CN116054357A - 一种充电保护电路及其系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种充电保护电路及其系统，所述充电保护电路包括：接口芯片、第一电源线、第一开关电路；第一开关电路包括第一开关端口、第二开关端口、以及第三开关端口，第二开关端口用于接收指令以控制第一开关端口和第二开关端口的连接状态，第三开关端口用于接地；在接口芯片中与信号线对应的第二芯片端口的电压大于预设电压的情况下，第一开关电路通过第二开关端口接收导通指令，响应于导通指令第一开关端口与第三开关端口导通，以使得通过第一电源端口接地的方式释放第一电压。改善在充电过程中，充电器中电源线与信号线发生短路现象导致信号线两端管脚长时间处于过流过压状态的问题，降低器件烧毁风险。

Description

一种充电保护电路及其系统

技术领域

本申请涉及设备充电领域，尤其涉及一种充电保护电路及其系统。

背景技术

为了实现快速充电、提升用户体验，高压充电在手机、平板等电子产品中越来越普及，充电安全问题也愈发值得重视。

一般地，充电器与待充电的终端设备之间通过通用串行总线接口（universalserial bus，USB接口）进行连接，其中，充电器与终端设备可以利用USB接口中的信号线协商充电电压等信息，以及充电器可以基于USB接口中的电源线向终端设备输出充电电压。

在充电过程中，一些情况下，电源线与信号线可能会发生异常短路，由于电源线用于输出较高的充电电压，例如9伏特（V）、10V、或20V等高压充电电压，而信号线的工作电压一般很低，例如3V，则电源线与信号线发生短路后，信号线出现过压过流现象，可能会导致信号线相关的管脚器件、信号线上的器件出现损坏而不能充电，不仅影响用户使用，甚至存在引发火灾的风险，如何提供一种充电保护电路改善这种情况引发的充电安全问题成为了快速充电领域的一大研究课题。

发明内容

本申请提供一种充电保护电路及其系统，用于改善在充电过程中，充电器中电源线与信号线发生短路现象导致信号线两端管脚长时间处于过流过压状态的问题，降低器件烧毁风险。

第一方面，本申请提供一种充电保护电路，所述充电保护电路包括：接口芯片、第一电源线、第一信号线、第一开关电路；所述接口芯片包括第一芯片端口和第二芯片端口；所述第一电源线包括第一电源端口和第二电源端口，所述第一电源端口用于输入第一电压，所述第二电源端口用于与所述第一芯片端口连接；所述第一信号线包括第一信号端口和第二信号端口，所述第一信号端口用于输入第二电压，所述第二信号端口用于与所述第二芯片端口连接，所述第二电压小于所述第一电压；所述第一开关电路包括第一开关端口、第二开关端口、以及第三开关端口，所述第一开关端口用于与所述第一电源端口连接，所述第二开关端口用于接收指令以控制所述第一开关端口和所述第二开关端口的连接状态，所述第三开关端口用于接地；在所述第一芯片端口的电压等于所述第一电压以及第二芯片端口的电压等于所述第二电压的情况下，所述第一开关端口与所述第三开关端口之间断开连接，接口芯片通过所述第二电压与外接的电压输出设备进行关于所述第一电压的取值变化的协商工作，以及所述接口芯片通过所述第一电压对终端设备进行充电；在所述第二芯片端口的电压大于预设电压的情况下，所述第一开关电路通过所述第二开关端口接收导通指令，响应于所述导通指令所述第一开关端口与所述第三开关端口导通，以使得通过所述第一电源端口接地的方式释放所述第一电压，所述预设电压大于或等于所述第二电压且小于所述第一电压。

在本申请中，第一电压是指电压输出设备向USB电源线的第一端传输的电压，而USB电源线的第二端则用于与上述第一电源端口连接。第二电压是指第一信号线的工作电压。示例性的，在终端设备基于第一电压对终端设备进行充电之前，终端设备基于该第二电压与电压输出设备协商充电协议（例如充电电压的大小、终端设备的载流能力等），在协商完成后，电压输出设备基于充电电压向第一电源端口传输上述第一电压，以使得基于该第一电压对终端设备进行充电。

一般地，在充电过程中，若终端设备与电压输出设备之间存在数据传输（例如文件传输、图像传输等），则电压输出设备与终端设备之间基于相关的信号线（第一信号线、第二信号线）和上述第二电压进行数据通信。在充电过程中，若终端设备与电压输出设备之间不存在数据传输，上述第一信号端口可以输入也可以不输入上述第二电压，具体根据设计而定，例如，若电压输出设备为包含USB插口的电脑，则终端设备在基于第一电压进行充电的过程中，无论终端设备与电压输出设备之间是否存在数据传输，上述第一信号端口一般均会输入该第二电压。若电压输出设备为适配器，则终端设备在基于第一电压进行充电的过程中，若终端设备与电压输出设备之间不存在数据传输，则上述第一信号端口一般不会输入该第二电压。

采用本申请提供的充电保护电路，在第二芯片端口的电压大于上述预设电压的情况下，终端设备将第一电源端口的接地开关导通，一方面，通过上述第一开关电路将第一电压通过地线快速地释放，可以减小第一电压传输至第二芯片端口使得第二芯片端口的电压大于预设电压的时长；另外一方面，还可以通过地线释放电路中的大部分电流，大大减少流向第一信号线、第二芯片端口的电流；从而达到减少信号线相关的信号端口（第二芯片端）过压过流的时长，以及降低相关器件烧毁的风险的目的。

在一种可能的实现方式中，所述充电保护电路还包括第二电源线和第二信号线，所述第二电源线的第一端用于输入所述第一电压，所述第二电源线的第二端用于与所述第一电源端口连接；所述第二信号线的第一端用于输入所述第二电压，所述第二信号线的第二端用于与所述第一信号端口连接；在所述第二电源线与所述第二信号线未发生异常导通的情况下，所述第一芯片端口的电压等于所述第一电压（以及所述第二芯片端口的电压等于所述第二电压或所述第二芯片端口的电压等于0）；在所述第二电源线与所述第二信号线发生异常导通的情况下，所述第一电压传输至所述第二芯片端口，所述第二芯片端口的电压大于所述预设电压。

示例性的，该第二电源线和第二信号线为通用串行总线（universal serial bus，USB）中的电源线和信号线。

在本申请中，第一电压是指电压输出设备向上述第二电源线的第一端传输的电压，根据第二电源线与第二信号线是否发生异常导通，第一电压会有所变化。示例性的，在一种可能的实现方式中，所述第二电源线的第一端用于与电压输出设备连接，所述第二电源线还与电容电路（该电容电路在本文其他描述中也称为第二电容电路）连接，在所述第二电源线与所述第二信号线未发生异常导通情况下，或者在所述第二电源线与所述第二信号线发生异常导通且所述电压输出设备仍基于充电电压向所述第二电源线的第一端输出电压的情况下，所述第一电压为所述电容电路基于所述充电电压进行储能和滤波后输出的电压；在所述第二电源线与所述第二信号线发生异常导通且所述电压输出设备不再基于所述充电电压向所述第二电源线的第一端输出电压的情况下，所述第一电压为所述电容电路释放存储的电能而产生的电容电压。

在本申请中，电压输出设备可以是适配器或其他包含USB插口的设备（例如电脑、家用插座等设备），本文对此不做限定。

其中， 电压输出设备仍基于充电电压向所述第二电源线的第一端输出电压也可以理解为电压输出设备未关断充电电压的来源，所述电压输出设备不再基于所述充电电压向所述第二电源线的第一端输出电压也可以理解为电压输出设备关断了充电电压的来源。

在一种可能的实现方式中，在所述第二电源线与所述第二信号线发生异常导通、所述电压输出设备不再基于充电电压向所述第二电源线的第一端输出电压、以及所述第一开关端口与所述第三开关端口断开连接的情况下，所述电容电路通过所述第二芯片端口持续释放电容电压，所述第二芯片端口的电压和电流在第一时长内减小到0，所述第二芯片端口的电流在所述第一时长内存在大于所述第二芯片端口的正常工作电流的现象，以及所述第二信号线上器件的电流在所述第一时长内存在大于正常工作电流的现象；在所述第二电源线与所述第二信号线发生异常导通、所述电压输出设备不再基于充电电压向所述第二电源线的第一端输出电压、以及所述第一开关端口与所述第三开关端口导通的情况下，所述电容电路通过所述第二电源线和所述第一电源线接地释放所述电容电路中储存的电压，在电容电压释放过程中，所述第二芯片端口的电压与放电电压相等且流入所述第二芯片端口的电流远小于流入所述第一开关端口的电流，所述第二芯片端口的电压在第二时长内快速减小到0，所述第二时长小于所述第一时长。

