制单元；第一比较电路包括第一比较单元和第二比较单元，该电路中，第一控制单元根据第一比较单元输出的第一比较信号和/或第二比较单元输出的第二比较信号，输出关断信号至开关单元，以断开USB受电接口的输入端和负载的连接，并输出第一控制信号至参考信号设置电路，以使参考信号设置电路输出第一参考信号至第二比较电路，使第二比较电路根据第一参考信号和USB受电接口的输入端电压输出第二控制信号至放电电路，控制放电电路放电，从而能在限定时间内泄放USB受电接口的输入端电压、有效避免电弧。

Description

一种保护电路及充电线缆
技术领域
本发明实施例涉及USB技术领域，特别涉及一种保护电路及充电线缆。
背景技术
通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)是连接计算机系统与外部设备的一种串口总线标准，也是一种输入输出接口的技术规范，被广泛地应用于个人电脑和移动设备等信息通讯产品，并扩展至摄影器材、数字电视(机顶盒)、游戏机等其它相关领域。
USB PD3.1规范将原来的USB PD3.0内容归到标准功率范围(Standard PowerRange，SPR)里面，最大功率保持100W不变；同时增加了扩展功率范围(Extended PowerRange，EPR)，最大功率由100W扩展到240W，并且新增了28V、36V和48V三种固定电压档、以及三种可调电压档。
在ERP模式下，USB受电接口与USB供电接口在连接过程中是逐步握手过程，而USB受电接口从USB供电接口拔出的过程是突然的过程，即有可能在48V、5A的供电条件下，USB受电接口突然拔出，在这种情况下，USB受电接口的电路存在快速的电压跌落，容易产生电弧。一是因为感应反冲可轻易产生12伏或更高的电压差，从而产生电弧；二是由于在拔出时，USB供电接口的输出端保持高电平，而USB受电接口的输入端处的放电所致的电压差，从而产生电弧放电。
为了避免拔出电弧的风险，需要对USB受电接口的输入端电压进行泄放，即对USB受电接口的VBUS触点的电压进行泄放，但是，如果泄放速度太快，容易造成电弧，如果泄放速度太慢，USB受电接口不容易在限定时间内放电到安全电压以内。
发明内容
本发明实施例提供一种保护电路和充电线缆，能够在限定时间内泄放USB受电接口的输入端电压、有效避免电弧。
第一方面，本发明实施方式采用的一个技术方案是：提供一种保护电路，包括：第一比较电路、电压检测电路、第二比较电路、参考信号设置电路、放电电路和第一控制单元；所述第一比较电路包括第一比较单元和/或第二比较单元，所述第一比较单元的输入端用于连接USB受电接口的输入端，所述第二比较单元的输入端用于连接所述USB受电接口的信号端，所述第一比较单元的输出端连接所述第一控制单元的第一输入端，所述第一比较单元的输出端连接所述第一控制单元的第二输入端，所述第一控制单元的第一输出端用于连接开关单元的控制端，所述第一控制单元的第二输出端连接所述参考信号设置电路的输入端，所述开关单元的第一端连接所述USB受电接口的输入端，所述开关单元的第二端连接负载，所述第一比较单元用于根据所述USB受电接口的输入端的电压输出第一比较信号至所述第一控制单元，所述第二比较单元用于根据所述信号端的电压输出第二比较信号至所述第一控制单元，所述第一控制单元用于根据所述第一比较信号和/或所述第二比较信号、输出关断信号至所述开关单元，以使所述开关单元关断，从而断开所述USB受电接口的输入端和负载的连接；所述电压检测电路的第一端用于连接所述USB受电接口的输入端，所述电压检测电路的第二端连接所述第二比较电路的第一输入端，所述电压检测电路用于检测所述USB受电接口的输入端电压、并将USB受电接口的输入端电压输出至所述第二比较电路；所述第二比较电路的第二输入端连接所述参考信号设置电路的输出端，所述第二比较电路的输出端连接所述放电电路的控制端，所述放电电路的第一端用于连接所述USB受电接口的输入端，所述放电电路的第二端接地，所述第一控制单元还用于根据所述第一比较信号和/或所述第二比较信号、输出第一控制信号至所述参考信号设置电路，以使所述参考信号设置电路输出第一参考信号至所述第二比较电路，所述第二比较电路用于根据所述USB受电接口的输入端电压和所述第一参考信号输出第二控制信号至所述放电电路，以使所述USB受电接口的输入端电压通过所述放电电路进行放电。
在一些实施例中，所述第一比较单元为第一比较器，所述第二比较单元为第二比较器；所述第一比较器的第一输入端用于连接所述USB受电接口的输入端，所述第一比较器的第二输入端连接第二参考信号，所述第一比较器的输出端连接所述第一控制单元的第一输入端，所述第二比较器的第一输入端用于连接所述USB受电接口的信号端，所述第二比较器的第二输入端连接第三参考信号，所述第二比较器的输出端连接所述第一控制单元的第二输入端。
