CN205610274U - 一种充电短路保护电路及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种充电短路保护电路及电子设备，充电短路保护电路包括：电压采样模块，电压采样模块采样电子设备的USB接口中一数据脚的电压，并输出对应的电压信号，电压采样模块与数据脚相连；开关模块，开关模块的第一端与电子设备的CPU相连，开关模块的第二端与数据脚相连；电压比较模块，电压比较模块分别与电压采样模块的输出端和开关模块的控制端相连，电压比较模块将电压采样模块输出的电压信号与预设基准电压信号进行比较，并当电压信号大于预设基准电压信号时，电压比较模块控制开关模块断开。本实用新型可以实现在电子设备充电线路发生短路的情况下，避免CPU和电子设备内部其它元器件损坏或烧毁。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子设备技术领域，特别是涉及一种充电短路保护电路和一种电子设备。
背景技术
随着智能手机功能的不断强大，电池的续航能力已经成为智能手机功能中的一个死角。为此，众多手机厂商均在着手开发快速充电技术。虽然目前快速充电技术还不完善，但却已经能够有效解决部分智能手机的电池续航问题。
目前，快速充电技术基本分为大电流快速充电技术和高电压快速充电技术两种。其中，高电压快速充电技术中，充电线路对手机内器件的耐压能力和充电线路的绝缘性能要求较高。
以手机为例，如果出现手机充电线的接口、手机本身的USB(UniversalSerial Bus，通用串行总线)接口进入铁屑，或者出现手机本身的USB接口受到外力导致弹片变形等情况，则很容易导致USB接口的VBUS脚对D+脚、D-脚短路。若此时手机在进行高电压充电(指充电电压高于5V)，则VBUS脚上的高电压会直接通过D+脚、D-脚进入手机CPU。而手机CPU的接口耐压通常都不超过5V，将导致手机CPU直接烧毁。
实用新型内容
鉴于上述问题，本实用新型实施例的目的在于提供一种充电短路保护电路和一种电子设备，以解决目前手机在高压充电短路时，VBUS脚上的高电压会直接通过D+脚、D-脚进入手机CPU，导致CPU被烧毁的问题。
为了解决上述问题，本实用新型实施例公开了一种充电短路保护电路，应用于电子设备，所述充电短路保护电路包括：电压采样模块，所述电压采样模块采样所述电子设备的USB接口中一数据脚的电压，并输出对应的电压信号，所述电压采样模块与所述数据脚相连；开关模块，所述开关模块的第一端与所述电子设备的CPU相连，所述开关模块的第二端与所述数据脚相连；电压比较模块，所述电压比较模块分别与所述电压采样模块的输出端和所述开关模块的控制端相连，所述电压比较模块将所述电压采样模块输出的电压信号与预设基准电压信号进行比较，并当所述电压信号大于所述预设基准电压信号时，所述电压比较模块控制所述开关模块断开。
本实用新型实施例还公开了一种电子设备，包括USB接口、CPU和两个所述的充电短路保护电路，其中，一所述充电短路保护电路分别与所述USB接口的D+脚和所述CPU相连，另一所述充电短路保护电路分别与所述USB接口的D-脚和所述CPU相连。
本实用新型实施例包括以下优点：将电压采样模块与电子设备的USB接口中一数据脚相连，将开关模块的第一端与电子设备的CPU相连，开关模块的第二端与数据脚相连，以及将电压比较模块分别与电压采样模块的输出端和开关模块的控制端相连。通过电压采样模块实时采样数据脚的电压并输出对应的电压信号，当电压信号大于预设基准电压信号时，即电子设备的充电线路发生短路时，电压比较模块控制开关模块断开。这样在电子设备的充电线路发生短路时，可以避免高电压通过数据脚进入电子设备，防止损坏或烧毁CPU、电子设备内部其它元器件。
附图说明
图1是本实用新型的一种充电短路保护电路实施例的结构框图；
图2是本实用新型的一种充电短路保护电路实施例的结构示意图；
图3是本实用新型的一种电子设备实施例的结构框图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
参照图1，示出了本实用新型的一种充电短路保护电路实施例的结构框图，本实用新型的充电短路保护电路1应用于电子设备，电子设备可以为通过USB接口2进行常规电压(例如5V)充电或高电压(例如9V或12V)充电的电子设备，例如手机、平板电脑、个人数字助理(PDA，Personal DigitalAssistant)、车载电脑、相机、音乐播放器、导航仪或可穿戴式设备等。本实用新型的充电短路保护电路1具体可以包括如下模块：
