CN201594876U - 一种接口供电电路及具有所述电路的电视机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种接口供电电路及具有所述电路的电视机，包括接口、接口电源和场效应管，所述场效应管的源极和漏极串联在所述接口电源与接口的供电端之间，场效应管的栅极接收主机系统中处理器输出的开关控制信号。本实用新型的接口供电电路利用场效应管的恒流区和夹断区特性来确保接口电源的稳定输出，以避免突变的电压或者过大的电流对外部接口设备造成损坏，不仅电路结构简单，成本低，而且相比传统采用保险丝设计的保护电路来说，在发生过流故障时，保险丝烧断必须维修才能继续使用，而应用场效应管则可以大大降低过流状况下的维修比例，适合在电视机、机顶盒、电脑等需要外置接口的电子产品中推广应用。

Description

一种接口供电电路及具有所述电路的电视机

技术领域

本实用新型属于接口电路技术领域，具体地说，是涉及一种为输出到接口的供电电源提供稳定电压和过流保护功能的供电电路以及采用所述接口供电电路设计的电视机。

背景技术

接口作为与外部设备连接通信的桥梁，已经成为目前绝大多数电子产品在电路设计中不可或缺的重要组成部分，比如目前最为流行的USB接口，已经被越来越多的电子设备所采用，实现其与外部设备之间数据的传输通信。

目前，主机系统给USB设备供电都是采用直接供电的方式，即将主机系统中的+5V直流电源直接通过USB接口提供给外部USB设备，为USB设备的内部电路提供工作电源。这种供电方式没有施加任何的保护和检测功能，这样一来，一旦USB接口电路或者USB设备出现异常，就会给USB设备和整个主机系统造成损坏。比如在USB设备占用电流过多的情况下，会造成主机系统电压降低，从而影响整个系统的正常工作，大大降低了主机系统的性能和品质；而当主机系统出现过流或者电压突变等故障时，也会给USB设备造成损坏。

为了解决上述问题，有些USB接口电路在供电电路的设计上引入保险丝，以避免特殊因素导致的过大电流对USB设备造成损坏。但是，一旦保险丝被烧毁，供电部分就必须经过维修后才能保证接口功能的正常使用，从而给用户的使用造成诸多不便。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种接口供电电路，以避免出现电压突变或者过流故障时对外部接口设备造成损坏，并降低维修比例。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种接口供电电路，包括接口、接口电源和场效应管，所述场效应管的源极和漏极串联在所述接口电源与接口的供电端之间，场效应管的栅极接收主机系统中处理器输出的开关控制信号。

作为其中一种设计方式，所述场效应管为PMOS管，其源极连接所述的接口电源，漏极连接所述接口的供电端，栅极接收所述处理器输出的开关控制信号。

进一步的，在所述PMOS管的栅极与处理器之间连接有一NPN型三极管，所述三极管的基极连接处理器，接收处理器输出的开关控制信号，三极管的发射极接地，集电极分别与所述PMOS管的栅极和接口电源相连接。

作为另外一种设计方式，所述场效应管为NMOS管，其漏极连接所述的接口电源，源极连接所述接口的供电端，栅极接收所述处理器输出的开关控制信号。

进一步的，在所述NMOS管的栅极与处理器之间连接有一NPN型三极管，所述三极管的基极连接处理器，接收处理器输出的开关控制信号，三极管的发射极接地，集电极分别与所述NMOS管的栅极和接口电源相连接。

又进一步的，所述接口电源由主机系统中的电源电路输出；在所述电源电路中设置有保护电路，在系统电路出现过流或者过压故障时，切断电源电路的各路输出，以保护主机系统和与所述接口相连接的外部设备。

再进一步的，为了获得稳定的接口供电电源，在所述接口的供电端上还连接有滤波电路。

更进一步的，所述接口为USB接口；所述接口电源为USB设备所需的+5V直流电源。

基于上述接口供电电路结构，本实用新型又提供了一种采用所述接口供电电路设计的电视机，通过在电视机接口的供电端设计由场效应管和接口电源组成的供电电路，当外部接口设备插接到所述接口上时，通过电视机主芯片控制场效应管导通，以连通接口电源与接口供电端之间的供电回路，进而利用接口电源为外部接口设备提供工作电压；而当接口电源发生电压突变或者过流故障时，则可以利用场效应管的恒流区和夹断区的特性，来起到稳定电压输出、以保护外部设备的作用。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的接口供电电路利用场效应管的恒流区和夹断区特性来确保接口电源的稳定输出，以避免突变的电压或者过大的电流对外部接口设备造成损坏，不仅电路结构简单，成本低，而且相比传统采用保险丝设计的保护电路来说，在发生过流故障时，保险丝烧断必须维修才能继续使用，而应用场效应管则可以大大降低过流状况下的维修比例，适合在电视机、机顶盒、电脑等需要外置接口的电子产品中推广应用。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本实用新型所提出的接口供电电路的一种实施例的电路原理图；