在一些实施例中，所述电压检测电路包括第一分压电阻和第二分压电阻；所述第一分压电阻的第一端用于连接所述USB受电接口的输入端，所述第一分压电阻的第二端分别连接所述第二比较电路的第一输入端和所述第二分压电阻的第一端，所述第二分压电阻的第二端接地。
在一些实施例中，所述参考信号设置电路包括第二控制单元和数模转换器；所述第二控制单元的输出端连接所述数模转换器的输入端，所述数模转换器的输出端连接所述第二比较电路的第二输入端，所述第二控制单元用于设置所述第一参考信号的波形。
在一些实施例中，所述第二比较电路包括第三比较器、第一电阻和第二电阻；所述第三比较器的同相输入端分别连接所述电压检测电路的第二端和所述第一电阻的第一端，所述第三比较器的反相输入端连接所述第二电阻的第一端，所述第三比较器的输出端连接所述放电电路的控制端，所述第一电阻的第二端连接所述第三比较器的输出端，所述第二电阻的第二端连接所述参考信号设置电路的输出端。
在一些实施例中，所述放电电路包括分压单元和开关管；所述分压单元的第一端用于连接所述USB受电接口的输入端，所述分压单元的第二端连接所述开关管的第一端，所述开关管的第二端接地，所述开关管的控制端连接所述第二比较电路的输出端。
在一些实施例中，所述开关管为PMOS管，所述分压单元为分压电阻；所述分压电阻的第一端用于连接所述USB受电接口的输入端，所述分压电阻的第二端连接所述PMOS管的漏极，所述PMOS管的源极接地，所述PMOS管的栅极连接所述第二比较电路的输出端。
在一些实施例中，所述第二比较电路包括运算放大器、第三电阻、第四电阻、负反馈电路；所述运算放大器的同相输入端连接所述电压检测电路的第二端，所述运算放大器的反相输入端分别连接所述第三电阻的第一端、所述第四电阻的第一端和所述负反馈电路的第一端，所述第三电阻的第二端连接所述参考信号设置电路的输出端，所述第四电阻的第二端接地，所述负反馈电路的第二端连接所述运算放大器的输出端。
在一些实施例中，所述放电电路包括压控电流源电路；所述压控电流源电路的第一端用于连接所述USB受电接口的输入端，所述压控电流源电流的第二端接地，所述压控电流源电路的控制端连接所述第二比较电路的输出端。
第二方面，本发明实施例提供一种充电线缆，该充电线缆包括如第一方面任意一项所述的保护电路。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例提供一种保护电路及充电线缆，包括第一比较电路、电压检测电路、第二比较电路、参考信号设置电路、放电电路和第一控制单元；第一比较电路包括第一比较单元和第二比较单元，该电路中，第一控制单元根据第一比较单元输出的第一比较信号和/或第二比较单元输出的第二比较信号，输出关断信号至开关单元，以断开USB受电接口的输入端和负载的连接，并输出第一控制信号至参考信号设置电路，以使参考信号设置电路输出第一参考信号至第二比较电路，使第二比较电路根据第一参考信号和USB受电接口的输入端电压输出第二控制信号至放电电路，控制放电电路放电，从而能在限定时间内泄放USB受电接口的输入端电压、有效避免电弧。
附图说明
一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块和步骤表示为类似的元件/模块和步骤，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本发明实施例提供的一种USB连接器的握手连接示意图；
图2是本发明实施例提供的一种USB连接器处于拔出时的各电压和电弧的关系示意图；
图3是本发明实施例提供的一种保护电路的电路结构框图示意图；
图4是本发明实施例提供的另一种保护电路的电路结构框图示意图；
图5是本发明实施例提供的另一种保护电路的电路结构框图示意图；
图6是本发明实施例提供的一种第一比较电路的电路结构示意图；
图7是本发明实施例提供的一种保护电路的部分电路结构示意图；
图8是本发明实施例提供的另一种保护电路的部分电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施例，对本申请进行更详细的说明。除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互结合，均在本申请的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分。此外，本文所采用的“第一”、“第二”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。
随着移动设备对传输速率，充电功率，接口尺寸越来越严苛的要求，新一代的USB接口USB Type-C应运而生。USB Type-C，简称Type-C，是一种USB的硬件接口规范。新版接口的亮点在于更加纤薄的设计、更快的传输速度(最高40Gbps)以及更强悍的电力传输(最高100W)。Type-C支持USB接口双面插入，正式解决了“USB永远插不准”的世界性难题，正反面随便插。同时与它配套使用的USB数据线也必须更细和更轻便。