可理解的，该第一时长和第二时长是指从第二电源线与第二信号线发生异常导通起到第二芯片端口的电压减小到0花费的时长。

在一种可能的实现方式中，所述接口芯片还包括第三芯片端口，所述第三芯片端口用于与所述第二开关端口连接；在传输至所述第二芯片端口的电压大于所述预设电压的情况下，所述接口芯片用于通过所述第三芯片端口向所述第二开关端口发送所述导通指令。

在一种可能的实现方式中，所述充电保护电路还包括系统级芯片，所述系统级芯片与所述接口芯片连接；在传输至所述第二芯片端口的电压大于所述预设电压的情况下，所述接口芯片用于向所述系统级芯片发送第一过压信息，所述第一过压信息用于表示所述第二芯片端口的电压大于所述预设电压；所述系统级芯片，用于响应于所述第一过压信息，向所述第二开关端口发送所述导通指令。

在一种可能的实现方式中，在所述第一开关端口与所述第三开关端口导通、且所述第一电源端口的电压为0的情况下，所述第一开关电路还用于接收系统级芯片或所述接口芯片发送的断开指令，并响应于所述断开指令将所述第一开关端口与所述第三开关端口断开，所述系统级芯片与所述接口芯片连接。

示例性的，第二电源线与第二信号线导通后，电压输出设备关断充电电压的输出，以及终端设备将第一开关端口与第三开关端口导通，电容电路的电容电压通过第一开关电路释放，并在第一电源端口的电压下降至0的情况下，电容电路的电容电压释放完毕，则终端设备中的系统级芯片或接口芯片向第二开关端口发送上述断开指令，以使得第一开关端口与第二开关端口断开连接，避免第一开关端口与第二开关端口一直处于连接状态导致终端设备无法通过其他正常导通的USB充电线重新进行充电的问题。

在一种可能的实现方式中，所述充电保护电路还包括系统级芯片，所述系统级芯片与所述接口芯片连接，所述系统级芯片，还用于基于第一过压信息记录过压事件，所述第一过压信息用于表示所述第二芯片端口的电压大于所述预设电压，所述第一过压信息为所述接口芯片向所述系统级芯片发送的。

在一种可能的实现方式中，所述第一信号线为USB数据正信号线D+、USB数据负信号线D-、交流充电确认信号线CC、或辅助信号线SBU。

第二方面，本申请提供一种充电保护电路的系统，所述系统包括：接口芯片、第一电源线、第一信号线、第一开关电路、协议芯片、第二开关电路、第三电源线、第三信号线；所述接口芯片包括第一芯片端口和第二芯片端口；所述协议芯片包括第四芯片端口和第五芯片端口；所述第一电源线包括第一电源端口和第二电源端口；所述第三电源线包括第四电源端口和第五电源端口；所述第一信号线包括第一信号端口和第二信号端口，所述第二信号端口与所述第二芯片端口连接；所述第三信号线包括第三信号端口和第四信号端口；所述第一开关电路包括第一开关端口、第二开关端口、以及第三开关端口，所述第一开关端口与所述第一电源端口连接，所述第二开关端口用于接收指令以控制所述第一开关端口和所述第二开关端口的连接状态，所述第三开关端口接地；所述第二开关电路包括第四开关端口、第五开关端、以及第六开关端口，所述第五开关端口用于接收指令以改变所述第四开关端口与所述第六开关端口之间的连接状态；所述第四开关端口用于输入充电电压，所述第五开关端口与所述第四芯片端口连接，所述第六开关端口与所述第四电源端口连接，所述第五电源端口用于与所述第一电源端口连接，所述第五电源端口用于输出第一电压，所述第一电压为基于所述充电电压和相关的电容电路得到；所述第三信号端口与所述第五芯片端口连接，所述第四信号端口用于与所述第二信号端口连接，所述第三信号端口用于输入第二电压，所述第二电压小于所述第一电压；在所述第一芯片端口的电压等于所述第一电压以及第二芯片端口的电压等于所述第二电压的情况下，所述第一开关端口与所述第三开关端口之间断开连接，接口芯片通过所述第二电压与外接的电压输出设备进行关于所述第一电压的取值的协商工作，以及所述接口芯片通过所述第一电压对终端设备进行充电；在所述第五芯片端口的电压大于预设电压的情况下或者在所述第四电源端口的电流大于预设电流的情况下，所述第二开关电路基于所述第五开关断端口接收断开指令，响应于所述断开指令所述第四开关端口和所述第六开关端口断开连接，以使得关断所述充电电压的输出；在所述第二芯片端口的电压大于预设电压的情况下，所述第一开关电路通过所述第二开关端口接收导通指令，响应于所述导通指令所述第一开关端口和所述第三开关端口导通，以使得通过所述第一电源端口接地的方式释放所述第一电压，所述预设电压大于或等于所述第二电压且小于所述第一电压。

采用本申请提供的充电保护电路的系统，在充电过程中，第二电源线与第二信号线发生短路，第一电压通过电源线短路处流向信号线两端的第二芯片端口和第五芯片端口，致使第二芯片端口和第五芯片端口处于过流过压状态的情况下，适配器侧的协议芯片可以监测到该第五芯片端口的电压大于预设电压，并使第二开关电路中的第四开关端口与第六开关端口之间的连接断开，关断第一电压的输出。并且终端设备侧的接口芯片也可以监测到该第二芯片端口的电压大于预设电压，并使第一开关电路中的第一开关端口和第三开关端口导通，将第二电源线接地，使得残留在第二电源线上的第一电压和电容支路中电容器存储的电压通过地线快速得到释放，从而达到减少第二芯片端口和第五芯片端口过压过流的时长，降低相关器件烧毁的风险的目的。

在一种可能的实现方式中，所述充电保护系统还包括第二电源线和第二信号线，所述第二电源线的第一端与所述第五电源端口连接，所述第二电源线的第二端与所述第一电源端口连接；所述第二信号线的第一端用于与所述第四信号端口连接，所述第二信号线的第二端用于与所述第一信号端口连接；在所述第二电源线与所述第二信号线未发生异常导通的情况下，所述第一芯片端口的电压等于所述第一电压、以及所述第二芯片端口的电压和所述第五芯片端口的电压等于所述第二电压；在所述第二电源线与所述第二信号线发生异常导通的情况下，所述第一电压传输至所述第二芯片端口和所述第五芯片端口，所述第二芯片端口的电压和所述第五芯片端口的电压大于所述预设电压；在所述第二电源线与所述第二信号线发生异常导通、所述第四开关端口与所述第六开关端口导通、以及所述第一开关端口与所述第三开关端口导通的情况下，所述第四电源端口的电流大于所述预设电流。

在一种可能的实现方式中，所述协议芯片，用于在所述第五芯片端口的电压大于所述预设电压的情况下，通过所述第四芯片端口向所述第五开关端口发送所述断开指令。

在一种可能的实现方式中，所述协议芯片，用于在所述第四电源端口的电流大于所述预设电流的情况下，通过所述第四芯片端口向所述第五开关端口发送所述断开指令。

在一种可能的实现方式中，所述接口芯片，用于在传输至所述第二芯片端口的电压大于所述预设电压的情况下通过所述第三芯片端口向所述第二开关端口发送所述导通指令。

在一种可能的实现方式中，所述充电保护电路的系统还包括系统级芯片，所述系统级芯片与所述接口芯片连接；所述接口芯片，用于在传输至所述第二芯片端口的电压大于所述预设电压的情况下，向所述系统级芯片发送第一过压信息，所述第一过压信息用于表示所述第二芯片端口的电压大于所述预设电压；所述系统级芯片，用于响应于所述第一过压信息，向所述第二开关端口发送所述导通指令，以及基于所述第一过压信息记录过压事件。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种其他充电保护电路的示意图；

图2是本申请实施例提供的一种其他充电保护电路在充电过程中充电器中的电源线与D+信号线发生短路后电压变化曲线图；

图3是本申请实施例提供的一种其他充电保护电路在充电过程中充电器中的电源线与D+信号线发生短路后电路中电流的流向的示意图；

图4是本申请实施例提供的又一种其他充电保护电路在充电过程中充电器中的电源线与D+信号线发生短路后电路中电流的流向的示意图；

图5是本申请实施例提供的一种充电保护电路的示意图；

图6是采用本申请实施例提供的一种充电保护电路在充电过程中充电器中的电源线与D+信号线发生短路后电压变化曲线图；

图7是本申请实施例提供的一种充电保护电路的系统的示意图；

图8是本申请实施例提供的一种充电保护电路的系统的示意图在第二电源线与第二信号线发生短路后电路中电流的流向的示意图；

图9是采用本申请实施例提供的其中一种充电保护电路的系统在充电过程中第二电源线与第二信号线发生短路后第四电源端口的电流的变化曲线图；

图10是基于本申请实施例充电保护电路提供的四种可实现的充电保护方法的简要概述示意图；

图11是本申请实施例提供的一种充电保护方法；

图12是本申请实施例提供的又一种充电保护方法。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地描述。

本申请的说明书、权利要求书及附图中的术语“第一”和“第二”等仅用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备等，没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元等，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备等固有的其它步骤或单元。