电压采样模块11，电压采样模块11实时采样电子设备的USB接口2中一数据脚的电压，并输出对应的电压信号，电压采样模块11与数据脚相连；开关模块12，开关模块12的第一端与电子设备的CPU相连，开关模块12的第二端与数据脚相连；电压比较模块13，电压比较模块13分别与电压采样模块11的输出端和开关模块12的控制端相连，电压比较模块13将电压采样模块11输出的电压信号与预设基准电压信号进行比较，并当电压信号大于预设基准电压信号时，电压比较模块13控制开关模块12断开。
其中，数据脚可以为USB接口2的D+脚或D-脚，图1中，数据脚为D+脚。开关模块12的耐压大于电子设备的最大充电电压。具体地，开关模块12为常开式开关，例如可以为单刀单掷开关。图1所示的USB接口2仅为示意性的USB接口，其中，当电子设备充电时，USB接口的VBUS脚与充电器相连，USB接口的GND脚接地。
需要说明的是，当电压采样模块11输出的电压信号大于预设基准电压信号时，说明电子设备的充电电压大于最大充电电压，充电线路发生短路，电压比较模块13控制开关模块12迅速断开，从而避免高电压通过数据脚进入电子设备，防止高电压损坏或烧毁CPU、电子设备内部其它元器件。
另外，当电压采样模块11输出的电压信号小于预设基准电压信号时，说明电子设备的充电电压小于或等于最大充电电压，充电线路正常工作，电压比较模块13控制开关模块12闭合。
具体地，参照图2，电压采样模块11可以包括：第一电阻模块111，第一电阻模块111的一端分别与数据脚和开关模块12的第二端相连；第二电阻模块112，第二电阻模块112的一端与第一电阻模块111的另一端相连，第二电阻模块112的另一端接地，第二电阻模块112的一端与第一电阻模块111的另一端之间的节点作为电压采样模块11的输出端。具体地，参照图2，第一电阻模块111可以为第一电阻R1，第二电阻模块112可以为第二电阻R2。
具体地，参照图2，电压比较模块13可以与预设基准电压信号Vref的提供端相连，预设基准电压信号Vref的提供端可以为提供预设基准电压信号Vref的电源，预设基准电压信号Vref的大小可以根据电子设备的最大充电电压以及第一电阻模块111的大小与第二电阻模块112的大小之间的比例进行设置。例如当电子设备的最大充电电压为9V，第一电阻模块111的大小与第二电阻模块112的大小之间的比例为1:1时，则当充电线路发生短路时，电压采样模块11输出的电压信号大于4.5V，此时可以设置预设基准电压信号Vref为4.5V。另外，例如当电子设备的最大充电电压为5V，第一电阻模块111的大小与第二电阻模块112的大小之间的比例为2:3时，则当充电线路发生短路时，电压采样模块11输出的电压信号大于3V，此时可以设置预设基准电压信号Vref为3V。
在本实用新型的一个实施例中，参照图2，电压比较模块13可以为第一电压比较器CMP，第一电压比较器CMP的反向输入端与电压采样模块11的输出端相连，第一电压比较器CMP的同向输入端与预设基准电压信号Vref的提供端相连，第一电压比较器CMP的输出端与开关模块12的控制端相连。此时，当电压采样模块11输出的电压信号大于预设基准电压信号Vref时，电压比较模块13的输出端输出低电平，电压比较模块13控制开关模块12断开；当电压采样模块11输出的电压信号小于或等于预设基准电压信号Vref时，电压比较模块13的输出端输出高电平，电压比较模块13控制开关模块12闭合。
在本实用新型的另一个实施例中，电压比较模块13可以为第二电压比较器，第二电压比较器的同向输入端与电压采样模块11的输出端相连，第二电压比较器的反向输入端与预设基准电压信号的提供端相连，第二电压比较器的输出端与开关模块12的控制端相连。此时，当电压采样模块11输出的电压信号大于预设基准电压信号时，电压比较模块13的输出端输出高电平，电压比较模块13控制开关模块12断开；当电压采样模块11输出的电压信号小于或等于预设基准电压信号时，电压比较模块13的输出端输出低电平，电压比较模块13控制开关模块12闭合。
本实用新型实施例的充电短路保护电路，包括以下优点：将电压采样模块与USB接口中一数据脚相连，数据脚可以为USB接口的D+脚或D-脚，将开关模块的第一端与电子设备的CPU相连，开关模块的第二端与数据脚相连，以及将电压比较模块分别与电压采样模块的输出端和开关模块的控制端相连。通过电压采样模块实时采样数据脚电压并输出对应的电压信号，当电压信号大于预设基准电压信号时，即电子设备的充电线路发生短路时，电压比较模块控制开关模块断开。这样在电子设备的充电线路发生短路时，可以避免高电压通过数据脚进入电子设备，防止损坏或烧毁CPU、电子设备内部其它元器件。