图1是USB Type-C的握手连接示意图。在USB供电接口100上，设有输出端VBUS’、信号端CC1’、信号端CC2’和地端GND，在USB受电接口200上，设有输入端VBUS、信号端CC1、信号端CC2和地端GND。在USB受电接口200的输入端VBUS通过开关单元300连接负载400，负载400可以为电池、电池充电器或者其他电子设备，这样，通过控制开关单元300的导通或断开，可以在USB供电接口100和USB受电接口200连接后，通过USB供电接口100的输出端VBUS’、USB受电接口200的输入端VBUS、开关单元300对负载400进行供电。
当USB供电系统采用USB PD3.1规范供电的时候，供电母线电压可以高达48V。在ERP模式下，USB连接器在拔出的时候，USB受电接口和USB供电接口之间的电压差可能高达几十伏，容易造成电弧。
请参阅图2，其示出了USB连接器拔出时，USB供电接口的输出端电压、USB受电接口的输入端电压与电弧的关系。其中VP电压是USB连接器公头上的输出端电压，代表USB供电接口的输出端电压。VR电压是USB连接器母座上的输入端电压，代表USB受电接口的输入端电压。VP-VR就是USB供电接口的输出端电压和USB受电接口的输入端电压之间的差值，电压VTH_VBUS为可以判断出USB连接器处于拔出状态时的USB受电接口的输入端电压。另外，在图2中ds代表USB连接器的拔出距离，即USB供电接口与USB受电接口之间的距离，拔出距离ds越大则发生电弧所需要的电压差门限值VTH_ARC越高，dsafe代表USB连接器的拔出安全距离。即在拔出的过程中，如果当VP-VR大于VTH_ARC就可能发生电弧。而如果VP-VR一直小于VTH_ARC时，就不会发生电弧，USB连接器处于安全拔出状态。
在t0时刻之前，USB连接器处于连接状态，VP＝VR。在t0时刻，USB连接器拔出，由于USB供电接口的输出端的输出电流马上降为0，则USB线路的电压降马上降低到近似于0，因此，USB连接器公头上的输出端电压VP略微升高；而USB受电接口在不连接USB供电接口的情况下，还持续给负载供电，故VR电压下降很快。因此，此时需要控制VR电压的电压速度，避免产生电弧。
综上，对于USB受电接口来说，在USB连接器拔出的时候，需要控制USB受电接口的输入端电压的下跌波形，从而使USB供电接口的输出端电压和USB受电接口的输入端电压之间形成的电压差值控制在引起电弧的电压门限以内。并且，当USB连接器拔出后连接器之间的距离超过引起电弧的距离时，USB受电接口又要快速放电，保证受电接口的输入端电压在限定时间内快速回落到安全电压以内。那么，对于USB受电接口，需要快速检测到USB连接器拔出动作，快速移除减少负载电流，然后控制USB受电接口的VBUS在限定时间内进行放电。
本发明实施例提供一种保护电路及充电线缆，能在限定时间内将USB受电接口的输入端电压泄放到安全电压以内，并且能让USB受电接口的输入端电压按照预设曲线进行放电，避免放电速度过快的问题，能有效避免电弧。
第一方面，本发明实施例提供一种保护电路，请参阅图3，该保护电路包括：第一比较电路10、电压检测电路20、第二比较电路30、参考信号设置电路40、放电电路50和第一控制单元60。
第一比较电路10包括第一比较单元11和第二比较单元12，第一比较单元11的输入端用于连接USB受电接口的输入端210，第二比较单元12的输入端用于连接USB受电接口的信号端220，第一比较单元11的输出端连接第一控制单元60的第一输入端，第一比较单元11的输出端连接第一控制单元60的第二输入端，第一控制单元60的第一输出端用于连接开关单元300的控制端，第一控制单元60的第二输出端连接参考信号设置电路40的输入端，开关单元300的第一端连接USB受电接口的输入端210，开关单元300的第二端连接负载400，电压检测电路20的第一端用于连接USB受电接口的输入端210，电压检测电路20的第二端连接第二比较电路30的第一输入端，第二比较电路30的第二输入端连接参考信号设置电路40的输出端，第二比较电路30的输出端连接放电电路50的控制端，放电电路50的第一端用于连接USB受电接口的输入端210，放电电路50的第二端接地。