在本文中提及的“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员可以显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请中，“至少一个（项）”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上，“至少两个（项）”是指两个或三个及三个以上，“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项（个），可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”。

以下结合图1所示的充电电路系统介绍本申请提供的充电保护电路解决的痛点问题。

示例性的，如下图1所示，该充电电路系统包括终端设备、适配器、电源线、D+信号线、以及D-信号线。

其中，终端设备包括接口芯片和第一电容电路，适配器中包含协议芯片（协议IC芯片）、输出mos开关电路、以及第二电容电路。

上述接口芯片包含第一Vbus管脚、第一D+信号管脚、第一D-信号管脚；其中，第一Vbus管脚为电压的输入口；该第一D+信号管脚为接口芯片上与通用串行总线（universalserial bus，USB）数据正信号线对应的管脚，该第一D-信号管脚为接口芯片上与USB数据负信号线对应的管脚。

上述协议芯片包含电压输入管脚、第二D+信号管脚、以及第二D-信号管脚，该第二D+信号管脚为协议芯片上与USB数据正信号线对应的管脚，该第二D-信号管脚为协议芯片上与USB数据负信号线对应的管脚。

上述适配器与终端设备之间的连接关系包括：

输出mos开关电路的第一端用于连接充电电压，输出mos开关电路的第二端与第二电容电路的第一端连接，该第二电容电路的第一端还与电源线的第二端连接，该第二电容电路的第二端接地；该电源线的第一端与第一电容电路的第一端连接，该第一电容电路的第一端还与第一Vbus管脚连接，该第一电容电路的第二端接地；

上述第二D+信号管脚用于通过上述D+信号线与上述第一D+信号管脚连接；

上述第二D-信号管脚用于通过上述D-信号线与上述第一D-信号管脚连接。

上述第一电容电路和第二电容电路用于对输入的电压进行储能以及滤波处理，以使得传输至第一Vbus管脚的电压为直流电压。

在通过输出mos开关电路的第一端输入充电电压、且输出mos开关电路处于导通状态的情况下，上述接口芯片，用于通过上述第二电容电路、第一电容电路、以及第一Vbus管脚接收第一电压，该第一电压为该充电电压经电容电路进行储能滤波后得到的电压。

在上述电压输入管脚输入第二电压的情况下，上述协议芯片处于工作状态。该协议芯片用于基于D+信号线和/或D-信号线与终端设备进行关于协商初始充电电压和/或充电过程中充电电压的升高和降低等的数据交互。

一般地，上述输出mos开关电路的默认状态可以为导通状态也可以为断开状态。示例性的，若输出mos开关电路的默认状态为断开状态，则适配器可以通过D+信号线和/或D-信号线与接口芯片协商好初始充电电压后，再将输出mos开关电路的状态设置为导通状态。或者，示例性的，该输出mos开关电路的默认状态为导通状态，当适配器通过充电插头输入用电电压后，该输出mos开关电路向电源线输出电压值较低的充电电压（例如5V），接口芯片基于该充电电压对终端设备进行充电。上述协议芯片则用于在充电过程后，通过D+信号线和/或D-信号线与接口芯片动态协商充电电压的升高或降低，例如若接口芯片通过D+信号线和/或D-信号线向协议芯片发送终端设备支持的充电电压为10V，则适配器将输出的充电电压升高，又例如终端设备的电量差不多充满了，则适配器再将充电电压降低。

可理解的，关于输出mos开关电路的默认状态为导通状态或断开状态下，协议芯片、D+信号线、D-信号线在充电场景中发挥的作用，为本领域惯用手段，不再过多描述。

一般地，上述D+信号线和D-信号线的工作电压（例如简称为第二电压）较低，而电源线的工作电压（第一电压）较高，也即第一电压大于第二电压。特别是在快充场景中，例如第一电压为20V，第二电压为3V。

以下介绍上述图1所示的电路存在的问题：

上述第二电源线与D+信号线和/或D-信号线发生短路而导通，例如电源线与D+信号线之间产生短路现象的情况下，输出mos开关电路向电源线输出的充电电压通过电源线和D+信号线，流经该D+信号线对应的两端管脚，由于该充电电压大于该第二电压（例如该第二电压为3V、该充电电压为20V），则短路后，该充电电压会使得D+信号线上的器件、第一D+信号管脚、以及第二D+信号管脚处于过流过压状态，存在器件烧毁的风险。

在另外一些充电保护方案中，适配器中的协议芯片在充电过程中，可以监测第二D+信号管脚和第二D-信号管脚的电压，当检测到第二D+信号管脚或第二D-信号管脚的电压高于预设电压的情况下，则将输出mos开关电路的工作状态切换为断开状态，也即关断充电电压的输出。

这种方案，在关断充电电压的输出后，第一电容电路和第二电容电路中的电容器放电，电容器放电电压流经D+信号线上的器件、以及D+信号线对应的两端管脚，使得第一D+信号管脚、第二D+信号管脚、D+信号线上的器件在较长时间内仍然处于过流过压状态，器件烧毁风险仍然较大。

示例性的，短路后第一D+信号线的电压如图2曲线图所示。具体的，在t1时刻发生短路，在t2时刻关断输出mos开关电路的充电电压的输出，在t2时刻之后，基于并联电路各支路电压相等的原理，第一D+信号管脚、第二D+信号管脚、以及电源线短路处的电压相等。在t2时刻到t3时刻，电容电路中电容器的放电电流的方向如图3所示，其中第二电容电路中的放电电流流向电源线，并在短路处向第一Vbus管脚处、以及流经D+信号线向第一D+信号管脚处和第二D+信号管脚处分流，以使得释放第二电容电路的电压，从而导致第一D+信号管脚和第二D+信号管脚处于过流过压状态。t3时刻，电容电路输出的电压小于接口芯片停止充电的工作电压，在t3时刻之后，接口芯片的充电功能停止工作，相当于电源线上短路处往第一Vbus的方向属于开路状态，电容电路中电容器的放电电流的方向如图4所示，第二电容电路和第一电容电路通过D+信号线向第一D+信号管脚和第二D+信号管脚缓慢释放电容电压，导致第一D+信号管脚和第二D+信号管脚处于过流过压状态。直到t4时刻，第一D+信号管脚、第二D+信号管脚的电压降到0。示例性的，t1至t4之间的时间差约为180毫秒（ms），也就是说，在t1至t4期间，第一D+信号管脚、第二D+信号管脚仍长时间处于过压过流状态。

基于此，本申请提供一种充电保护电路、充电保护电路的系统、以及与充电保护电路对应的充电保护方法，以改善在电源线与信号线（D+信号线和/或D-信号线）发生短路现象时，信号线两端管脚以及信号线上的器件长时间处于过流过压状态的问题，降低器件烧毁风险。

以下分别阐述本申请提供的充电保护电路、充电保护系统、以及与充电保护电路对应的充电保护方法的具体实现和有益效果。

首先，以下结合图5所示的电路图详细介绍本申请提供的充电保护电路。

如图5所示，该充电保护电路包括接口芯片、第一电源线、第一信号线、第一开关电路。

其中，接口芯片包括第一芯片端口和第二芯片端口；在本申请实施例中，接口芯片可以为与充电相关的后级芯片，例如该接口芯片可以为终端设备中负责管理外部供电以及电池充放电的charge IC，或者，该接口芯片也可以为集成了电源管理和充电控制的电源管理单元（power management unit，PMU）等后级芯片，本文对此不做限定。

第一电源线包括第一电源端口、第二电源端口，第一电源端口用于输入第一电压，第二电源端口用于与第一芯片端口连接。第一信号线包括第一信号端口和第二信号端口，第一信号端口用于输入第二电压，第二信号端口用于与第二芯片端口连接，该第二电压小于上述第一电压；