图2是本实用新型所提出的接口供电电路的另一种实施例的电路原理图；

图3是应用所述接口供电电路的电视机内部系统电路的一种实施例的电路原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地描述。

本实用新型的接口供电电路主要应用在需要传输供电电源的接口电路中，比如USB接口等。考虑到场效应管自身所固有的恒流区和夹断区特性，本实用新型巧妙地将场效应管的源极和漏极串联在接口电源与接口的供电端之间，栅极连接处理器，通过处理器输出的开关控制信号对场效应管的通断状态进行控制，以实现接口供电电路的连通或者阻断。

下面以USB接口为例，通过两个具体的实施例来详细阐述所述接口供电电路的具体组建结构及其工作原理。

实施例一，在本实施例中，所述场效应管采用PMOS场效应管进行电路设计，参见图1所示。

图1中，PMOS场效应管V1的源极连接接口电源，比如+5V直流电源，可以由主机系统中的电源电路输出提供。PMOS场效应管V1的漏极连接接口的供电端，比如USB接口的供电端USB_VCC，栅极接收主机系统中的处理器发出的开关控制信号，对PMOS场效应管V1的通断状态进行控制。

在本实施例中，所述处理器可以具体通过控制NPN型三极管V2的通断状态来实现对PMOS场效应管V1通断状态的有效控制。如图1所示，NPN型三极管V2的基极直接连接或者通过配置电阻R1连接主机系统的处理器，可以具体连接处理器的其中一路GPIO口，处理器通过所述GPIO口输出高电平或者低电平信号，以控制NPN型三极管V2通断。所述NPN型三极管V2的发射极接地，集电极一方面连接所述PMOS场效应管V1的栅极，另一方面直接连接或者通过限流电阻R2连接所述的+5V接口电源。

当外部USB设备插接到主机系统的USB接口上时，处理器通过其GPIO口向NPN型三极管V2的基极输出高电平信号，控制三极管V2导通，进而将PMOS场效应管V1的栅极电位拉低到地。此时，PMOS场效应管V1由于其源极电压高于栅极电压而受控导通，将+5V接口电源传输至USB接口的供电端USB_VCC，为外部USB设备提供工作电源。

为了稳定输出到外部USB设备的接口电源，优选在所述USB接口的供电端USB_VCC连接滤波电路，比如连接两路并联接地的滤波电容C1、C2，如图1所示，以滤除噪波干扰的影响。

在供电过程中，若系统电路出现异常导致接口电源发生电压突变或者电流突然增大的情况时，由于PMOS场效应管V1的恒流区和夹断区的特性，使得输出到USB接口的供电端USB_VCC的电源不会发生电压和电流的突变，进而实现了接口电源的稳定输出，保障了外部USB设备的用电安全。若故障持续存在，主机系统中的电源电路会触发其内部的保护电路动作，比如其内部的保险丝烧断，以切断电源电路的各路输出，保证系统电路的安全。

当没有USB设备连接在主机的USB接口上时，处理器输出低电平信号，控制NPN型三极管V2截止。此时，PMOS场效应管V1由于其源极电压等于其栅极电压而关断，以阻止+5V接口电源通过USB接口输出，达到节能降耗的设计目的。

实施例二，参见图2所示，本实施例采用NMOS场效应管V3来构建所述的接口供电电路。其中，NMOS场效应管V3的漏极连接+5V接口电源，源极连接USB接口的供电端USB_VCC，栅极接收主机系统的处理器输出的开关控制信号。

在本实施例中，所述处理器同样可以通过一开关电路连接所述NMOS场效应管V3的栅极。所述开关电路可以采用同实施例一的NPN型三极管V2，也可以采用继电器、MOS管或者可控硅等具有开关作用的元器件进行设计，本实施例对此不进行具体限制。