其中，电压检测电路20用于检测USB受电接口的输入端210的电压、并将USB受电接口的输入端210的电压输出至第二比较电路30；参考信号设置电路40用于设置第一参考信号；第一比较单元11用于根据USB受电接口的输入端210的电压输出第一比较信号至第一控制单元60；第二比较单元12用于根据信号端的电压输出第二比较信号至第一控制单元60；第一控制单元60用于根据第一比较信号和/或第二比较信号、输出关断信号至开关单元300，以使开关单元300关断，从而断开USB受电接口的输入端210和负载400的连接，以及，用于根据第一比较信号和/或第二比较信号、输出第一控制信号至参考信号设置电路40，以使参考信号设置电路40输出第一参考信号至第二比较电路30；第二比较电路30用于根据USB受电接口的输入端210电压和第一参考信号输出第二控制信号至放电电路50，以使USB受电接口的输入端210电压通过放电电路50进行放电。
结合图2-图3，在t1时刻，当VR电压降低到VTH_VBUS时，判断出USB连接器处于拔出状态；在t2时刻，当第一比较单元11获取的USB受电接口的输入端210的电压VR小于第一电压时，和/或第二比较单元12获取的USB受电接口的信号端220电压小于第二电压时，第一控制单元60输出关断信号至开关单元300、以及输出第一控制信号至参考信号设置电路40，开关单元300根据关断信号、断开USB受电接口的输出端和负载400的连接，参考信号设置电路40输出第一参考信号至第二比较电路30；并且，在t2时刻，第二比较电路30根据获取的USB受电接口的输入端210的电压和第一参考信号输出第二控制信号至放电电路50，从而使USB受电接口的输入端210的电压通过放电电路50放电，电压VR的下降速度开始降低。这时，电压VR完全由放电电路50决定，通过参考信号设置电路40编程设置第一参考信号，VR的放电时电压波形可以灵活设置，从而使VP-VR一直小于VTH_ARC，这样就不会发生电弧，使USB连接器处于安全拔出状态。
可见，该保护电路通过设置参考信号的电压值，在USB受电接口的输入端210的电压VR小于第一电压和/或USB受电接口的信号端220电压小于第二电压时，将关断开关单元300，并且控制放电电路50进行放电，从而能够在限定时间内泄放USB受电接口的输入端电压、有效避免电弧。
实际应用中，第一比较电路10中的比较单元可根据实际需要进行设置，可以省略第一比较单元或者第二比较单元。具体的，请参阅图4，第一比较电路10包括第一比较单元11，第一比较单元11的输入端用于连接USB受电接口的输入端210，第一比较单元11的输出端连接第一控制单元60的第一输入端，第一比较单元11用于获取USB受电接口的输入端210的电压，并根据USB受电接口的输入端210的电压输出第一比较信号至第一控制单元60，第一控制单元60用于根据第一比较信号输出关断信号至开关单元300、以及输出第一控制信号至参考信号设置电路40。
或者，请参阅图5，第一比较电路10包括第二比较单元12，第二比较单元12的输入端用于连接USB受电接口的信号端220，第二比较单元12的输出端连接第一控制单元60的第二输入端，其中，第二比较单元12用于获取USB受电接口的信号端220的电压，并根据USB受电接口的信号端220的电压输出第二比较信号至第一控制单元60，第一控制单元60用于根据第二比较信号输出关断信号至开关单元300、以及输出第一控制信号至参考信号设置电路40。应注意的是，USB受电接口的输入端210的电压与USB受电接口的信号端220的电压具有一一对应的关系。
在其中一些实施例中，请参阅图6，第一比较单元为第一比较器U1，第二比较单元为第二比较器U2；第一比较器U1的第一输入端用于连接USB受电接口的输入端210，第一比较器U1的第二输入端用于连接第二参考信号Vref，第一比较器U1的输出端连接第一控制单元60的第一输入端，第二比较器U2的第一输入端用于连接USB受电接口的信号端220，第二比较器U2的第二输入端用于连接第三参考信号Vref1，第二比较器U2的输出端连接第一控制单元60的第二输入端，。通过将第二参考信号Vref的电压值设置为第一电压，将第三参考信号Vref1的电压值为第二电压，可以在第一比较器U1获取的USB受电接口的输入端210电压VP小于第一电压时，和/或，第二比较器U2获取的USB受电接口的信号端220电压小于第二电压时，即在t2时刻，第一控制单元60用于根据第一比较信号和/或第二比较信号、输出关断信号至开关单元300，以使开关单元300关断，从而断开USB受电接口的输入端210和负载400的连接，以及，用于根据第一比较信号和/或第二比较信号、输出第一控制信号至参考信号设置电路40。其中，第一电压为在USB连接器处于拔出状态时，开关单元300关断时对应的USB受电接口的输入端阈值电压。第二电压为在USB连接器处于拔出状态时，开关单元300关断时对应的USB受电接口的信号端阈值电压，并且，第一电压和第二电压具有一一对应的关系。其中，设置第二参考信号和第三参考信号的电路可以为分压电路、控制单元和数模转换器的组合电路或者是其他一切合适的可设置参考信号的电路结构，实际应用中不做限定。第一控制单元可以用STM8、STM16、STM32或者是其他一切合适的微处理控制器，在此不做限定。