第一开关电路包括第一开关端口、第二开关端口、以及第三开关端口，该第一开关端口用于与上述第一电源端口连接，第二开关端口用于接收指令以控制该第一开关电路中第一开关端口与第三开关端口的工作状态，第三开关端口用于接地；在一些可能的实现方式中，该第一电源线还可以包括第三电源端口，该第三电源端口用于与第一开关端口连接，该第三电源端口可以为位于第一电源端口和第二电源端口之间的任意一个端口（包括：该第三电源端口与上述第二电源端口为同一个端口）。在本申请中，由于无论是第二电源线与第二信号线是否发生异常导通，第三电源端口的电压均与第一电源端口的电压一致，从而采用第一开关端口与第一电源端口连接来描述第一开关端口与第三电源端口连接。

上述接口芯片通过上述第一信号线和上述第二芯片接口与充电电压的输出设备（例如适配器或USB插口）协商与充电协议相关的信息，例如终端设备的最大载流能力、关于充电电压的取值等。

在完成充电协议相关信息的协商之后，上述第一电源端口可以接收到第一电压，且此时上述第一开关电路处于第一连接状态，接口芯片还用于通过上述第一电源线和上述第一芯片端口接收上述第一电压进行充电，该第一连接状态是指上述第一开关端口与第三开关端口之间断开连接。

接口芯片还用于监测第二芯片接口的电压，并在该第二芯片端口的电压大于预设电压的情况下，使第一开关电路通过上述第二开关端口接收导通指令。上述第一开关电路，用于响应于上述导通指令将上述第一连接状态切换为第二连接状态，该第二连接状态是指第一开关端口与第三开关端口导通，预设电压大于或等于第二电压且小于第一电压。

接口芯片还用于在第一开关电路处于第一连接状态、且第二芯片端口的电压等于0的情况下，使第一开关电路通过上述第二开关端口接收断开指令；上述第一开关电路，用于响应于上述断开指令将第二连接状态切换为第一连接状态。在本申请实施例中，起始状态下，第一开关电路处于第一连接状态；第一开关电路在接收到导通指令之后，则将连接状态置为第二连接状态；第一开关电路在接收到断开指令之后，则将连接状态置为第一连接状态。

在一种可能的实现方式中，接口芯片还包括第三芯片端口，该第三芯片端口用于与上述第二开关端口连接。可选的，上述接口芯片使第一开关电路通过上述第二开关端口接收导通指令，可以是该接口芯片在监测到第二芯片端口的电压大于预设电压的情况下，向第二开关端口发送上述导通指令。

在一种可能的实现方式中，上述充电保护电路还包括系统级芯片。可选的，上述接口芯片使第一开关电路通过上述第二开关端口接收导通指令，还可以是该接口芯片在监测到第二芯片端口的电压大于预设电压的情况下，向该系统级芯片发送第一过压信息，该第一过压信息用于表示第二芯片端口的电压大于预设电压。该系统级芯片用于响应于该第一过压信息，向第二开关端口发送上述导通指令。

示例性的，接口芯片还包括第七芯片端口，系统级芯片包括第八芯片端口和第九芯片端口，该系统级芯片与接口芯片之间的关系包括：该第八芯片端口用于与该第七芯片端口连接，该第九芯片端口用于与上述第二开关端口连接；上述接口芯片，具体用于在监测到第二芯片端口的电压大于预设电压的情况下，通过第七芯片端口向第八芯片端口发送第一过压信息，该第一过压信息用于表示上述第二芯片端口的电压大于预设电压；该系统级芯片，具体用于响应于该第一过压信息，通过第九芯片端口向上述第二开关端口发送上述导通指令。

在另外一些可能的实现方式中，该系统级芯片，还用于在接收到该第一过压信息的情况下，基于第一过压信息记录过压事件，对之后进行故障检修、问题回溯提供参考。

在终端设备的正常充电过程中，终端设备通过电压输出设备和USB充电线获得上述第一电压和第二电压，以下为便于区分，将USB充电线中的电源线称为第二电源线，将USB充电线中的信号线称为第二信号线。具体的，上述第一电压为电压输出设备通过USB充电线中的第二电源线传输至第一电源端口的电压，上述第二电压为电压输出设备通过USB充电线中的第二信号线传输至第一信号端口的电压。

若在充电过程中上述第二电源线与上述第二信号线发生短路、且电压输出设备未停止主动输出电压，则上述第一电压仍为电压输出设备通过该第二电源线传输至第一电源端口的电压，但此时上述第二电压为电压输出设备通过该第二电源线传输至第一信号端口的电压，也即第二电压等于第一电压，此时第二电压大于上述预设电压。

若在充电过程中上述第二电源线与上述第二信号线发生短路、且电压输出设备停止主动输出电压，则上述第一电压为电压输出设备中与第二电源线连接的用于进行储能和滤波的电容器通过该第二电源线传输至第一电源端口的电压，上述第二电压为该电容器通过该第二电源线传输至第一信号端的电压，此时该第二电压在一段时间内仍大于上述预设电压。

然而，采用本申请提供的充电保护电路，在检测到第二电压大于上述预设电压的情况下（也即上述第二电源线与上述第二信号线发生短路的情况下），将第一电源线的第一电源端口接地，从而通过上述第一开关电路将电容器通过第二电源线输出的电压通过接地快速得到释放，并使得第二电源线输出的电流中的大部分电流流向地线，大大减少从第二电源线输出的电流流向第二芯片端口的电流，从而达到减少第一信号线过压过流的时长，降低相关器件烧毁的风险。

示例性的，上述第一信号端口为与D+信号线对应的端口，上述第二电源线与USB中的D+信号线发生短路，在终端设备将第一电源线（或第二电源线）接地之前，上述电压输出设备主动关断了充电电压的输出，那么在短路后上述第二芯片端口（或第一信号端口）的电压如图6曲线图所示，其中，t1时刻D+信号线与电源线发生短路，t2时刻电压输出设备关断充电电压的输出，t5时刻终端设备将第一电源线接地，电压输出设备中的电容器中的电压通过上述第二电源线和地线快速地释放，示例性的，经检测，t1至t6之间的时间差约为10ms，从而可以使得减少第一D+信号管脚、第二D+信号管脚过压过流的时长，降低相关器件烧毁的风险。

以下结合图7所示的电路图详细介绍本申请提供的充电保护系统。

如图7所示，该充电保护系统包括：接口芯片、第一电源线、第一信号线、第一开关电路、协议芯片、第二开关电路、第三电源线、第三信号线、第二电源线、第二信号线；

示例性的，该接口芯片、第一电源线、第一信号线、以及第一开关电路为终端设备侧中与充电相关的器件；该协议芯片、第二开关电路、第三电源线、以及第三信号线为适配器中或USB插头设备中与充电相关的器件；第二电源线和第二信号线分别为USB充电线中的电源线和信号线。

其中，接口芯片包括第一芯片端口和第二芯片端口；

协议芯片包括第四芯片端口、第五芯片端口、以及第六芯片端口，该第六芯片端口用于输入第二电压；在本申请实施例中，接口芯片可以为与充电相关的后级芯片，例如该接口芯片可以为终端设备中负责管理外部供电以及电池充放电的charge IC，或者，该接口芯片也可以为集成了电源管理和充电控制的PMU等后级芯片，本文对此不做限定。协议芯片为与适配器支持的通信协议用于进行适配器的内部部件的通信和用于与外部用电设备进行通信的芯片。

第一电源线包括第一电源端口和第二电源端口，第二电源端口与第一芯片端口连接；

第三电源线包括第四电源端口和第五电源端口；

第一信号线包括第一信号端口和第二信号端口，第二信号端口与第二芯片端口连接；

第三信号线包括第三信号端口和第四信号端口；

第一开关电路包括第一开关端口、第二开关端口、以及第三开关端口，第一开关端口与第一电源端口连接，第二开关端口用于接收导通指令，第三开关端口接地；更具体地，上述第一电源线包括第三电源端口，该第三电源端口的电压与该第一电源端口的电压一致，该第三电源端口用于与该第一开关端口连接。

第二开关电路包括第四开关端口、第五开关端、以及第六开关端口，第五开关端口用于输入控制指令；

第四开关端口用于输入充电电压，第五开关端口与第四芯片端口连接，第六开关端口与第四电源端口连接，第五电源端口用于基于上述充电电压输出第一电压，第五电源端口用于通过第二电源线与第一电源端口连接，该第二电源线为USB充电线中的电源线；一般地，在协议芯片侧的设备中，第四电源端口与第五电源端口之间还连接有用于基于充电电压进行储能和对充电电压进行整流和滤波的第二电容电路。该第二电容电路的第一端与第六电源端口连接，该第六电源端口为第四电源端口和第五电源端口之间的任意一个端口，该第二电容电路的第二端接地。上述第一电压即为该充电电压通过电容电路的整流和滤波处理后得到的电压。以及，一般地，在上述第一电源端口与第三电源端口之间还连接有用于对输入的第一电压进行二次储能滤波的第一电容电路，该第一电容电路的第一端通过第一电源线与第一电源端口和第二电源端口连通，该第一电容电路的第二端接地，上述第三电源端口可以为电容端点与第二电源端口之间的任意一个端点，该电容端点是指第一电源线上与第一电容电路的第一端连接的端点。