本实用新型实施例还提出了一种电子设备，参照图3，电子设备可以包括USB接口2、CPU和两个上述的充电短路保护电路1，其中，一充电短路保护电路1分别与USB接口2的D+脚和CPU相连，另一充电短路保护电路1分别与USB接口2的D-脚和CPU相连。
具体地，电子设备可以为通过USB接口2进行常规电压(例如5V)充电或高电压(例如9V或12V)充电的电子设备，例如手机、平板电脑、个人数字助理、车载电脑、相机、音乐播放器、导航仪或可穿戴式设备等。
具体地，USB接口2可以为micro(微型)USB接口、mini(迷你)USB接口或Type-C USB接口(Type-C USB接口是USB接口的一种连接接口，不分正反两面均可插入，和其他接口一样支持USB标准的充电、数据传输、显示输出等功能)。
本实用新型实施例的电子设备，包括以下优点：通过在电子设备的USB接口、CPU之间增加两个充电短路保护电路，并将一充电短路保护电路分别与USB接口的D+脚和CPU相连，另一充电短路保护电路分别与USB接口的D-脚和CPU相连。这样在电子设备的充电线路发生短路时，可以避免高电压通过D+脚和D-脚进入电子设备，防止损坏或烧毁CPU、电子设备内部其它元器件。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
尽管已描述了本实用新型实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本实用新型所提供的一种充电短路保护电路和一种电子设备，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (10)
1.一种充电短路保护电路，应用于电子设备，其特征在于，所述充电短路保护电路包括：
电压采样模块，所述电压采样模块采样所述电子设备的USB接口中一数据脚的电压，并输出对应的电压信号，所述电压采样模块与所述数据脚相连；
开关模块，所述开关模块的第一端与所述电子设备的CPU相连，所述开关模块的第二端与所述数据脚相连；
电压比较模块，所述电压比较模块分别与所述电压采样模块的输出端和所述开关模块的控制端相连，所述电压比较模块将所述电压采样模块输出的电压信号与预设基准电压信号进行比较，并当所述电压信号大于所述预设基准电压信号时，所述电压比较模块控制所述开关模块断开。
2.根据权利要求1所述的充电短路保护电路，其特征在于，所述数据脚为所述USB接口的D+脚或D-脚。
3.根据权利要求1所述的充电短路保护电路，其特征在于，所述电压采样模块包括：
第一电阻模块，所述第一电阻模块的一端分别与所述数据脚和所述开关模块的第二端相连；
第二电阻模块，所述第二电阻模块的一端与所述第一电阻模块的另一端相连，所述第二电阻模块的另一端接地，所述第二电阻模块的一端与所述第一电阻模块的另一端之间的节点作为所述电压采样模块的输出端。
4.根据权利要求3所述的充电短路保护电路，其特征在于，所述第一电阻模块为第一电阻，所述第二电阻模块为第二电阻。
5.根据权利要求1所述的充电短路保护电路，其特征在于，所述电压比较模块为第一电压比较器，所述第一电压比较器的反向输入端与所述电压采样模块的输出端相连，所述第一电压比较器的同向输入端与所述预设基准电压信号的提供端相连，所述第一电压比较器的输出端与所述开关模块的控制端相连。
6.根据权利要求1所述的充电短路保护电路，其特征在于，所述电压比较模块为第二电压比较器，所述第二电压比较器的同向输入端与所述电压采样模块的输出端相连，所述第二电压比较器的反向输入端与所述预设基准电压信号的提供端相连，所述第二电压比较器的输出端与所述开关模块的控制端相连。
7.根据权利要求1所述的充电短路保护电路，其特征在于，所述开关模块为单刀单掷开关。
8.一种电子设备，其特征在于，包括USB接口、CPU和两个根据权利要求1-7中任一项所述的充电短路保护电路，其中，一所述充电短路保护电路分别与所述USB接口的D+脚和所述CPU相连，另一所述充电短路保护电路分别与所述USB接口的D-脚和所述CPU相连。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述USB接口为micro USB接口、mini USB接口或Type-C USB接口。
10.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为手机、平板电脑、个人数字助理、车载电脑、相机、音乐播放器或导航仪。
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