在其中一些实施例中，请参阅图7或图8，电压检测电路20包括第一分压电阻Rf1和第二分压电阻Rf2。其中，第一分压电阻Rf1的第一端用于连接USB受电接口的输入端210，第一分压电阻Rf1的第二端分别连接第二比较电路30的第一输入端和第二分压电阻Rf2的第一端，第二分压电阻Rf2的第二端接地。通过设置第一分压电阻Rf1和第二分压电阻Rf2,可将USB受电接口的输入端电压按照一定比例衰减后输出至第二比较电路30，该比例与第一分压电阻Rf1和第二分压电阻Rf2的阻值相关，通过调整二者阻值，可以调整电压检测电路输出至第二比较电路的电压。实际应用中，电压检测电路的分压电阻数量和电阻阻值均可按实际需要进行设置，在此不做限定。
在其中一些实施例中，请参阅图7，参考信号设置电路40包括数模转换器41和第二控制单元42。第二控制单元的输入端连接第一控制单元的第二输出端，第二控制单元42的输出端连接数模转换器41的输入端，数模转换器41的输出端连接第二比较电路30的第二输入端，第二控制单元42用于设置第一参考信号的波形。这样，通过第二控制单元42设置在不同时间内输出的第一参考信号电平大小，然后，通过数模转换器41可以将数字信号转为模拟信号输出至第二比较电路30。第一控制单元和第二控制单元可以用STM8、STM16、STM32或者是其他一切合适的微处理控制器，在此不做限定。
在其中一些实施例中，请继续参阅图7，第二比较电路30包括第三比较器U3、第一电阻R1和第二电阻R2。第三比较器U3的同相输入端分别连接电压检测电路20的第二端和第一电阻R1的第一端，第三比较器U3的反相输入端连接第二电阻R2的第一端，第三比较器U3的输出端连接放电电路50的控制端，第一电阻R1的第二端连接第三比较器U3的输出端，第二电阻R2的第二端连接参考信号设置电路40的输出端。
在其中一些实施例中，请继续参阅图7，放电电路50包括分压单元Rp和开关管Q1。分压单元Rp的第一端用于连接USB受电接口的输入端210，分压单元Rp的第二端连接开关管Q1的第一端，开关管Q1的第二端接地，开关管Q1的控制端连接第二比较电路30的输出端。
在其中一些实施例中，请再次参阅图7，开关管为PMOS管Q1，分压单元为分压电阻Rp。分压电阻Rp的第一端用于连接USB受电接口的输入端210，分压电阻Rp的第二端连接PMOS管Q1的漏极，PMOS管Q1的源极接地，PMOS管Q1的栅极连接第二比较电路30的输出端。实际应用中，开关管也可以为其他类型的MOS管、三极管或者是其他一切合适的开关器件，分压单元的分压电阻数目、电阻值在此不做限定。
具体的，在图7中，第三比较器U3的同相输入端连接第一分压电阻Rf1的第一端，第三比较器U3的输出端连接PMOS管Q1的栅极，第二电阻R2的第二端连接数模转换器41的输出端。在该保护电路中，第二比较电路30构成磁滞控制电路，当第一分压电阻Rf1的第一端输入的检测电压小于数模转换器41输出的参考信号的电压值V1减第三比较器的回差电压ΔV1时，第三比较器U3输出低电平至PMOS管Q1，PMOS管Q1关断，放电电路50不工作；当第一分压电阻Rf1的第一端输入的检测电压大于数模转换器41输出的参考信号的电压值V1加第三比较器的回差电压ΔV1时，即t2时刻，第三比较器U3输出高电平至PMOS管Q1，PMOS管Q1导通，放电电路50开始工作，即USB受电接口的输入端电压通过分压电阻进行泄放，使USB受电接口的输入端电压按照预设的放电曲线进行放电，从而能够在限定时间内泄放USB受电接口的输入端电压、有效避免电弧。
在其中一些实施例中，请参阅图8，第二比较电路30包括运算放大器U4、第三电阻R3、第四电阻R4、负反馈电路。运算放大器U4的同相输入端连接电压检测电路20的第二端，运算放大器U4的反相输入端分别连接第三电阻R3的第一端、第四电阻R4的第一端和负反馈电路的第一端，第三电阻R3的第二端连接参考信号设置电路40的输出端，第四电阻R4的第二端接地，负反馈电路的第二端连接运算放大器U4的输出端。
具体的，在其中一些实施例中，请继续参阅图8，负反馈电路包括第五电阻R5和电容C。其中，电容C的第一端连接运算放大器U4的反相输入端，电容C的第二端连接第五电阻R5的第一端，第五电阻R5的第二端连接运算放大器U4的输出端。
在其中一些实施例中，请再次参阅图8，放电电路50包括压控电流源电路53。压控电流源电路53的第一端用于连接USB受电接口的输入端210，压控电流源电路53的第二端接地，压控电流源电路53的控制端连接第二比较电路30的输出端。实际应用中，压控电流源电路53的电路结构可参照现有技术中的压控电流源电路结构，在此不做限定。