第三信号端口与第五芯片端口连接，第四信号端口用于通过第二信号线与第二信号端口连接，该第二信号线为USB充电线中的信号线。

上述协议芯片用于接收上述第二电压，并基于该第二电压、第一信号线、第二信号线、第三信号线、以及上述第二芯片接口与接口芯片协商充电电压，协商内容包括但不限于：起始充电电压和/或在充电过程中充电电压的升高和降低的相关数据。

示例性的，第二开关电路中第四开关端口与第六开关端口默认为断开状态，在充电场景中，终端设备基于图7所示的电路图进行充电的流程包括：在第四开关端口与第六开关端口导通之前，协议芯片基于第二电压、第一信号线、第二信号线、第三信号线、以及上述第二芯片接口与接口芯片协商与充电协议相关的信息，在完成充电协议相关信息的协商后，可以得到包括但不限于起始充电电压的大小、终端设备的最大载流能力。在完成充电协议相关信息的协商之后，协议芯片通过上述第五开关端口向第二开关电路发送导通指令，使得第四开关端口与第六开关端口导通，上述充电电压通过上述第一开关短路和第三电源线传输至第五电源端口，第一电源端口基于该充电电压输出第一电压，并将该第一电压通过第二电源线、以及第一电源线传输至第一芯片端口，此时第一开关电路的连接状态为第一连接状态，第一连接状态是指所述第一开关端口与所述第三开关端口之间断开连接。相应地，接口芯片通过第一芯片端口接收该第一电压对终端设备进行充电。

上述协议芯片还用于监测第五芯片端口的电压，在第五芯片端口的电压大于预设电压的情况下，该协议芯片还用于通过第四芯片端口向第五开关端口发送断开指令；上述第二开关电路响应于该断开指令，将第四开关端口与第六开关端口之间的连接断开。

接口芯片还用于监测第二芯片接口的电压，并在该第二芯片端口的电压大于预设电压的情况下，使第一开关电路通过上述第二开关端口接收导通指令。上述第一开关电路，用于响应于上述导通指令将上述第一连接状态切换为第二连接状态，该第二连接状态是指第一开关端口与第三开关端口导通，预设电压大于或等于第二电压且小于第一电压。

在一些其他的充电保护电路中，在电源线与信号线出现短路现象，适配器检测到信号线管脚的电压大于预设电压后，适配器通过第二开关电路关断充电电压的输出，而终端设备侧不做其他的保护措施。这种充电保护电路，在适配器关断充电电压的输出后，依据高电势向低电势转移的规律，残留在电源线上的充电电压仍然会通过与电源线短路的信号线流向信号线的两端管脚；并且，与电源线连接的上述电容电路的电容器中的电压也会通过该电源线和与该电源线短路的信号线流向该信号线的两端管脚，电容电压缓慢耗散。也就是说，虽然适配器关断了充电电压的输出，但是信号线仍会在较长时间内处于过压过流状态，充电保护电路仍有待改善。

然而采用本申请提供的充电保护电路的系统，在充电过程中，第二电源线与第二信号线发生短路，第一电压通过电源线短路处流向信号线两端的第二芯片端口和第五芯片端口，致使第二芯片端口和第五芯片端口处于过流过压状态的情况下，适配器侧的协议芯片可以监测到该第五芯片端口的电压大于预设电压，并使第二开关电路中的第四开关端口与第六开关端口之间的连接断开，关断第一电压的输出。并且终端设备侧的接口芯片也可以监测到该第二芯片端口的电压大于预设电压，并使第一开关电路中的第一开关端口和第三开关端口导通，将第二电源线接地，使得残留在第二电源线上的第一电压和电容支路中电容器存储的电压通过地线快速得到释放，从而达到减少第二芯片端口和第五芯片端口过压过流的时长，降低相关器件烧毁的风险的目的。

示例性的，上述第二电源线与第二信号线发生短路后，适配器先基于第五芯片端口的电压大于预设电压关断了充电电压的输出，而后终端设备再基于第二芯片端口的电压大于预设电压将第一开关电路切换为第二连接状态，则短路后上述第二芯片端口或第五芯片端口的电压可以复用图5所示的曲线图表示。

其中，在t5时刻终端设备将第一电源线接地后，电容电路中电容器的放电电流的方向如图8所示，如图8可知，基于并联电路中支路的电压相等的原理，第二电源线短路处的电压、第二信号线短路处的电压、第五芯片端口的电压、以及第二芯片端口的电压均相等，但是第一电容电路和第二电容电路的放电电流基本都从第一开关电路中的地线释放，放电电流基本不流向第五芯片端口和第二芯片端口。可理解的，器件烧毁大多是电流过大热量过高或电压超出其耐压能力引起的，采用本申请提供的方法。在短路状态下，基于接地线释放电容电压，减少第二芯片端口和第五芯片端口的过压和过流的时长，降低器件烧毁的风险。

在一种可能的实现方式中，上述接口芯片还包括第三芯片接口，该接口芯片，具体用于在第二芯片端口的电压大于预设电压的情况下，通过第三芯片接口向第二开关端口发送上述导通指令。

在另外一些可能的实现方式中，上述充电保护电路的系统中接口芯片侧的设备中还包括系统级芯片，该系统级芯片与上述接口芯片之间存在通信通路。上述接口芯片，具体用于在确定第二芯片端口的电压大于预设电压的情况下，向该系统级芯片上报第一过压信息，示例性的，该第一过压信息可以包括但不限于过压的端口的标识和过压的管脚的电压值。上述系统级芯片，用于响应于该第一过压信息，向第一开关电路发送上述导通指令。

在一些终端设备中，可能存在有与上述第一电源端口连接的上述第一开关电路、且该第一开关电路用于响应于系统级芯片发送的导通指令将上述第一开关端口和第三开关端口导通，例如，当接口芯片检测到上述第一芯片端口（第二电源端口）的温度高于预设温度的情况下，向系统级芯片上报过温信息，系统级芯片响应于该过温信息后向第一开关电路发送导通指令。

在这种前提下，若要实现接口芯片在检测到第二芯片端口的电压大于预设电压后，接口芯片向第一开关电路发送导通指令，不仅需要在接口芯片中写入‘若检测到第二芯片端口的电压大于预设电压则向第一开关电路发送导通指令的控制逻辑’，还需要在接口芯片中添加上述第三芯片端口以及该第三芯片端口到第二开关端口的导线。

而在这种前提下，实现接口芯片在检测到第二芯片端口的电压大于预设电压的情况下，则向系统级芯片发送第一过压信息，系统级芯片响应于该第一过压信息，向第一开关电路发送上述导通指令，仅需要在接口芯片中写入‘若检测到第二芯片端口的电压大于预设电压则向系统级芯片发送上述第一过压信息’的控制逻辑，以及在系统级芯片中写入‘在接收到上述第一过压信息后，向第一开关电路发送导通指令’的控制逻辑，由于终端设备中的该第一开关电路原本就可以接收来自系统级芯片的导通指令的控制，从而基于系统级芯片使得第一电源线接地不需要再额外增加硬件模块，由此在改善与电源线发生短路的信号线上出现长时间过流过压的问题的同时，还可以进一步节省硬件成本。

在另外一种可能的实现方式中，上述协议芯片，还用于监测第四电源端口的电流，在第四电源端口的电流大于预设电流的情况下，协议芯片通过上述第四芯片端口向第五开关端口发送断开指令，上述第五开关端口用于响应于该断开指令，断开上述第四开关端口与第六开关端口之间的连接。

示例性的，第二电源线与第二信号线发生短路后，终端设备侧的接口芯片率先将第一开关电路置为第二连接状态，此时，协议芯片还未向第二开关电路发送断开指令，充电电压通过第二电源线和第一电源线接地释放，第四电源端口的电流迅速升高，从而触发协议芯片中的过流保护机制，该过流保护机制具体为，协议芯片在确定的第四电源端口的电流大于预设电流的情况下，向第五开关端口发送断开指令，以使得关断充电电压的输出，在关断充电电压的输出后，电容电路的电压再通过第二电源线和第一电源线接地快速地释放，同样可能达到改善第二电源线与第二信号线短路后，第五芯片端口和第二芯片端口长时间处于过流过压状态的问题。该预设电流根据电源线的工作电流而定，该预设电流大于电源线的工作电流，电源线的工作电流依据具体的充电电压、器件阻抗、以及线路阻抗的具体取值情况而定，本文对此不做限定。示例性的，短路后第四电源端口的电流如图9所示，在t1时刻发生短路，短路后，充电电压通过第一芯片端口、第二芯片端口以及第四芯片端口释放，并联电阻增加，线路总电阻变小，第四电源端口的电流增大。在t5时刻，第一开关电路将第一开关端口和第三开关端口导通，充电电压通过第一开关电路接地释放，t5之后，第四电源端口的电流急剧增大，使得到t7时刻触发协议芯片关断充电电压的输出。t7之后，电容电压通过第一开关电路接地快速地释放，第四电源端口的电流迅速下降，且该t1、t5、t7至t8的时间差远小于180ms。

