CN205826789U - 一种USB Type‑C接口公头智能检测和保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种USB Type‑C接口公头智能检测和保护电路，该电路包括一种USB Type‑C接口公头智能检测和保护电路，所述电路包括公头引脚、内部或者另一侧公头的引脚、开关和保护检测模块，所述开关的一端连接公头引脚，开关另一端连接内部或者另一侧公头的引脚，所述保护检测模块与公头引脚连接，所述保护检测模块包括短路检测模块，测试电压控制模块和开关控制模块，所述短路检测模块用于检测公头引脚的电压或电流，所述短路检测模块可被关闭，所述测试电压控制模块用于向VBUS提供电压，所述开关控制模块用于根据短路检测模块检测得到的电压控制开关的开通与截止。该电路可以实现智能检测，最大限度防止短路造成的损坏发生。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种USB Type-C接口公头智能检测和保护电路。
背景技术
Type-C是USB接口的一种连接介面，不分正反两面均可插入，大小约为8.3mm×2.5mm，和其他介面一样支持USB标准的充电、数据传输、显示输出等功能。Type-C由USBImplementers Forum制定，在2014年获得苹果、谷歌、英特尔、微软等厂商支持后开始普及。2015年8月1日，特科芯推出了全球首款Type-C接口的移动固态硬盘。2015年10月10日，铁威马推出全球首款USB 3.1 Type-C接口磁盘阵列。
USB Type-C接口具有小型化的特点，针脚排列密集，同时针脚电压范围变化较大，其中的CC脚,TX/RX, DP/DM脚和SBU脚支持5V工作电压，而VBUS脚最高可以支持到20V。因此，当存在沾污时，很容易出现短路情况，导致VBUS上的高电压出现在其他5V引脚上，造成接口和设备损坏。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种USB Type-C接口公头智能检测和保护电路，所述电路包括公头引脚、内部或者另一侧公头的引脚、开关和保护检测模块，所述开关的一端连接公头引脚，开关另一端连接内部或者另一侧公头的引脚，所述保护检测模块与公头引脚连接， 所述保护检测模块包括短路检测模块，测试电压控制模块和开关控制模块，所述短路检测模块用于检测公头引脚的电压或电流，所述短路检测模块可被关闭，所述测试电压控制模块用于向VBUS提供电压，所述开关控制模块用于根据短路检测模块检测得到的电压控制开关的开通与截止。
所述公头引脚包括VBUS引脚、CC引脚、DP引脚、DM引脚、SBU1引脚、SBU2引脚、RX2+引脚、RX2-引脚、TX1-引脚、TX1+引脚、TX2+引脚、TX2-引脚、RX1+引脚、RX1-引脚。
所述保护检测模块由VCONN或VBUS供电。
所述开关在上电时首先处于截止状态。
所述开关为高压保护开关。
所述测试电压控制模块用于向VBUS引脚提供至少一种电压。
一种USB设备，所述USB设备包括前述的电路。
一种电子设备，所述电子设备包括前述的USB设备。
一种USB Type-C接口公头智能检测和保护方法，USB Type-C接口公头包括公头引脚、内部或者另一侧公头的引脚、开关和保护检测模块, 所述开关的一端连接公头引脚，开关另一端连接内部或者另一侧公头的引脚，所述保护检测模块与公头引脚连接， 所述保护检测模块包括短路检测模块，测试电压控制模块和开关控制模块；
USB设备上电时，将开关设置成截止状态，并在VBUS上加入一电压源Vtest；
检测至少一个引脚的电压Vsense或电流Isense;
判断是否存在两个引脚的电压或电流相同；
若存在，则保持开关截止，断开检测电路；若不存在，则控制开关导通，断开检测电路。
一种USB Type-C接口公头智能检测和保护方法，USB Type-C接口公头包括公头引脚、内部或者另一侧公头的引脚、开关和保护检测模块, 所述开关的一端连接公头引脚，开关另一端连接内部或者另一侧公头的引脚，所述保护检测模块与公头引脚连接， 所述保护检测模块包括短路检测模块，测试电压控制模块和开关控制模块；
USB设备上电时，将开关设置成截止状态，并在VBUS上加入数个不同的电压源Vtest；
检测至少一个引脚的电压Vsense或电流Isense;
判断是否存在两个引脚的电压或电流一直保持相同；
若存在，则保持开关截止，断开检测电路；若不存在，则控制开关导通，断开检测电路。
所述采用检测电压Vtest测试引脚短路的方法，也可以替换为采用电流源Itest或其他短路检测方法。
参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。
附图说明
图1为检测和保护电路的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。
一种USB Type-C接口公头智能检测和保护电路，所述电路包括公头引脚、内部或者另一侧公头的引脚、开关和保护检测模块，所述开关的一端连接公头引脚，开关另一端连接内部或者另一侧公头的引脚，所述保护检测模块与公头引脚连接， 所述保护检测模块包括短路检测模块，测试电压控制模块和开关控制模块，短路检测模块可以通过下拉电阻实现，检测得到的电压通过模数转换，得到的数据通过逻辑判断，从而实现短路的判断和控制开关的导通与截止以及检测电路的开启与关闭。所述短路检测模块用于检测公头引脚的电压或电流，所述短路检测模块可被关闭，所述测试电压控制模块用于向VBUS提供电压，所述开关控制模块用于根据短路检测模块检测得到的电压控制开关的开通与截止。作为一种优选的技术方案，所述公头引脚包括VBUS引脚、CC引脚、DP引脚、DM引脚、SBU1引脚、SBU2引脚、RX2+引脚、RX2-引脚、TX1-引脚、TX1+引脚、TX2+引脚、TX2-引脚、RX1+引脚、RX1-引脚。作为一种优选的技术方案，所述保护检测模块由VCONN或VBUS供电。作为一种优选的技术方案，所述开关在上电时首先处于截止状态。作为一种优选的技术方案，所述开关为高压保护开关。作为一种优选的技术方案，所述测试电压控制模块用于向VBUS引脚提供至少一种电压。
本实用新型的电路在容易受损的VBUS, CC, DP/DM,及SBU加入高压保护开关。上电时，这些开关首先处于截止状态。加入带有Rd和Ra下拉的测试单元，取出VCONN和VBUS的5V供电后，检测电路工作。
上电测试一：设备上电时，在一个很短的时间内，在VBUS上加入一个特定的电压源Vtest，例如1.2V。同时，测量CC, DP/DM,及SBU引脚电压Vsense或电流Isense。在正常工作情况下，这些引脚之间不会短路，因此应该测到不同的电压。如果测到同样的电压，那么说明存在短路现象。
上电测试二：为了排除测试中的偶然性，改变测试电压源的电压，再次进行测试。过程同上电测试一步骤。
判断和报警：如果多次测试后，仅当无短路发生时，打开VBUS, CC,DP/DM,以及SBU上的高压保护开关，并关闭检测电路，USB Type-C公头可以正常工作。如果存在短路，则继续断开VBUS, CC，DP/DM，以及SBU，并断开检测电路，公头保持为高阻状态，且主机端显示无从设备连接。
本实用新型还设计一种USB设备，所述USB设备包括前述的电路。
本实用新型还涉及一种电子设备，所述电子设备包括前述的USB设备。
一种USB Type-C接口公头智能检测和保护方法，USB Type-C接口公头包括公头引脚、内部或者另一侧公头的引脚、开关和保护检测模块, 所述开关的一端连接公头引脚，开关另一端连接内部或者另一侧公头的引脚，所述保护检测模块与公头引脚连接， 所述保护检测模块包括短路检测模块，测试电压控制模块和开关控制模块；
USB设备上电时，将开关设置成截止状态，并在VBUS上加入一电压源Vtest；
检测至少一个引脚的电压Vsense或电流Isense;
判断是否存在两个引脚的电压或电流相同；
若存在，则保持开关截止，断开检测电路；若不存在，则控制开关导通，断开检测电路。
为了排除测试中的偶然性，改变测试电压源的电压，再次进行测试，USB设备上电时，将开关设置成截止状态，并在VBUS上加入数个不同的电压源Vtest；
检测至少一个引脚的电压Vsense或电流Isense;
判断是否存在两个引脚的电压或电流一直保持相同；
若存在，则保持开关截止，断开检测电路；若不存在，则控制开关导通，断开检测电路。
实施例1
一种USB Type-C接口公头智能检测和保护电路，以CC，DP/DM,SBU1/SBU2为例，图1中的CC_CON/DP_CON/DM_CON/SBU1_CON/SBU2_CON代表USB Type-C公头上的引脚，CC_INT/DP_INT/DM_INT/SBU1_INT/SBU2_INT代表内部或者另一侧公头的引脚。该接口的公头引脚包括VBUS引脚、CC引脚CC_CON、DP引脚DP_CON、DM引脚DM_CON、SBU1引脚SBU1_CON、SBU2引脚SBU2_CON，每个公头引脚有对应的内部或者另一侧公头的引脚分别为CC_INT，DP_INT，DM_INT，SBU1_INT，SBU2_INT，在每个引脚和引线之间设置一开关，VBUS上设置一开关，控制VBUS的接通与截止，控制引脚的接通与截止，该电路还包括保护检测模块，该保护检测模块包括短路检测模块，测试电压控制模块和开关控制模块，所述短路检测模块用于检测公头引脚的电压或电流，所述短路检测模块可被关闭，所述测试电压控制模块用于向VBUS提供电压，所述开关控制模块用于根据短路检测模块检测得到的电压控制开关的开通与截止。该保护检测模块由VCONN或VBUS供电。测试电压控制模块可用于向VBUS引脚提供至少一种电压。
USB设备上电时，将开关设置成截止状态，并在VBUS上加入一电压源Vtest；
检测至少一个引脚的电压Vsense;
判断是否存在两个引脚的电压相同；
若不存在，则打开VBUS, CC,DP/DM,以及SBU上的高压保护开关，并关闭检测电路；若存在，则继续断开VBUS, CC，DP/DM，以及SBU，并断开检测电路，公头保持为高阻状态。
实施例2
一种USB Type-C接口公头智能检测和保护电路，以CC，DP/DM,SBU1/SBU2为例，图1中的CC_CON/DP_CON/DM_CON/SBU1_CON/SBU2_CON代表USB Type-C公头上的引脚，CC_INT/DP_INT/DM_INT/SBU1_INT/SBU2_INT代表内部或者另一侧公头的引脚。该接口的公头引脚包括VBUS引脚、CC引脚CC_CON、DP引脚DP_CON、DM引脚DM_CON、SBU1引脚SBU1_CON、SBU2引脚SBU2_CON，每个公头引脚有对应的内部或者另一侧公头的引脚分别为CC_INT，DP_INT，DM_INT，SBU1_INT，SBU2_INT，在每个引脚和引线之间设置一开关，VBUS上设置一开关，控制VBUS的接通与截止，控制引脚的接通与截止，该电路还包括保护检测模块，该保护检测模块包括短路检测模块，测试电压控制模块和开关控制模块，所述短路检测模块用于检测公头引脚的电压或电流，所述短路检测模块可被关闭，所述测试电压控制模块用于向VBUS提供电压，所述开关控制模块用于根据短路检测模块检测得到的电压控制开关的开通与截止。该保护检测模块由VCONN或VBUS供电。测试电压控制模块可用于向VBUS引脚提供至少一种电压。
USB设备上电时，将开关设置成截止状态，并在VBUS上加入2个不同的电压源Vtest，1.2V和3V；
检测引脚的电压Vsense;
判断是否存在两个引脚的电压一直保持相同；
若存在，则打开VBUS, CC,DP/DM,以及SBU上的高压保护开关，并关闭检测电路；若不存在，则继续断开VBUS, CC，DP/DM，以及SBU，并断开检测电路，公头保持为高阻状态。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡是根据本实用新型内容所做的均等变化与修饰，均涵盖在本实用新型的专利范围内。
Claims (6)
1.一种USB Type-C接口公头智能检测和保护电路，所述电路包括一种USB Type-C接口公头智能检测和保护电路，所述电路包括公头引脚、内部或者另一侧公头的引脚、开关和保护检测模块，所述开关的一端连接公头引脚，开关另一端连接内部或者另一侧公头的引脚，所述保护检测模块与公头引脚连接， 所述保护检测模块包括短路检测模块，测试电压控制模块和开关控制模块，所述短路检测模块用于检测公头引脚的电压或电流，所述短路检测模块可被关闭，所述测试电压控制模块用于向VBUS提供电压，所述开关控制模块用于根据短路检测模块检测得到的电压控制开关的开通与截止。
2.根据权利要求1所述的USB Type-C接口公头智能检测和保护电路，其特征在于，所述公头引脚包括VBUS引脚、CC引脚、DP引脚、DM引脚、SBU1引脚、SBU2引脚、RX2+引脚、RX2-引脚、TX1-引脚、TX1+引脚、TX2+引脚、TX2-引脚、RX1+引脚、RX1-引脚。
3.根据权利要求1所述的USB Type-C接口公头智能检测和保护电路，其特征在于，所述保护检测模块由VCONN或VBUS供电。
4.根据权利要求1所述的USB Type-C接口公头智能检测和保护电路，其特征在于，所述开关在上电时首先处于截止状态。
5.根据权利要求1所述的USB Type-C接口公头智能检测和保护电路，其特征在于，所述开关为高压保护开关。
6.根据权利要求1所述的USB Type-C接口公头智能检测和保护电路，其特征在于，所述测试电压控制模块用于向VBUS引脚提供至少一种电压。
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