具体的，请再次参阅图8，压控电流源电路53的控制端连接运算放大器U4的输出端，运算放大器U4的同相输入端连接第一分压电阻Rf1的第一端，第三电阻R3的第二端连接数模转换器41的输出端。在该保护电路中，第二比较电路30构成环路控制电路，保护电路实现闭环控制，通过设置各电阻和电容的参数，可以设置运放的零极点、增益、相位配置等，从而使第二比较电路30处于运放工作。那么，在t2时刻，第二比较电路30将根据第一分压电阻Rf1的第一端输入的检测电压和数模转换器41输出的参考信号的电压值，输出电压控制信号至压控电流源电路53的控制端，从而使压控电流源电路53开始工作，即USB受电接口的输入端电压通过压控电流源电路53进行泄放，使USB受电接口的输入端电压按照预设的放电曲线进行放电，从而能够在限定时间内泄放USB受电接口的输入端电压、有效避免电弧。
第二方面，本发明实施例还提供一种充电线缆，该充电线缆包括如上述第一方面任意一项的保护电路。该保护电路通过设置参考信号的电压值，在USB受电接口的输入端电压小于参考信号的电压值时，将关断开关单元，并且控制放电电路进行放电，从而能够在限定时间内泄放USB受电接口的输入端电压、有效避免电弧。
本发明实施例提供一种保护电路及充电线缆，包括第一比较电路、电压检测电路、第二比较电路、参考信号设置电路、放电电路和第一控制单元；第一比较电路包括第一比较单元和第二比较单元，该电路中，第一控制单元根据第一比较单元输出的第一比较信号和/或第二比较单元输出的第二比较信号，输出关断信号至开关单元，以断开USB受电接口的输入端和负载的连接，并输出第一控制信号至参考信号设置电路，以使参考信号设置电路输出第一参考信号至第二比较电路，使第二比较电路根据第一参考信号和USB受电接口的输入端电压输出第二控制信号至放电电路，控制放电电路放电，从而能在限定时间内泄放USB受电接口的输入端电压、有效避免电弧。
需要说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种保护电路，其特征在于，包括：第一比较电路、电压检测电路、第二比较电路、参考信号设置电路、放电电路和第一控制单元；
所述第一比较电路包括第一比较单元和/或第二比较单元，所述第一比较单元的输入端用于连接USB受电接口的输入端，所述第二比较单元的输入端用于连接所述USB受电接口的信号端，所述第一比较单元的输出端连接所述第一控制单元的第一输入端，所述第一比较单元的输出端连接所述第一控制单元的第二输入端，所述第一控制单元的第一输出端用于连接开关单元的控制端，所述第一控制单元的第二输出端连接所述参考信号设置电路的输入端，所述开关单元的第一端连接所述USB受电接口的输入端，所述开关单元的第二端连接负载，所述第一比较单元用于根据所述USB受电接口的输入端的电压输出第一比较信号至所述第一控制单元，所述第二比较单元用于根据所述信号端的电压输出第二比较信号至所述第一控制单元，所述第一控制单元用于根据所述第一比较信号和/或所述第二比较信号输出关断信号至所述开关单元，以使所述开关单元关断，从而断开所述USB受电接口的输入端和负载的连接；
所述电压检测电路的第一端用于连接所述USB受电接口的输入端，所述电压检测电路的第二端连接所述第二比较电路的第一输入端，所述电压检测电路用于检测所述USB受电接口的输入端电压、并将USB受电接口的输入端电压输出至所述第二比较电路；
所述第二比较电路的第二输入端连接所述参考信号设置电路的输出端，所述第二比较电路的输出端连接所述放电电路的控制端，所述放电电路的第一端用于连接所述USB受电接口的输入端，所述放电电路的第二端接地，所述第一控制单元还用于根据所述第一比较信号和/或所述第二比较信号输出第一控制信号至所述参考信号设置电路，以使所述参考信号设置电路输出第一参考信号至所述第二比较电路，所述第二比较电路用于根据所述USB受电接口的输入端电压和所述第一参考信号输出第二控制信号至所述放电电路，以使所述USB受电接口的输入端电压通过所述放电电路进行放电；
其中，所述电压检测电路包括第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻的第一端用于连接所述USB受电接口的输入端，所述第一分压电阻的第二端分别连接所述第二比较电路的第一输入端和所述第二分压电阻的第一端，所述第二分压电阻的第二端接地；
所述参考信号设置电路包括第二控制单元和数模转换器；所述第二控制单元的输入端连接所述第一控制单元的第二输出端，所述第二控制单元的输出端连接所述数模转换器的输入端，所述数模转换器的输出端连接所述第二比较电路的第二输入端，所述第二控制单元用于设置所述第一参考信号的波形。
2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述第一比较单元为第一比较器，所述第二比较单元为第二比较器；