需要说明的是，在短路场景中，在第一芯片端口的电压大于预设电压的情况下，基于接口芯片或系统级芯片向第一开关电路的第二开关端口发送导通指令，以及在第一开关电路中的第一开关端口与第三开关端口导通、且第四电源端口的电流大于预设电流的情况下，协议芯片向第二开关电路的第二发送断开指令的这种充电保护电路的系统中，在第二开关电路关断充电电压的输出之前，电源线上的电流可能会在较短的时间内出现电流较大的现象（例如上述t5至t7期间），这种充电保护方案要求第一开关电路可以承受的瞬时电流较高且相对较耐高温。

在本申请提供的充电保护电路的系统中，上述协议芯片用于在监测到第五芯片端口的电压大于预设电压的情况下，向第二开关电路中的第五开关端口发送断开指令的功能；以及，协议芯片用于在检测到第四电源端口的电流大于预设电流的情况下，向第二开关电路中的第五开关端口发送断开指令的功能，协议芯片可以同时具备这两个功能，或者协议芯片也可以具备这两个功能中的其中一个功能，本文对此不做限定。

结合上述充电保护电路的系统的相关描述，本申请还可以理解为提供了一些充电保护方案，该充电保护方案主要包括两部分，一部分是：在上述电源线与信号线发生短路现象后，终端设备侧可以将电源线接地，该电源线通过接地导走充电电压和电容电路中的放电电压。另外一部分是：在电源线与信号线发生短路现象后，适配器侧可以将关断充电电压的输出。基于此，如图10所示，采用本申请实施例提供的充电保护电路可实现的充电保护方案可以有以下方式1至方式4四种。

其中，方式1为：由终端设备侧的接口芯片使能电源线的对地开关，以使得电源线（Vbus）接地、且适配器主动关断充电电压的输出。关于终端设备侧的接口芯片使能电源线的对地开关、适配器主动关断充电电压的输出具体手段可以参照如图7所示的系统电路图和图11所示的充电保护方法中的相关描述，在此不再详述。

方式2为：由终端设备侧的接口芯片使能电源线的对地开关，以使得电源线接地、且适配器被动关断充电电压的输出。关于适配器被动关断充电电压的输出的具体手段可以参照如图7所示的系统电路图和图11所示的充电保护方法的相关描述，在此不再详述。

方式3为：由终端设备侧系统级芯片使能电源线的对地开关，以使得电源线接地、且适配器主动关断充电电压的输出。关于终端设备侧的系统级芯片使能电源线的对地开关的具体手段可以参照如图7所示的电路图和图12所示的充电保护方法中的相关描述，在此不再详述。

方式4为：由终端设备侧系统级芯片使能电源线的对地开关，以使得电源线接地、且适配器被动关断充电电压的输出。

以下复用图7所示的充电保护电路的系统的电路图、以及结合图11所示的充电保护方法，介绍上述方式1和方式3的充电保护方法。如图7所示，该方法包括：

S1101，终端设备基于适配器和USB充电线处于充电状态。

具体的，如图7所示，在第二开关电路中的第四开关端口和第六开关端口导通后，充电电压传输至适配器中的第三电源线的第四电源端口，并通过第一电容电路的储能和滤波后，从第三电源线的第四电源端口输出第一电压，以及通过该第三电源线、第二电源线、以及第二电容电路将第一电压传输至终端设备，以使得终端设备基于该第一电压进行充电。

S1102，USB充电线中的电源线和信号线发生短路。

其中，USB充电线中的电源线和信号线发生短路在图7中体现为第二电源线与第二信号线导通。

在本申请实施例中，信号线可以是指USB数据正信号线D+、USB数据负信号线D-、交流充电确认信号线CC（包括CC1和CC2）、或辅助信号线SBU（包括SBU1和SBU2），本文对此不做限定。

S1103，适配器的协议芯片监测到该协议芯片上与信号线对应的芯片端口的电压大于预设电压。

协议芯片上与信号线对应的芯片端口即为图7中的第五芯片端口。示例性的，协议芯片在确定适配器处于充电状态（例如协议芯片确定第二开关电路的第一端接收到充电电压的输入）的情况下，实时监测第二芯片端口的电压，例如周期性获取第二芯片端口的电压。一般地，协议芯片默认具备检测该第五芯片端口的电压的功能。

示例性的，第二电源线与第二信号线导通，从第五电源端口输出的第一电压通过第二电源线、第二信号线传输至第五芯片端口和第二芯片端口，从而使得第五芯片端口的电压大于预设电压。例如，可以参照图3或图4所示第二电源线与第二信号线短路后与第一电压相关的电流的流向。

关于预设电压的说明可以参照本文其他实施例的相关说明在此不再详述。

S1104，协议芯片关断充电电压的输出。

其中，适配器关断充电电压的输出在图7中体现为将第二开关电路中的第四开关端口与第六开关端口之间的连接断开。具体的，协议芯片在确定第五芯片断开的电压大于预设电压的情况下，向第二开关电路中的第五开关端口发送断开指令，该第二开关电路响应于该断开指令将第四开关端口与第六开关端口之间的连接断开。

可理解的，在关断充电电压的输出后，第二电源线的电压迅速降低至第一芯片端口的工作电压，使得第一电源线与第一芯片端口之间由导通状态改变为开路状态，若不执行下文步骤S1106，则适配器中的电容电路中存储的电压缓慢耗散，第四芯片端口、第二芯片端口的电压在较长一段时间内持续性地处于过压过流状态。

示例性的，可以参照图2，在t2时刻适配器关断充电电压的输出后，在t2-t3时间段内，第一电源端口的电压迅速下降至接口芯片停止充电的工作电压，在t3-t4时间段内电容电路中的电压缓慢耗散，第一电源端口、第二芯片端口、或第四芯片端口的电压缓慢下降到0。

这里步骤S1104中协议芯片关断充电电压的输出是指适配器中的协议芯片主动关断充电电压的输出，‘主动关断’是指在协议芯片中写入‘在充电过程中获取到的第四芯片端口的电压大于预设电压的情况下，向第二开关电路发送上述断开指令’的控制逻辑，基于此在短路场景下直接基于与信号线对应的第四芯片端口的电压大于预设电压而关断充电电压的输出，而‘被动关断’是指在步骤S1106或S1108中电源线连通的接地开关导通（也即第一开关电路中的第一开关端口与第三开关端口导通），电源线的电流迅速升高后触发协议芯片中原有的过流保护机制关断充电电压的输出。

S1105，终端设备中的接口芯片监测到该接口芯片上与信号线对应的芯片端口的电压大于预设电压。

其中，接口芯片上与信号线对应的芯片端口即为图7中的第二芯片端口。示例性的，接口芯片在确定终端设备处于充电状态（例如接口芯片确定第一芯片端口接收到第一电压的输入）的情况下，实时监测第二芯片端口的电压，例如周期性获取第二芯片端口的电压。一般地，接口芯片默认具备检测该第二芯片端口的电压的功能。

示例性的，第二电源线与第二信号线导通，从第五电源端口输出的第一电压通过第二电源线、第二信号线传输至第五芯片端口和第二芯片端口，从而使得第二芯片端口的电压大于预设电压。

S1106，接口芯片使能与USB电源线连通的接地开关导通。

其中，接口芯片使能与USB电源线连通的接地开关导通体现为将第一开关电路中第一开关端口与第三开关端口导通。具体的，接口芯片在确定第二芯片端口的电压大于预设电压的情况下，通过第三芯片端口向第一开关电路中的第二开关端口发送导通指令，第一开关电路响应于该导通指令将第一开关端口与第三开关端口导通。

在本申请中，上述S1103与S1105可以同时执行也可以先后执行，本文对此不做限定。

在另外一种可能的实现方式中，还可以由系统级芯片控制第一开关电路中第一开关端口与第三开关端口的导通，本文对此不做限定。示例性的，在上述步骤S1105之后，执行以下S1107-S1108。

