CN211655734U - 一种过温保护电路和充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种过温保护电路和充电装置，其电路包括：温度检测模块，用于检测充电输出端处的温度状态数据；控制模块，与所述温度检测模块电连接，用于根据所述温度状态数据和预设温度状态数值控制充电回路的通断状态。本实用新型通用性地进行短路和微短路检测，以便及时断开充电回路，提升被充电设备的充电安全性。

Description

一种过温保护电路和充电装置

技术领域

本实用新型涉及充电保护技术领域，尤指一种过温保护电路和充电装置。

背景技术

随着快充技术的发展，现在的便携设备，比如手机、平板电脑、电话手表以及充电宝等便携设备的充电电流越来越大。如果充电回路中出现微短路或者短路，则危害非常大，轻则便携设备损坏，重则引起便携设备起火燃烧甚至引起火灾。

虽然，电路中通常设有过载保护和过压保护，但是由于过压保护或者过载保护容易出现保护延迟不能起到有效保护被充电设备，因此，如何通用性地保护被充电设备的充电安全性是亟需解决的技术问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种过温保护电路和充电装置，实现通用性地进行短路和微短路检测，以便及时断开充电回路，提升被充电设备的充电安全性。

本实用新型提供的技术方案如下：

本实用新型提供一种过温保护电路，包括：

温度检测模块，用于检测充电输出端处的温度状态数据；

控制模块，与所述温度检测模块电连接，用于根据所述温度状态数据和预设温度状态数值控制充电回路的通断状态。

本实用新型还提供一种充电装置，包括充电输出端、充电输入插座，以及连接所述充电输出端与充电输入插座的充电连接线，所述充电输出端设置有所述的过温保护电路。

通过本实用新型提供的一种过温保护电路和充电装置，能够通用性地进行短路和微短路检测，以便及时断开充电回路，提升被充电设备的充电安全性。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种过温保护电路和充电装置的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本实用新型一种过温保护电路的一个实施例的结构示意图；

图2是本实用新型一种过温保护电路的另一个实施例的结构示意图；

图3是本实用新型一种过温保护电路的另一个实施例的结构示意图；

图4是本实用新型一种过温保护电路的另一个实施例的结构示意图；

图5是本实用新型一种过温保护电路的另一个实施例的结构示意图；

图6是本实用新型一种过温保护电路的另一个实施例的结构示意图；

图7是本实用新型一种过温保护电路的另一个实施例的结构示意图；

图8是本实用新型一种过温保护电路的另一个实施例的结构示意图；

图9是本实用新型一种过温保护电路的另一个实施例的结构示意图；

图10是本实用新型一种第二电阻在不同温度下阻值选取变化示意图；

图11是本实用新型一种充电装置的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

本实用新型的一个实施例，如图1所示，一种过温保护电路，包括：

温度检测模块10，用于检测充电输出端处的温度状态数据；

控制模块20，与温度检测模块10电连接，用于根据温度状态数据和预设温度状态数值控制充电回路的通断状态。

具体的，充电装置包括充电输出端、充电输入插座以及充电连接线，充电连接线能够将充电输出端与充电输入插座连接，被充电装置包括充电输入端，在充电输入插座接入电源，且充电输出端与充电输入端连接时形成充电回路。充电输出端包括但是不限于TypeA接口、TypeC接口、MiniUSB接口、 MicroUSB接口、磁吸头接口。充电输入端为与充电输出端适配的接口。

过温保护电路设置在充电装置处，由温度检测模块10检测到充电输出端处的温度状态数据后，由控制模块20根据检测到的温度状态数据和预先设置的预设温度状态数值进行分析比较，从而根据分析比较结果控制充电回路的通断状态。

本实施例中，通过检测温度状态数据相对于检测充电回路的电压或电流而言，由于过压保护或者过载保护容易出现保护延迟不能起到有效保护被充电设备，此时，采用本实施例就可通用性地过温检测就可有效进行短路和微短路检测，以便及时断开充电回路进入过温保护，提升被充电设备的充电安全性。

进一步优选地，温度检测模块10包括：负温度系数的热敏电阻，热敏电阻与控制模块20连接，用于检测充电输出端处的温度状态数据并传递给控制模块20。

具体的，负温度系数的热敏电阻(为了便于叙述以下简称NTC热敏电阻) 是指随温度上升时电阻值呈指数关系减小的热敏电阻，NTC热敏电阻的阻值选取的是10kΩ±1％，B值3450±1％的NTC电阻，其对应的R-T表可参见3450 RT表。NTC热敏电阻与控制模块20连接，NTC热敏电阻通过热传导接收充电输出端处产生的热量，进而检测充电输出端的温度状态数据，由于NTC热敏电阻的阻值随着温度上升而下降，当NTC热敏电阻的阻值满足预设温度状态数值时，由控制模块20控制断开充电回路，以便自动中断停止充电装置向被充电设备充电。