所述第一比较器的第一输入端用于连接所述USB受电接口的输入端，所述第一比较器的第二输入端连接第二参考信号，所述第一比较器的输出端连接所述第一控制单元的第一输入端，所述第二比较器的第一输入端用于连接所述USB受电接口的信号端，所述第二比较器的第二输入端连接第三参考信号，所述第二比较器的输出端连接所述第一控制单元的第二输入端。
3.根据权利要求1-2任意一项所述的保护电路，其特征在于，所述第二比较电路包括第三比较器、第一电阻和第二电阻；
所述第三比较器的同相输入端分别连接所述电压检测电路的第二端和所述第一电阻的第一端，所述第三比较器的反相输入端连接所述第二电阻的第一端，所述第三比较器的输出端连接所述放电电路的控制端，所述第一电阻的第二端连接所述第三比较器的输出端，所述第二电阻的第二端连接所述参考信号设置电路的输出端。
4.根据权利要求3所述的保护电路，其特征在于，所述放电电路包括分压单元和开关管；
所述分压单元的第一端用于连接所述USB受电接口的输入端，所述分压单元的第二端连接所述开关管的第一端，所述开关管的第二端接地，所述开关管的控制端连接所述第二比较电路的输出端。
5.根据权利要求4所述的保护电路，其特征在于，所述开关管为PMOS管，所述分压单元为分压电阻；
所述分压电阻的第一端用于连接所述USB受电接口的输入端，所述分压电阻的第二端连接所述PMOS管的漏极，所述PMOS管的源极接地，所述PMOS管的栅极连接所述第二比较电路的输出端。
6.根据权利要求1-2任意一项所述的保护电路，其特征在于，所述第二比较电路包括运算放大器、第三电阻、第四电阻、负反馈电路；
所述运算放大器的同相输入端连接所述电压检测电路的第二端，所述运算放大器的反相输入端分别连接所述第三电阻的第一端、所述第四电阻的第一端和所述负反馈电路的第一端，所述第三电阻的第二端连接所述参考信号设置电路的输出端，所述第四电阻的第二端接地，所述负反馈电路的第二端连接所述运算放大器的输出端。
7.根据权利要求6所述的保护电路，其特征在于，所述放电电路包括压控电流源电路；
所述压控电流源电路的第一端用于连接所述USB受电接口的输入端，所述压控电流源电路的第二端接地，所述压控电流源电路的控制端连接所述第二比较电路的输出端。
8.一种充电线缆，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的保护电路。
CN202111160255.0A 2021-09-30 2021-09-30 一种保护电路及充电线缆 Active CN113824097B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111160255.0A CN113824097B (zh) 2021-09-30 2021-09-30 一种保护电路及充电线缆

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111160255.0A CN113824097B (zh) 2021-09-30 2021-09-30 一种保护电路及充电线缆

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113824097A CN113824097A (zh) 2021-12-21
CN113824097B true CN113824097B (zh) 2024-03-12

Family

ID=78916000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111160255.0A Active CN113824097B (zh) 2021-09-30 2021-09-30 一种保护电路及充电线缆

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113824097B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116148586B (zh) * 2023-04-21 2023-07-28 苏州水芯电子科技有限公司 Usb设备拔出检测电路

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101800412A (zh) * 2010-04-07 2010-08-11 海洋王照明科技股份有限公司 一种电源保护电路及led装置
CN202262008U (zh) * 2011-09-07 2012-05-30 飞利浦(中国)投资有限公司 放电灯保护电路、电子镇流器以及放电灯灯具
CN207010221U (zh) * 2017-07-26 2018-02-13 上海华宿电气股份有限公司 一种故障检测的无线智能配电设备
CN110611292A (zh) * 2019-10-26 2019-12-24 广州睿圣电子科技有限公司 一种pfc电路及其保护电路