本实施例仍以采用NPN型三极管V2为例进行说明，如图2所示。三极管V2的基极通过电阻R1连接处理器的GPIO口，接收处理器输出的开关控制信号；发射极接地，集电极分别与NMOS场效应管V3的栅极和+5V接口电源相连接。

当处理器输出高电平信号时，NPN型三极管V2受控导通，拉低NMOS场效应管V3的栅极，使其受控截止，阻断+5V接口电源向USB接口的输出。而当处理器输出低电平信号时，NPN型三极管V2截止，+5V接口电源通过限流电阻R2作用于NMOS场效应管V3的栅极，使NMOS场效应管V3受控导通，将+5V接口电源传输至USB接口的供电端USB_VCC，为外部USB设备供电。

由于NMOS场效应管V3同样具有恒流区和夹断区的特性，因此，同样可以起到稳定接口电源输出、保证外部接口设备用电安全的保护作用。

当然，所述处理器也可以不通过开关电路直接连接场效应管V1或者V3的栅极，将场效应管V1或者V3的栅极同时与接口电源相连接，直接利用处理器输出的高电平或者低电平控制信号来控制场效应管V1或者V3通断。

实施例三，本实施例将实施例一或者实施例二所述的接口供电电路应用于电视机中，具体可以设置在电视机内部的电源板上或者接口板上，如图3所示，以接口板为例进行说明。

在目前的电视机系统中，特别是目前最为流行的数字电视机系统，为了扩展电视机的功能，在电视机机壳上设置有多路不同功能的插接口，比如HDMI接口、USB接口、网口等。众多的外围接口可以专门设置在电视机内部的接口板上，通过板间通信实现外部设备与电视机主芯片之间的数据交互。

仍以USB接口为例进行说明，将实施例一或者实施例二所述的USB接口供电电路设计在接口板上，+5V接口电源可以从电源板上获取，控制场效应管V1或者V3通断的开关控制信号可以由电视机主板上的主芯片输出提供，从而利用场效应管V1或者V3的恒流区和夹断区的特性来稳定USB电源的输出，以保障外围USB设备的用电安全。

当然，所述接口供电电路也可以应用在除电视机以外的其它需要连接外部接口设备的电子产品中，比如机顶盒、计算机等，本实施例并不仅限于以上举例。

应当指出的是，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种接口供电电路，其特征在于：包括接口、接口电源和场效应管，所述场效应管的源极和漏极串联在所述接口电源与接口的供电端之间，场效应管的栅极接收主机系统中处理器输出的开关控制信号。

2.根据权利要求1所述的接口供电电路，其特征在于：所述场效应管为PMOS管，其源极连接所述的接口电源，漏极连接所述接口的供电端，栅极接收所述处理器输出的开关控制信号。

3.根据权利要求2所述的接口供电电路，其特征在于：在所述PMOS管的栅极与处理器之间连接有一NPN型三极管，所述三极管的基极连接处理器，接收处理器输出的开关控制信号，三极管的发射极接地，集电极分别与所述PMOS管的栅极和接口电源相连接。

4.根据权利要求1所述的接口供电电路，其特征在于：所述场效应管为NMOS管，其漏极连接所述的接口电源，源极连接所述接口的供电端，栅极接收所述处理器输出的开关控制信号。

5.根据权利要求4所述的接口供电电路，其特征在于：在所述NMOS管的栅极与处理器之间连接有一NPN型三极管，所述三极管的基极连接处理器，接收处理器输出的开关控制信号，三极管的发射极接地，集电极分别与所述NMOS管的栅极和接口电源相连接。

6.根据权利要求1所述的接口供电电路，其特征在于：所述接口电源由主机系统中的电源电路输出；在所述电源电路中设置有保护电路，在系统电路出现过流或者过压故障时，切断电源电路的各路输出。

7.根据权利要求1所述的接口供电电路，其特征在于：在所述接口的供电端连接有滤波电路。

8.根据权利要求1所述的接口供电电路，其特征在于：所述接口为USB接口；所述接口电源为+5V直流电源。

9.一种电视机，其特征在于：包含有如权利要求1至8中任一项权利要求所述的接口供电电路。

10.根据权利要求9所述的电视机，其特征在于：所述处理器为电视机中的主芯片。

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