可理解的，基于S1103-S1104和S1105-S1106的充电保护方法（也即方式1），接口芯片在检测到第二芯片端口的电压大于预设电压后，立即向第二开关端口发送导通指令，而不是通过上报系统级芯片由系统级芯片再向第二开关端口发送导通指令，在一定程度上减少程序响应时长；协议芯片在检测到第五芯片端口的电压大于预设电压后，则立即关断充电电压的输出，而不是等待第一开关端口与第三开关端口导通后，触发过流保护被动关断充电电压的输出，进一步减少程序响应时长。从而可以进一步减小短路后信号线两端的芯片接口过压过流的时长，进一步降低器件烧毁的风险。

S1107，接口芯片向系统级芯片发送第一过压信息。

第一过压信息用于表示第二芯片端口的电压大于预设电压，也可以理解为第二电源线与第二信号线发生短路现象。

S1108，系统级芯片控制与USB电源线连通的接地开关导通。

其中，接口芯片控制与USB电源线连通的接地开关导通体现为将第一开关电路中第一开关端口与第三开关端口导通。具体的，系统级芯片在接收到上述第一过压现象后，通过第六芯片端口向第一开关电路中的第二开关端口发送导通指令，第一开关电路响应于该导通指令将第一开关端口与第三开关端口导通。

可理解的，当终端设备侧的系统级芯片原本就支持向第二开关端口发送导通指令的情况下，基于S1103-S1104和S1107-S1108的充电保护方法（也即方式3），由系统级芯片基于第一过压信息向第二开关端口发送导通指令而不是由接口芯片向第二开关端口发送导通指令，不需要再额外增加从接口芯片向第二开关端口发送导通指令的相关硬件模块，由此在改善与电源线发生短路的信号线上出现长时间过流过压的问题的同时，还可以进一步节省硬件成本。

S1109，系统级芯片基于上述第一过压信息记录过压事件。

S1110，USB电源线以及USB电源线两端对应连接的芯片端口的电压下降至0。

具体的，可以是在上述步骤S1106之后、或在上述步骤S1108之后，第二芯片端口、第四芯片端口的电压下降至0。

示例性的，可以参照图6，在t2时刻适配器关断充电电压的输出后，t5时刻接口芯片将USB电源线接地，在t5-t6时间段内电容电路中的电压快速释放，第一电源端口、第二芯片端口、或第四芯片端口的电压快速下降到0。其中该t5可以早于、晚于、或等于图2中的t3，本文对此不做限定。

以下复用图7所示的充电保护系统的电路图、以及结合图12所示的充电保护方法，介绍上述方式2和方式4的充电保护方法。如图7所示，该方法包括：

S1201，终端设备基于适配器和USB充电线处于充电状态。

S1202，USB充电线中的电源线和信号线发生短路。

其中，USB充电线中的电源线和信号线发生短路在图7中体现为第二电源线与第二信号线导通。

S1203，终端设备中的接口芯片监测到该接口芯片上与信号线对应的芯片端口的电压大于预设电压。

其中，接口芯片上与信号线对应的芯片端口的电压大于预设电压在图7中体现为第二芯片端口的电压大于预设电压。

S1204，接口芯片使能与USB电源线连通的接地开关导通。

其中，接口芯片使能与USB电源线连通的接地开关导通体现为将第一开关电路中第一开关端口与第三开关端口导通。

在另外一种可能的实现方式中，还可以由系统级芯片控制第一开关电路中第一开关端口与第三开关端口的导通，本文对此不做限定。示例性的，在上述步骤S1203之后，执行以下S1204-S1206。

在本申请中，由接口芯片在检测到第二芯片端口的电压大于预设电压后，直接向第二开关端口发送导通指令，在一定程度上可以减少程序响应时长，从而可以进一步减小短路后信号线两端的芯片接口过压过流的时长，进一步降低器件烧毁的风险。

S1205，接口芯片向系统级芯片发送第一过压信息。

第一过压信息用于表示第二芯片端口的电压大于预设电压，也可以理解为第二电源线与第二信号线发生短路现象。

S1206，系统级芯片控制与USB电源线连通的接地开关导通。

其中，接口芯片控制与USB电源线连通的接地开关导通体现为将第一开关电路中第一开关端口与第三开关端口导通。

在本申请中，由系统级芯片基于第一过压信息向第二开关端口发送导通指令，不需要再额外增加从接口芯片向第二开关端口发送导通指令的相关硬件模块，可以在改善与电源线发生短路的信号线上出现长时间过流过压的问题的同时，进一步节省硬件成本。

S1207，系统级芯片基于上述第一过压信息记录过压事件。

在上述S1204或上述S1206之后，系统级芯片执行步骤S1208。

S1208，适配器中的协议芯片监测到USB充电线中的电源线的电流大于预设电流后，关断充电电压的输出。

示例性的，第二电源线与第二信号线发生短路后，终端设备侧的接口芯片率先将第一开关电路置为第二连接状态，充电电压通过第二电源线和第一电源线接地释放，第四电源端口的电流迅速升高，从而触发协议芯片中的过流保护机制，关断充电电压的输出。

在本申请中，在第一开关端口与第三开关端口导通后，第四电源端口的电流迅速升高，触发适配器被动关断充电电压的输出。这种充电保护方法第一开关电路上的电流可能会在较短的时间内出现电流较大的现象（具体为第一开关端口与第三开关端口导通后、且适配器未关断充电电压的输出的这段时间内），要求第一开关电路可以承受的瞬时电流较高且相对较耐高温。

S1209，USB电源线以及USB电源线两端对应连接的芯片端口的电压下降至0。

例如，复用图9，在t1时刻发生短路，在t5时刻第一开关电路将第一开关端口和第三开关端口导通，充电电压通过第一开关电路接地释放，t5之后，第四电源端口的电流急剧增大，使得到t7时刻触发协议芯片关断充电电压的输出。t7之后，电容电压通过第一开关电路接地快速地释放，第四电源端口的电流迅速下降，且该t1、t5、t7至t8的时间差远小于180ms。该t5可以早于、晚于、或等于图2中的t3，本文对此不做限定。

在另外一些可能的实现方式中，上述方式1至方式4对应的充电保护方法中，适配器也可以既支持主动关断也支持通过被动关断的方式关断充电电压的输出，根据实际场景中触发适配器主动关断和被动关断的时机的先后，选择通过主动关断还是被动关断的方式关断充电电压的输出。

上述实施例中所用，根据上下文，术语“当…时”可以被解释为意思是“如果…”或“在…后”或“响应于确定…”或“响应于检测到…”。类似地，根据上下文，短语“在确定…时”或“如果检测到（所陈述的条件或事件）”可以被解释为意思是“如果确定…”或“响应于确定…”或“在检测到（所陈述的条件或事件）时”或“响应于检测到（所陈述的条件或事件）”。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线（例如同轴电缆、光纤、数字用户线）或无线（例如红外、无线、微波等）方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如DVD)、或者半导体介质（例如固态硬盘）等。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，该流程可以由计算机程序来指令相关的硬件完成，该程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法实施例的流程。而前述的存储介质包括：ROM或随机存储记忆体RAM、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的范围。

Claims (15)

1.一种充电保护电路，其特征在于，所述充电保护电路包括：

接口芯片、第一电源线、第一信号线、第一开关电路；

所述接口芯片包括第一芯片端口和第二芯片端口；

所述第一电源线包括第一电源端口和第二电源端口，所述第一电源端口用于输入第一电压，所述第二电源端口用于与所述第一芯片端口连接；

所述第一信号线包括第一信号端口和第二信号端口，所述第一信号端口用于输入第二电压，所述第二信号端口用于与所述第二芯片端口连接，所述第二电压小于所述第一电压；

所述第一开关电路包括第一开关端口、第二开关端口、以及第三开关端口，所述第一开关端口用于与所述第一电源端口连接，所述第二开关端口用于接收指令以控制所述第一开关端口和所述第二开关端口的连接状态，所述第三开关端口用于接地；

在所述第一芯片端口的电压等于所述第一电压以及所述第二芯片端口的电压等于所述第二电压的情况下，所述第一开关端口与所述第三开关端口之间断开连接，所述接口芯片通过所述第二电压与外接的电压输出设备进行关于所述第一电压的取值变化的协商工作，以及所述接口芯片通过所述第一电压对终端设备进行充电；

在所述第二芯片端口的电压大于预设电压的情况下，所述第一开关电路通过所述第二开关端口接收导通指令，响应于所述导通指令所述第一开关端口与所述第三开关端口导通，以使得通过所述第一电源端口接地的方式释放所述第一电压，所述预设电压大于或等于所述第二电压且小于所述第一电压。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述充电保护电路还包括第二电源线和第二信号线，