CN209994111U (zh) * 2019-06-12 2020-01-24 北京智行者科技有限公司 电源防反接保护电路
CN110797838A (zh) * 2019-11-19 2020-02-14 深圳市佳士科技股份有限公司 一种直流过压保护电路及直流过压保护方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI574480B (zh) * 2013-07-22 2017-03-11 緯創資通股份有限公司 過電流保護電路以及其伺服器
CN105281568B (zh) * 2014-07-22 2019-05-03 德昌电机(深圳)有限公司 降压电路

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101800412A (zh) * 2010-04-07 2010-08-11 海洋王照明科技股份有限公司 一种电源保护电路及led装置
CN202262008U (zh) * 2011-09-07 2012-05-30 飞利浦(中国)投资有限公司 放电灯保护电路、电子镇流器以及放电灯灯具
CN207010221U (zh) * 2017-07-26 2018-02-13 上海华宿电气股份有限公司 一种故障检测的无线智能配电设备
CN209994111U (zh) * 2019-06-12 2020-01-24 北京智行者科技有限公司 电源防反接保护电路
CN110611292A (zh) * 2019-10-26 2019-12-24 广州睿圣电子科技有限公司 一种pfc电路及其保护电路
CN110797838A (zh) * 2019-11-19 2020-02-14 深圳市佳士科技股份有限公司 一种直流过压保护电路及直流过压保护方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113824097A (zh) 2021-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9997939B2 (en) Hub
US7940026B2 (en) Methods and apparatus for charging a battery in a peripheral device
EP3043442A1 (en) Hub having complex power converters
CN111917163B (zh) 多口充电控制电路和方法、充电芯片及供电设备
US20130113415A1 (en) Method and apparatus for performing system power management
US20160225559A1 (en) Power supply system
CN111509817B (zh) 数据线和充电设备
CN113824097B (zh) 一种保护电路及充电线缆
CN111817096B (zh) 数据线和充电设备
WO2023134458A1 (zh) 一种电子设备
KR20140126491A (ko) 전자 장치의 전원 공급 회로 및 그 제어 방법
US9176556B2 (en) Serial bus voltage compensation
US10756539B2 (en) Electronic apparatus and control method thereof
WO2022012578A1 (zh) 数据线和充电设备
EP4216030A1 (en) Power delivery device and control method of power supply path
CN217904051U (zh) 供电系统
CN114228564B (zh) 电池包接入检测装置、方法及电动车
US11557897B2 (en) USB-PD interface and associated method
EP3514691B1 (en) Data communication device and system
CN110112799B (zh) 一种高压充电系统、设备和方法
CN113937845A (zh) 充电系统、被充电设备和端口保护方法
CN111817381A (zh) 充电器、数据线和充电设备
CN216721167U (zh) 一种热插拔电路及电子设备
CN219348985U (zh) 基准电压源、信号检测电路以及电子设备
CN216848512U (zh) 烹饪器具的供电通信电路和烹饪器具

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant