CN204539304U - 一种过流保护防反灌模块及终端设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种过流保护防反灌模块及终端设备，终端设备包括MCU、HDMI接口、SOC芯片、LDO芯片和过流保护防反灌模块，第一过流保护防反灌模块的第一连接端连接第二电源端，第一过流保护防反灌模块的第二连接端连接第一电源端，第一过流保护防反灌模块的使能端和检测端连接MCU；MCU根据终端设备的工作状态和反馈的过流检测信号、输出对应的控制信号控制第一过流保护防反灌模块导通或截止，以连接或断开第一电源端与第二电源端之间的通路；通路连接时终端设备正常工作；断开两个电源端时实现防电流反灌的效果、或起到过流保护作用；解决了现有待机时有电流反灌导致不开机、或开机异常的问题；其电路结构简单，成本较低。

Description

一种过流保护防反灌模块及终端设备

技术领域

本实用新型涉及HDMI接口技术领域，特别涉及一种过流保护防反灌模块及终端设备。

背景技术

HDMI（High Definition MultimediA InterfAce，高清晰度多媒体接口）接口作为一种符合高清时代标准的全新数字化视频/音频接口技术，广泛应用在电子产品上。目前HDMI接口在电视领域已作为标配接口被广泛应用。随着便携式移动设备的推广，能兼容HDMI接口的MHL（MoBile High-Definition Link，移动终端高清影音标准接口）开始被广泛应用。由于HDMI源设备种类较多，还出现各种非标准的HDMI源设备，同时，兼容MHL功能的HDMI接口增加了充电接口；在这种情况下，当终端设备（如电视机）进入待机状态时，HDMI源设备（如DVD、机顶盒）与电视机没有断开连接，HDMI源设备会通过HDMI接口向终端设备倒灌供电，导致终端设备的系统工作异常，或开不了机等问题。同时，由于HDMI接口具有MHL功能，还可以给HDMI源设备充电，当HDMI源设备出现异常时，会造成终端设备也出现异常。

常见的HDMI源设备与终端设备的电气连接图如图1所示，终端设备的HDMI接口的各信号端口为了加强ESD（Electro-StAtic dischArge）保护，在SOC（System on A Chip ）芯片内部的第三电源端VCC_HDMI和地之间设置有二极管（连接关系如图1所示）。同时，HDMI接口的解码部分供电与SOC芯片的其它组供电有关联。HDMI接口带MHL功能时还具有充电功能，与第二电源端VCC_5V相连。当终端设备处于待机状态时，HDMI源设备可能会持续输出数据信号，导致相应的供电电流通过HDMI接口传输到终端设备中。如一路供电电流（由DATA携带）通过SOC芯片内部的ESD器件（即二极管）将供电反灌到第三电源端VCC_HDMI上，再流入第四电源端VCC_HDMI1中。另一路供电电流通过第一电源端HDMI_5V反灌到第二电源端VCC_5V上。这样导致整个终端设备的系统供电还处在工作状态，当下次开机时，由于上电的时序与软件不一致，出现无法开机或开机异常等现象。

有鉴于此，本实用新型提供一种过流保护防反灌模块及终端设备。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种过流保护防反灌模块及终端设备，以解决现有终端设备由于外接HDMI设备，待机时有电流反灌导致不开机、以及给HDMI源设备充电时出现异常的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种过流保护防反灌模块，与MCU连接，其包括：控制单元和开关单元；

所述控制单元将MCU输入的控制信号转换为对应的使能信号给开关单元，开关单元根据对应的使能信号导通或截止过流保护防反灌模块的第一连接端和第二连接端。

所述的过流保护防反灌模块中，所述控制单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和三极管，所述第一电阻的一端连接第三电阻的一端，第一电阻的另一端连接所述三极管的基极，三极管的集电极连接第二电阻的一端和开关单元，三极管的发射极接地，所述第三电阻的另一端连接第二电阻的另一端和开关单元；

所述第一电阻的一端为过流保护防反灌模块的使能端，外接MCU。

所述的过流保护防反灌模块中，所述三极管为NPN三极管。

所述的过流保护防反灌模块中，所述开关单元包括开关器件、第四电阻、第五电阻和电容，所述开关器件的IN脚连接第二电阻的另一端与第三电阻的另一端，开关器件的GND脚接地，开关器件的EN脚连接三极管的集电极，开关器件的/FAULT脚连接第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端连接电容的一端和开关器件的OUT脚，开关器件的ILIM脚通过第五电阻接地，电容的另一端接地；

所述开关器件的IN脚为过流保护防反灌模块的第一连接端，开关器件的/FAULT脚为过流保护防反灌模块的检测端，第四电阻的另一端为过流保护防反灌模块的第二连接端。

所述的过流保护防反灌模块中，所述检测端连接MCU，输出过流检测信号给MCU。

所述的过流保护防反灌模块中，所述第四电阻为上拉电阻，电容为滤波电容。

一种终端设备，包括MCU、HDMI接口、SOC芯片和LDO芯片，其还包括第一过流保护防反灌模块，所述第一过流保护防反灌模块为所述过流保护防反灌模块，所述第一过流保护防反灌模块的第一连接端连接LDO芯片和第二电源端，第一过流保护防反灌模块的第二连接端连接HDMI接口、SOC芯片和第一电源端，第一过流保护防反灌模块的使能端和检测端连接MCU；

MCU根据终端设备的工作状态和第一过流保护防反灌模块反馈的过流检测信号、输出对应的控制信号控制第一过流保护防反灌模块导通或截止，以连接或断开第一电源端与第二电源端之间的通路。

所述的终端设备中，还包括第二过流保护防反灌模块，所述第二过流保护防反灌模块为所述过流保护防反灌模块，所述第二过流保护防反灌模块的第一连接端连接LDO芯片和第四电源端，第二过流保护防反灌模块的第二连接端连接SOC芯片和第三电源端，第二过流保护防反灌模块的使能端和检测端连接MCU；

MCU根据终端设备的工作状态和第二过流保护防反灌模块反馈的过流检测信号、输出对应的控制信号控制第二过流保护防反灌模块导通或截止，以连接或断开第三电源端与第四电源端之间的通路。

相较于现有技术，本实用新型提供的过流保护防反灌模块及终端设备，MCU根据终端设备的工作状态和过流保护防反灌模块反馈的过流检测信号、输出对应的控制信号控制过流保护防反灌模块导通或截止，以连接或断开对应的两个电源端之间的通路，通路连接时终端设备正常工作；断开两个电源端时实现防电流反灌的效果、或起到过流保护作用；解决了现有待机时有电流反灌导致不开机、或开机异常的问题；其电路结构简单，成本较低。

附图说明

图1为现有技术中HDMI源设备与终端设备的电气连接图；

图2为本实用新型实施例提供的终端设备的结构框图；

图3为本实用新型实施例提供的过流保护防反灌模块应用实施例的电路图。

具体实施方式

本实用新型提供一种过流保护防反灌模块及终端设备，应用于智能电视，以及设置有HDMI接口、支持MHL功能的其他电子产品，如手机，机顶盒，计算机等，能达到防电流反灌的效果，还能实现过流保护。为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图2，本实用新型实施例提供的终端设备包括过流保护防反灌模块、MCU、HDMI接口200、SOC芯片300和LDO芯片400。所述第一过流保护防反灌模块101的第一连接端A连接LDO芯片400和第二电源端VCC_5V，第一过流保护防反灌模块101的第二连接端B连接HDMI接口200、SOC芯片300和第一电源端HDMI_5V，第一过流保护防反灌模块101的使能端EN和检测端FB连接MCU。

基于现有的HDMI源设备与终端设备的电气连接图中有两条电流反灌通路，本实施例对应采用两个过流保护防反灌模块，即第一过流保护防反灌模块101和第二过流保护防反灌模块102、MCU、HDMI接口200、SOC芯片300和LDO芯片400。所述第一过流保护防反灌模块101的第一连接端A连接LDO芯片400和第二电源端VCC_5V，第一过流保护防反灌模块101的第二连接端B连接HDMI接口200、SOC芯片300和第一电源端HDMI_5V，第一过流保护防反灌模块101的使能端EN和检测端FB连接MCU。第二过流保护防反灌模块102的第一连接端A连接LDO芯片400和第四电源端VCC_HDMI1，第二过流保护防反灌模块102的第二连接端B连接SOC芯片300和第三电源端VCC_HDMI，第二过流保护防反灌模块102的使能端EN和检测端FB连接MCU。HDMI接口200连接SOC芯片300。

其中，所述MCU、HDMI接口200、SOC芯片300和LDO芯片400为现有技术，此处对其内部结构和功能原理不作赘述。本实施例的改进点主要是在第三电源端VCC_HDMI与第四电源端VCC_HDMI1之间，第一电源端HDMI_5V与第二电源端VCC_5V之间各增加一个电路结构相同的过流保护防反灌模块。同时，在MCU中增加与这两个过流保护防反灌模块相关的控制信号。需要理解的是，所述过流保护防反灌模块增加在两个会出现电流反灌的电源端之间。具体实施时若还有其他通路会出现电流反灌，则在对应的两个电源端之间增加过流保护防反灌模块，本实施例对过流保护防反灌模块的个数和连接位置不作限定。

终端设备待机时，MCU输出对应的控制信号（此处为高电平）给过流保护防反灌模块（101、102）的使能端EN，使过流保护防反灌模块（101、102）断开第一电源端HDMI_5V与第二电源端VCC_5V之间的连接，以及断开第三电源端VCC_HDMI与第四电源端VCC_HDMI1之间的连接。从而可防止第一电源端HDMI_5V的电流反灌给第二电源端VCC_5V，第三电源端VCC_HDMI的电流反灌给第四电源端第四电源端，解决了电流反灌导致的系统不工作的问题。

终端设备正常开机时，MCU输出对应的控制信号（此处为低电平）给过流保护防反灌模块（101、102）的使能端EN，使过流保护防反灌模块（101、102）导通，使第一电源端HDMI_5V与第二电源端VCC_5V连接，第三电源端VCC_HDMI与第四电源端第四电源端连接，整个系统正常工作。

在终端设备正常工作过程中，过流保护防反灌模块（101、102）实时检测其自身的输出电流是否超出预设电流，若是则其检测端FB输出过流检测信号给MCU，MCU输出高电平控制过流保护防反灌模块（101、102）断开第一电源端HDMI_5V与第二电源端VCC_5V之间的连接，以及断开第三电源端VCC_HDMI与第四电源端第四电源端之间的连接。从而起到过流保护作用。

基于第一过流保护防反灌模块101与第二过流保护防反灌模块102的电路结构相同，工作原理相同，本实施例以第一过流保护防反灌模块101为例进行具体阐述。请一并参阅图3，本实用新型实施例提供的过流保护防反灌模块101包括控制单元110和开关单元120，所述控制单元110连接开关单元和MCU，开关单元连接MCU，控制单元110将输入的控制信号转换为对应的使能信号给开关单元120，开关单元120根据对应的使能信号导通或截止过流保护防反灌模块的第一连接端A和第二连接端B。其中，第一连接端A连接第二电源端VCC_5V，第二连接端B连接第一电源端HDMI_5V。

所述控制单元110包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和三极管Q1，所述第一电阻R1的一端连接第三电阻R3的一端，第一电阻R1的另一端连接所述三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极连接第二电阻R2的一端和开关单元，三极管Q1的发射极接地，所述第三电阻R3的另一端连接第二电阻R2的另一端和开关单元。所述三极管Q1为NPN三极管。

所述第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和三极管Q1组成反相器，通过改变使能端EN输入的电平信号的状态来使能开关单元120。

所述开关单元120包括开关器件U1、第四电阻R4、第五电阻R5和电容C1，所述开关器件U1的型号为AP2553AW6-7，所述开关器件U1的IN脚（即第1脚）连接第二电阻R2的另一端与第三电阻R3的另一端，开关器件U1的GND脚（即第2脚）接地，开关器件U1的EN脚（即第3脚）连接三极管Q1的集电极，开关器件U1的/FAULT脚（即第4脚）连接第四电阻R4的一端，所述第四电阻R4的另一端连接电容C1的一端和开关器件U1的OUT脚（即第6脚），开关器件U1的ILIM脚（即第5脚）通过第五电阻R5接地，电容C1的另一端接地。

其中，所述第一电阻R1的一端为过流保护防反灌模块101的使能端EN，外接终端设备的MCU。所述开关器件U1的IN脚为过流保护防反灌模块101的第一连接端A，外接第二电源端VCC_5V。开关器件U1的/FAULT脚为过流保护防反灌模块101的检测端FB，外接MCU。第四电阻R4的另一端为过流保护防反灌模块101的第二连接端B，外接第一电源端HDMI_5V。

所述第四电阻R4为输出的上拉电阻，反馈过流检测结果给MCU。第五电阻R5用于过流保护设置，电容 C1为滤波电容。

三极管Q1的集电极输出高电平控制开关单元120导通；当使能端en输入高电平时，三极管Q1导通，三极管Q1集电极上的电压被拉低，输出低电平控制开关单元120截止。

请继续参阅图2和图3，本实施例以终端设备为电视机为例，所述过流保护防反灌模块的工作原理为：

电视机正常开机时，MCU输出低电平的控制信号给使能端EN，三极管Q1截止，开关器件U1的EN脚被第二电源端VCC_5V上拉为高电平，开关器件U1进入导通状态，第二电源端VCC_5V上的电压通过开关器件U1输出给第一电源端HDMI_5V；电视机正常工作。

电视机工作期间，若开关器件U1检测输出电流超出预设电流（即负载超出开关器件U1的额定电流2A），则其/FAULT脚输出低电平给MCU，MCU根据将原来低电平的控制信号变为高电平，使能端EN接收的高电平使三极管Q1导通，从而将开关器件U1的EN脚拉低，开关器件U1的截止，实现了过流保护作用。

电视机为待机状态时，MCU输出高电平的控制信号给使能端EN，三极管Q1导通，开关器件U1的EN脚被拉为低电平，开关器件U1进入截止状态，第二电源端VCC_5V与第一电源端HDMI_5V断开，从而达到了防止第一电源端HDMI_5V电流反灌给第二电源端VCC_5V的目的，解决了因电流反灌导致的系统不工作或不开机的问题。

综上所述，本实用新型提供的过流保护防反灌模块及终端设备，在终端设备开机时，通过MCU控制开关器件导通，以实现两个电源端的连接，确保终端设备正常工作；终端设备待机时，控制开关器件截止来断开两个电源端的连接，达到防电流反灌的效果；在检测输出电流超出预设电流时也控制开关器件截止，从而起到过流保护作用；解决了现有待机时有电流反灌导致不开机、或开机异常的问题；其电路结构简单，成本较低，适用于所有带HDMI接口的设备的防反灌设计。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种过流保护防反灌模块，与MCU连接，其特征在于，包括：控制单元和开关单元；

所述控制单元将MCU输入的控制信号转换为对应的使能信号给开关单元，开关单元根据对应的使能信号导通或截止过流保护防反灌模块的第一连接端和第二连接端。

2.根据权利要求1所述的过流保护防反灌模块，其特征在于，所述控制单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和三极管，所述第一电阻的一端连接第三电阻的一端，第一电阻的另一端连接所述三极管的基极，三极管的集电极连接第二电阻的一端和开关单元，三极管的发射极接地，所述第三电阻的另一端连接第二电阻的另一端和开关单元；

所述第一电阻的一端为过流保护防反灌模块的使能端，外接MCU。

3.根据权利要求2所述的过流保护防反灌模块，其特征在于，所述三极管为NPN三极管。

4.根据权利要求2所述的过流保护防反灌模块，其特征在于，所述开关单元包括开关器件、第四电阻、第五电阻和电容，所述开关器件的IN脚连接第二电阻的另一端与第三电阻的另一端，开关器件的GND脚接地，开关器件的EN脚连接三极管的集电极，开关器件的/FAULT脚连接第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端连接电容的一端和开关器件的OUT脚，开关器件的ILIM脚通过第五电阻接地，电容的另一端接地；

所述开关器件的IN脚为过流保护防反灌模块的第一连接端，开关器件的/FAULT脚为过流保护防反灌模块的检测端，第四电阻的另一端为过流保护防反灌模块的第二连接端。

5.根据权利要求4所述的过流保护防反灌模块，其特征在于，所述检测端连接MCU，输出过流检测信号给MCU。

6.根据权利要求4所述的过流保护防反灌模块，其特征在于，所述第四电阻为上拉电阻，电容为滤波电容。

7.一种终端设备，包括MCU、HDMI接口、SOC芯片和LDO芯片，其特征在于，还包括第一过流保护防反灌模块，所述第一过流保护防反灌模块为如权利要求1-6任一项所述过流保护防反灌模块，所述第一过流保护防反灌模块的第一连接端连接LDO芯片和第二电源端，第一过流保护防反灌模块的第二连接端连接HDMI接口、SOC芯片和第一电源端，第一过流保护防反灌模块的使能端和检测端连接MCU；

MCU根据终端设备的工作状态和第一过流保护防反灌模块反馈的过流检测信号、输出对应的控制信号控制第一过流保护防反灌模块导通或截止，以连接或断开第一电源端与第二电源端之间的通路。

8.根据权利要求7所述的终端设备，其特征在于，还包括第二过流保护防反灌模块，所述第二过流保护防反灌模块为如权利要求1-6任一项所述过流保护防反灌模块，所述第二过流保护防反灌模块的第一连接端连接LDO芯片和第四电源端，第二过流保护防反灌模块的第二连接端连接SOC芯片和第三电源端，第二过流保护防反灌模块的使能端和检测端连接MCU；

MCU根据终端设备的工作状态和第二过流保护防反灌模块反馈的过流检测信号、输出对应的控制信号控制第二过流保护防反灌模块导通或截止，以连接或断开第三电源端与第四电源端之间的通路。