所述第二电源线的第一端用于输入所述第一电压，所述第二电源线的第二端用于与所述第一电源端口连接；

所述第二信号线的第一端用于输入所述第二电压，所述第二信号线的第二端用于与所述第一信号端口连接；

在所述第二电源线与所述第二信号线未发生异常导通的情况下，所述第一芯片端口的电压等于所述第一电压；

在所述第二电源线与所述第二信号线发生异常导通的情况下，所述第一电压传输至所述第二芯片端口，所述第二芯片端口的电压大于所述预设电压。

3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第二电源线的第一端用于与电压输出设备连接，所述第二电源线还与电容电路连接，

在所述第二电源线与所述第二信号线未发生异常导通情况下，或者在所述第二电源线与所述第二信号线发生异常导通且所述电压输出设备仍基于充电电压向所述第二电源线的第一端输出所述第一电压的情况下，所述第一电压为所述电容电路基于所述充电电压进行储能和滤波后输出的电压；

在所述第二电源线与所述第二信号线发生异常导通且所述电压输出设备不再基于所述充电电压向所述第二电源线的第一端输出所述第一电压的情况下，所述第一电压为所述电容电路释放存储的电能而产生的电容电压。

4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，

在所述第二电源线与所述第二信号线发生异常导通、所述电压输出设备不再基于充电电压向所述第二电源线的第一端输出所述第一电压、以及所述第一开关端口与所述第三开关端口断开连接的情况下，所述电容电路通过所述第二芯片端口持续释放电容电压，所述第二芯片端口的电压和电流在第一时长内减小到0；

在所述第二电源线与所述第二信号线发生异常导通、所述电压输出设备不再基于充电电压向所述第二电源线的第一端输出所述第一电压、以及所述第一开关端口与所述第三开关端口导通的情况下，所述电容电路通过所述第二电源线和所述第一电源线接地释放所述电容电路中储存的电压，在电容电压释放过程中，所述第二芯片端口的电压与放电电压相等且流入所述第二芯片端口的电流小于流入所述第一开关端口的电流，所述第二芯片端口的电压和电流在第二时长内快速减小到0，所述第二时长小于所述第一时长。

5.如权利要求1-4任一项所述的电路，其特征在于，所述接口芯片还包括第三芯片端口，所述第三芯片端口用于与所述第二开关端口连接；

在传输至所述第二芯片端口的电压大于所述预设电压的情况下，所述接口芯片用于通过所述第三芯片端口向所述第二开关端口发送所述导通指令。

6.如权利要求1-4任一项所述的电路，其特征在于，所述充电保护电路还包括系统级芯片，所述系统级芯片与所述接口芯片连接；

在传输至所述第二芯片端口的电压大于所述预设电压的情况下，所述接口芯片用于向所述系统级芯片发送第一过压信息，所述第一过压信息用于表示所述第二芯片端口的电压大于所述预设电压；

所述系统级芯片，用于响应于所述第一过压信息，向所述第二开关端口发送所述导通指令。

7.如权利要求1-4任一项所述的电路，其特征在于，

在所述第一开关端口与所述第三开关端口导通、且所述第一电源端口的电压为0的情况下，所述第一开关电路还用于接收系统级芯片或所述接口芯片发送的断开指令，响应于所述断开指令所述第一开关端口与所述第三开关端口断开，所述系统级芯片与所述接口芯片连接。

8.如权利要求1-4任一项所述的电路，其特征在于，所述充电保护电路还包括系统级芯片，所述系统级芯片与所述接口芯片连接，

所述系统级芯片，还用于基于第一过压信息记录过压事件，所述第一过压信息用于表示所述第二芯片端口的电压大于所述预设电压，所述第一过压信息为所述接口芯片向所述系统级芯片发送的。

9.如权利要求1-4任一项所述的电路，其特征在于，所述第一信号线为USB数据正信号线D+、USB数据负信号线D-、交流充电确认信号线CC、或辅助信号线SBU。

10.一种充电保护电路的系统，其特征在于，所述充电保护电路的系统包括：

接口芯片、第一电源线、第一信号线、第一开关电路、协议芯片、第二开关电路、第三电源线、第三信号线；

所述接口芯片包括第一芯片端口和第二芯片端口；

所述协议芯片包括第四芯片端口和第五芯片端口；

所述第一电源线包括第一电源端口和第二电源端口；

所述第三电源线包括第四电源端口和第五电源端口；

所述第一信号线包括第一信号端口和第二信号端口，所述第二信号端口与所述第二芯片端口连接；

所述第三信号线包括第三信号端口和第四信号端口；

所述第一开关电路包括第一开关端口、第二开关端口、以及第三开关端口，所述第一开关端口与所述第一电源端口连接，所述第二开关端口用于接收指令以控制所述第一开关端口和所述第二开关端口的连接状态，所述第三开关端口接地；

所述第二开关电路包括第四开关端口、第五开关端、以及第六开关端口，所述第五开关端口用于接收指令以改变所述第四开关端口与所述第六开关端口之间的连接状态；

所述第四开关端口用于输入充电电压，所述第五开关端口与所述第四芯片端口连接，所述第六开关端口与所述第四电源端口连接，所述第五电源端口用于与所述第一电源端口连接，所述第五电源端口用于输出第一电压，所述第一电压为基于所述充电电压和相关的电容电路得到；

所述第三信号端口与所述第五芯片端口连接，所述第四信号端口用于与所述第二信号端口连接，所述第三信号端口用于输入第二电压，所述第二电压小于所述第一电压；

在所述第一芯片端口的电压等于所述第一电压以及第二芯片端口的电压等于所述第二电压的情况下，所述第一开关端口与所述第三开关端口之间断开连接，接口芯片通过所述第二电压与外接的电压输出设备进行关于所述第一电压的取值的协商工作，以及所述接口芯片通过所述第一电压对终端设备进行充电；

在所述第五芯片端口的电压大于预设电压的情况下或者在所述第四电源端口的电流大于预设电流的情况下，所述第二开关电路基于所述第五开关断端口接收断开指令，响应于所述断开指令所述第四开关端口和所述第六开关端口断开连接，以使得关断所述充电电压的输出；

在所述第二芯片端口的电压大于预设电压的情况下，所述第一开关电路通过所述第二开关端口接收导通指令，响应于所述导通指令所述第一开关端口和所述第三开关端口导通，以使得通过所述第一电源端口接地的方式释放所述第一电压，所述预设电压大于或等于所述第二电压且小于所述第一电压。

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第二电源线和第二信号线，

所述第二电源线的第一端与所述第五电源端口连接，所述第二电源线的第二端与所述第一电源端口连接；

所述第二信号线的第一端用于与所述第四信号端口连接，所述第二信号线的第二端用于与所述第一信号端口连接；

在所述第二电源线与所述第二信号线未发生异常导通的情况下，所述第一芯片端口的电压等于所述第一电压、以及所述第二芯片端口的电压和所述第五芯片端口的电压等于所述第二电压；

在所述第二电源线与所述第二信号线发生异常导通的情况下，所述第一电压传输至所述第二芯片端口和所述第五芯片端口，所述第二芯片端口的电压和所述第五芯片端口的电压大于所述预设电压；

在所述第二电源线与所述第二信号线发生异常导通、所述第四开关端口与所述第六开关端口导通、以及所述第一开关端口与所述第三开关端口导通的情况下，所述第四电源端口的电流大于所述预设电流。

12.如权利要求10或11所述的系统，其特征在于，所述协议芯片，用于在所述第五芯片端口的电压大于所述预设电压的情况下，通过所述第四芯片端口向所述第五开关端口发送所述断开指令。

13.如权利要求10或11所述的系统，其特征在于，所述协议芯片，用于在所述第四电源端口的电流大于所述预设电流的情况下，通过所述第四芯片端口向所述第五开关端口发送所述断开指令。

14.如权利要求10或11所述的系统，其特征在于，所述接口芯片还包括第三芯片端口，所述第三芯片端口用于与所述第二开关端口连接，

所述接口芯片用于在传输至所述第二芯片端口的电压大于所述预设电压的情况下通过所述第三芯片端口向所述第二开关端口发送所述导通指令。

15.如权利要求10或11所述的系统，其特征在于，所述充电保护电路的系统还包括系统级芯片，所述系统级芯片与所述接口芯片连接；

所述接口芯片，用于在传输至所述第二芯片端口的电压大于所述预设电压的情况下，向所述系统级芯片发送第一过压信息，所述第一过压信息用于表示所述第二芯片端口的电压大于所述预设电压；

所述系统级芯片，用于响应于所述第一过压信息，向所述第二开关端口发送所述导通指令，以及基于所述第一过压信息记录过压事件。

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