CN206962424U - Usb接口保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种USB接口保护电路，设于输入电源与USB设备之间，包括第一开关模块、与所述第一开关模块电性连接的第二开关模块和与所述第二开关模块电性连接的输出控制端，所述第一开关模块包括第一MOS管和与所述第一MOS管漏极串联的第一限流电阻，所述第一MOS管与所述输入电源之间设有分压电阻，所述分压电阻上串联有第一接地电阻，所述第二开关模块与所述输出控制端之间设有第二限流电阻，所述输出控制端与所述USB设备的输出电压端使能控制脚电性连接，本实用新型结构简单，通过所述第一MOS管和所述第二开关模块的设计，当所述输入电源断电时能及时拉低所述输出控制端的电平，以使防止所述USB设备发生电压倒灌。

Description

USB接口保护电路

技术领域

本实用新型涉及USB接口技术领域，特别涉及一种USB接口保护电路。

背景技术

随着时代的发展人们生活水平的不断提高，USB接口已经成为消费电子产品数码相机、MP3、手机或移动终端等设备的常用接口，USB接口以其体积小传输速率快等优点广泛的受人们所喜爱，USB接口通过内部的USB接口电路将USB设备与输出端连接的设备电性连接，以使达到输出数据的功能。

现有的USB接口电路包括与输入电源连接的二极管和与二极管电性连接的电阻。

现有的USB接口电路中当输入电源掉电时电路中还存在电压，使得电路输出端依然是高电平，进而容易导致USB设备发生电压倒灌现象，使得对USB设备造成损坏，且由于电路中还存在电压，进而导致了电能源的浪费。

实用新型内容

基于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种能防止USB设备电压倒灌的USB接口保护电路。

一种USB接口保护电路，设于输入电源与USB设备之间，包括分别与所述输入电源和所述USB设备电性连接的第一开关模块、与所述第一开关模块电性连接的第二开关模块和与所述第二开关模块电性连接的输出控制端，所述第一开关模块包括第一MOS管和与所述第一MOS管串联的第一限流电阻，所述第一MOS管与所述USB设备的电压输入端电性连接，所述第一MOS管与所述输入电源之间设有分压电阻，所述分压电阻上串联有第一接地电阻，所述第二开关模块与所述输出控制端之间设有第二限流电阻，所述输出控制端与所述USB设备的输出电压端使能控制脚电性连接；

当所述输入电源断电时，所述第一MOS管和所述第二开关模块导通，拉低了所述输出控制端的电压，以使所述输出控制端与所述输出电压端使能控制脚断开。

上述USB接口保护电路结构简单，并通过所述第一MOS管和所述第二开关模块的设计当所述输入电源正常供电时，所述第一MOS管截止、所述第一开关模块和所述第二开关模块不导通，此时不影响所述输出控制端的电平、所述USB设备正常工作，当所述输入电源断电时，所述第一MOS管、所述第一开关模块和所述第二开关模块导通，以使拉低所述输出控制端的电平，进而防止了所述USB设备发生电压倒灌的情况，提高了所述USB设备的使用寿命，通过所述分压电阻和所述第二限流电阻的设计，分别对所述第一开关模块和所述第二开关模块起到了分压的作用，防止了所述第二开关模块和所述第二开关模块由于输入电压过大而导致的损坏，提高了所述USB接口保护电路的安全性能，且所述USB接口保护电路还可根据具体电路应用调整所述第一限流电阻、所述第二限流电阻和所述分压电阻的阻值来达到更好的控制效果。

进一步地，所述第一MOS管采用NMOS管，所述第一MOS管的栅极分别与所述分压电阻和所述第一接地电阻串联，所述第一MOS管的源极与所述USB设备的输出端串联。

进一步地，所述第二开关模块包括与所述第一限流电阻串联的第二接地电阻和与所述第二接地电阻串联的第二MOS管，所述第二MOS管采用NMOS管，所述第二MOS管的栅极、源极和漏极分别与所述第二接地电阻、地和所述第二限流电阻电性连接。

进一步地，所述第二开关模块包括与所述第一限流电阻串联的第三接地电阻和与所述第三接地电阻串联的三极管。

进一步地，所述三极管采用NPN型三极管，所述三极管的基极、集电极和发射极分别与所述第三接地电阻、所述第二限流电阻和地电性连接。

进一步地，所述输入电源采用直流电源且所述输入电源的电压大于5V。

进一步地，所述USB设备采用USB适配器或电脑。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例USB接口保护电路的模块框图；

图2为本实用新型第一实施例USB接口保护电路的电路结构示意图；

图3为图1中USB设备的受控电路结构示意图；

图4为本实用新型第二实施例USB接口保护电路的电路结构示意图；

主要元素符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。

具体实施方式

为了便于更好地理解本实用新型，下面将结合相关实施例附图对本实用新型进行进一步地解释。附图中给出了本实用新型的实施例，但本实用新型并不仅限于上述的优选实施例。相反，提供这些实施例的目的是为了使本实用新型的公开面更加得充分。

请参阅图1，为本实用新型第一实施例提供的USB接口保护电路100的模块框图，所述USB接口保护电路100设于输入电源20与USB设备10之间，包括分别与所述输入电源20和所述USB设备10电性连接的第一开关模块30、与所述第一开关模块30电性连接的第二开关模块40和与所述第二开关模块40电性连接的输出控制端50，所述输出控制端50与所述USB设备10的输出电压端使能控制脚60电性连接，本实施例中所述输入电源20采用直流电源且所述输入电源20的电压大于5V，所述USB设备10采用USB适配器或电脑。

请参阅图2，为本实用新型第一实施例USB接口保护电路100的电路结构示意图，所述第一开关模块30包括第一MOS管31和与所述第一MOS管31漏极串联的第一限流电阻32，所述第一限流电阻32用于在所述第一开关模块30和所述第二开关模块40之间起到分压和限流的作用，所述第一MOS管31与所述USB设备10的电压输入端电性连接，所述第一MOS管31与所述输入电源20之间设有分压电阻21，所述分压电阻21上串联有第一接地电阻22，所述分压电阻21和所述第一接地电阻22用于对所述第一MOS管31的输入电压起到分压的作用，进而防止了上瞬间所述第一MOS管31由于输入电压过大而导致的损坏，提高了所述第一MOS管31的使用寿命，同时本实施例中还可根据具体的应用场景需求对所述分压电阻21和所述第一接地电阻22的阻值进行相应的阻值调整，使电路更加灵活。所述第一接地电阻22用于防止所述USB设备10出现过压的状况，提高了所述USB接口保护电路100的安全性能，所述第二开关模块40与所述输出控制端50之间设有第二限流电阻23，所述第二限流电阻23用于限制所述输出控制端50的灌电流，起到保护所述三极管42和所述MOS管44的作用。

本实施例中所述输出控制端50与所述USB设备10的输出电压端使能控制脚60电性连接，当所述输入电源20断电时，所述第一开关模块30和所述第二开关模块40导通，以使拉低所述输出控制端50的电压，进而关断受控的所述USB设备10的电性连接，防止了所述USB设备10的电压倒灌。

所述第一MOS管31采用NMOS管，所述第一MOS管31的栅极分别与所述分压电阻21和所述第一接地电阻22串联，所述第一MOS管31的源极与所述USB设备10的输出端串联，当所述输入电源20正常供电时，所述第一MOS管31的栅极电压大于源极电压，进而所述第一MOS管31处于截止状态，当所述输入电源20断电时，所述第一MOS管31的源极电压与栅极的电压差值大于阈值电压，此时所述第一MOS管31导通，所述第一MOS管31的漏极电压为5V。

所述第二开关模块40包括与所述第一限流电阻32串联的第三接地电阻43和与所述第三接地电阻43串联的三极管42，所述三极管42用于控制所述第二开关模块40的开关状态，所述第三接地电阻43用于防止所述第二开关模块40由于输入电压过大而导致的损坏，所述三极管42采用NPN型三极管，所述三极管42的基极、集电极和发射极分别与所述第三接地电阻43、所述第二限流电阻23和地电性连接。

请参阅图3，本实施例中在所述输入电源20供电时，所述USB设备10的使能脚受控于系统的I/O口或者电阻R0的上拉电压，此时所述USB接口保护电路100正常工作，所述输出控制端50输出电压；当所述输入电源20断开后所述输出控制端50电压被拉低，使得所述USB接口保护电路100不工作，所述USB接口保护电路100断开了与所述USB设备10的电性连接，从而起到保护作用。

本实施例电路结构简单，并通过所述第一MOS管31和所述第二开关模块40的设计当所述输入电源20正常供电时，所述第一MOS管31截止、所述第一开关模块30和所述第二开关模块40不导通，此时不影响所述输出控制端50的电平、所述USB设备10正常工作，当所述输入电源20断电时，所述第一MOS管31、所述第一开关模块30和所述第二开关模块40导通，以使拉低所述输出控制端50的电平，进而防止了所述USB设备10发生电压倒灌的情况，提高了所述USB设备10的使用寿命，通过所述分压电阻21、所述第一接地电阻22和所述第二限流电阻23的设计，分别对所述第一开关模块30和所述第二开关模块40起到了分压和限流的作用，防止了所述第一开关模块30和所述第二开关模块40由于输入电压过大而导致的损坏，提高了所述USB接口保护电路100的安全性能。

请参阅图4，为本实用新型第二实施例USB接口保护电路100a的电路结构示意图，该第二实施例与第一实施例的结构大抵相同，其区别在于，本实施例中所述第二开关模块40包括与所述第一限流电阻32串联的第二接地电阻41和与所述第二接地电阻41串联的第二MOS管44，所述第二MOS管44采用NMOS管，所述第二MOS管44的栅极、源极和漏极分别与所述第二接地电阻41、地和所述第二限流电阻23电性连接。

本实施例通过所述第二接地电阻41和所述第二MOS管44的设计，当所述输入电源20断电时所述第一开关模块30导通，所述第二MOS管44的源极和栅极的电压差大于阈值电压，进而所述第二MOS管44导通，以使拉低了所述输出控制端50的电压，进而关断了受控的所述USB设备10的电性连接，防止了所述USB设备10发生电压倒灌的情况，提高了所述USB设备10的使用寿命。

上述实施例描述了本实用新型的技术原理，这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其他具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种USB接口保护电路，设于输入电源与USB设备之间，其特征在于：包括分别与所述输入电源和所述USB设备电性连接的第一开关模块、与所述第一开关模块电性连接的第二开关模块和与所述第二开关模块电性连接的输出控制端，所述第一开关模块包括第一MOS管和与所述第一MOS管串联的第一限流电阻，所述第一MOS管与所述USB设备的电压输入端电性连接，所述第一MOS管与所述输入电源之间设有分压电阻，所述分压电阻上串联有第一接地电阻，所述第二开关模块与所述输出控制端之间设有第二限流电阻，所述输出控制端与所述USB设备的输出电压端使能控制脚电性连接；

当所述输入电源断电时，所述第一MOS管和所述第二开关模块导通，拉低了所述输出控制端的电压，以使所述输出控制端与所述输出电压端使能控制脚断开。

2.根据权利要求1所述的USB接口保护电路，其特征在于：所述第一MOS管采用NMOS管，所述第一MOS管的栅极分别与所述分压电阻和所述第一接地电阻串联，所述第一MOS管的源极与所述USB设备的输出端串联。

3.根据权利要求1所述的USB接口保护电路，其特征在于：所述第二开关模块包括与所述第一限流电阻串联的第二接地电阻和与所述第二接地电阻串联的第二MOS管，所述第二MOS管采用NMOS管，所述第二MOS管的栅极、源极和漏极分别与所述第二接地电阻、地和所述第二限流电阻电性连接。

4.根据权利要求1所述的USB接口保护电路，其特征在于：所述第二开关模块包括与所述第一限流电阻串联的第三接地电阻和与所述第三接地电阻串联的三极管。

5.根据权利要求4所述的USB接口保护电路，其特征在于：所述三极管采用NPN型三极管，所述三极管的基极、集电极和发射极分别与所述第三接地电阻、所述第二限流电阻和地电性连接。

6.根据权利要求1所述的USB接口保护电路，其特征在于：所述输入电源采用直流电源且所述输入电源的电压大于5V。

7.根据权利要求1所述的USB接口保护电路，其特征在于：所述USB设备采用USB适配器或电脑。