本实施例中，通过NTC热敏电阻检测充电输出端处的温度状态数据，由于NTC热敏电阻感知温度变化所需时间短，能做到快速反应，从而能够实现及时断开充电回路，提升被充电设备的充电安全性。

进一步优选地，过温保护电路设置于充电输出端处，且以串联方式接入充电回路。过温保护实现方式有多种，有集成芯片的方案，也有单片机加外围电路的方案，也有分立元件的方案。不管是哪个方案，都适用于各种接口类型的充电连接线，如TypeC充电连接线，MicroB充电连接线，磁吸式充电连接线等等，不管是哪个充电连接线，这个过温保护电路需设置在靠近被充电设备的一端即设置在充电输出端，并且以串联方式接入充电回路，能够及时、快速、有效地断开充电回路，提升被充电设备的充电安全性。

进一步优选地，控制模块20包括：

第一处理单元，用于将热敏电阻所检测到的温度状态数值与预设温度状态数值比较，在温度值超过预设温度阈值，或温度变化斜率超过预设斜率阈值时，控制断开充电回路；

其中，温度状态数据包括温度值和温度变化斜率，预设温度状态数值包括预设温度阈值和预设斜率阈值。

具体的，由于温度状态数据包括温度值和温度变化斜率，预设温度状态数值包括预设温度阈值和预设斜率阈值。NTC热敏电阻能够检测到每一时间点对应的温度值，因此能够获得每个预设时间段内的温度变化斜率。

第一处理单元可以先将NTC热敏电阻检测得到每一时间点充电输出端处的温度值与预设温度阈值进行比较，如果温度值达到或者超过预设温度状态数值时，就不需要比较温度变化斜率与预设斜率阈值的大小，直接控制断开充电回路。反之，第一处理单元也可以先将NTC热敏电阻检测得到温度变化斜率与预设斜率阈值进行比较，如果温度变化斜率达到或者超过预设斜率阈值时，就不需要比较温度值与预设温度状态数值的大小，直接控制断开充电回路。优选的，第一处理单元比较温度值与预设温度阈值的大小，以及比较温度变化斜率和预设斜率阈值的大小，一旦满足温度值超过预设温度阈值，温度变化斜率超过预设斜率阈值任意一种情况时均控制断开充电回路。

所有异常情况(短路或者微短路)引起的烧机或者机器损坏都是需要温度达到一定值之后导致的，所以当检测到温度值达到预设温度状态数值之后，启动过温保护机制即切断充电装置和被充电设备之间的充电回路达到保护的效果。

而且温度保护点可以灵活设置，可以对实际产品进行正常工作状态极限测试，测试出在极限工作条件下的温度值，再预留合理的余量设置为过温保护的温度值。另一种是根据现在的智能设备的使用的材料和正常工作环境，可以直接选取70度、75度或者80度等不会引起设备损坏和烧机，又明显超出正常工作范围的温度值。

同时过温保护阈值(包括预设温度阈值和/或预设斜率阈值)也可以调节，针对被充电设备充电回路直接短路或者阻抗很小的微短路情况，一上电电流就会很大温度上升很快，危害很大。针对这种情况，本实用新型还引入了温度上升斜率保护，当温度上升速度达到或者超过一定值时会立马启动保护，切断充电回路。

一旦发生微短路或短路情况时电流会激增，因此被充电设备在充电过程中必定会产生较大电流进而会导致被充电设备温度迅猛上升，若不能及时控制可能会毁坏被充电设备，因此需要快速、精准进行保护。通过本实施例的过温保护方案，具有检测精度高、检测速度快、电路结构简单和稳定可靠的优点，充电保护通用性更高，能够大大提升被充电设备的充电安全性。

进一步优选地，第一处理单元包括：第一过温保护芯片，第一过温保护芯片U1内部集成有第一N型MOS管Q1和控制子单元U11；

控制子单元U11的第一控制引脚VREG与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端分别与控制子单元U11的第二控制引脚NTC、第一热敏电阻RT1 的一端连接后接地；

控制子单元U11的第三控制引脚SLP与第二电阻R2连接后接地，控制子单元U11的第四控制引脚MOS与第一N型MOS管Q1的栅极G连接；

第一N型MOS管Q1的漏极D和控制子单元U11的电源输入引脚VIN分别与充电输出端的第一极性PIN脚VBUS1连接；

第一N型MOS管Q1的源极S和控制子单元U11的电源输出引脚VOUT分别与被充电设备充电输入端的第一极性PIN脚VBUS2连接。

具体的，本实施例对应集成芯片的方案，控制子单元U11的电源输入引脚 VIN即为第一过温保护芯片U1的第一过温保护芯片的第一电源输入引脚 VIN1、第二电源输入引脚VIN2、第三电源输入引脚VIN3。第一过温保护芯片 U1是集成有第一N型MOS管Q1的芯片，优点是设计简单，节省空间。

第一极性PIN脚可能是正极PIN脚VBUS，也可能是负极PIN脚GND。当第一极性PIN脚是正极PIN脚VBUS时，如图2所示，第一N型MOS管Q1两端(即源极和漏极)串接在充电回路的第一极性PIN脚上，即第一N型MOS管Q1的漏极D和源极S分别与充电输出端的正极PIN脚VBUS1、被充电设备充电输入端的正极PIN脚VBUS2连接。当然，当第一极性PIN脚是负极PIN脚VGND时，如图3所示，第一N型MOS管Q1的漏极D和源极S也可以分别与充电输出端的负极PIN脚VGDN1、被充电设备充电输入端的负极PIN脚VGDN2连接。

第一热敏电阻RT1用于采集充电装置的充电输出端的温度，通过第一电阻 R1来设置启动过温保护机制的预设温度阈值，通过第二电阻R2来设置温度上升的速度保护值即预设斜率阈值。

第一电阻R1的取值为：R1＝20*Rt(Rt为预设温度阈值对应的电阻值)，比如要选取预设温度阈值为65度，则根据65度查找对应的R-T表得出 Rnow＝2.529，则R1的取值为20*2.529KΩ＝53KΩ。这里列举了3个预设温度阈值的曲线，即65度，85度和100度。如下图10所示，纵轴为第二电阻R2的阻值取值，横轴为温度上升的速度，此时设置的预设温度阈值为65度，且温度上升速度超过1.5℃/100mS触发过温保护，则查R-T查表可以得到第二电阻R2 的取值为30KΩ。

控制子单元U11中预先设置好了预设温度阈值(例如40℃)和预设斜率阈值(比如6°/S)，其作用是通过监控第一热敏电阻RT1来实现监控温度和监控温度上升的速度。如果出现异常，如第一热敏电阻RT1的温度值达到或者超过预设的保护温度值即预设温度阈值，或者第一热敏电阻RT1的温度上升速度 (即本实用新型的温度变化斜率)或者超过温度上升速度保护值(即本实用新型的预设斜率阈值)，则控制子单元U11会启动过温保护机制，即通过第四控制引脚MOS输出关断指令控制关断第一N型MOS管Q1，进而实现切断充电回路达到保护被充电设备的目的。

本实施例中，该保护结构可以使得被充电设备在充电时在自身温度过高时，及时启动过温保护功能控制第一N型MOS管Q1截止以便快速、及时断开充电回路，由于充电输出端一般设置在充电数据线上，从而能够有效保护充电数据线和被充电设备的充电输入端不受高温损坏，通过本实施例的过温保护方案，具有检测精度高、检测速度快、电路结构简单和稳定可靠的优点，充电保护通用性更高，能够大大提升被充电设备的充电安全性，实现快速保护、保护温度灵活设置，且具有成本合适的优点。

进一步优选地，还包括：插拔提示模块；

插拔提示模块，用于在温度状态数据超过预设温度状态数值时发出插拔提醒。

如图6所示，插拔提示模块包括：第一发光二极管D2和第一P型MOS管Q2；

第一发光二极管D2的阳极和阴极分别与充电输出端的第一极性PIN脚、第一P型MOS管Q2的源极S连接；

第一P型MOS管Q2的漏极D接地，第一P型MOS管Q2的栅极G与被充电设备充电输入端的第一极性PIN脚连接。

具体的，第一P型MOS管Q2正常工作即温度状态数据未超过预设温度状态数值时处于截止状态，第一发光二极管D2不亮。当温度状态数据超过预设温度状态数值时触发过温保护之后，控制子单元U11的电源输出引脚VOUT被关断导致输出电压为0，此时第一P型MOS管Q2的栅极G通过第三电阻R3拉到 GND，第一P型MOS管Q2导通从而使得第一发光二极管D2点亮，进而通过灯光提示用户此时已经触发过温保护，由于触发过温保护后需要通过给充电装置的充电输出端断电才能恢复，即需要拔插一下充电装置的充电输入插座以便用户能够及时插拔断电，使得控制子单元U11的电源输入引脚VIN处电压复位，进而解除上述过温保护机制，以便解除过温保护后的充电装置继续接入电源为被充电设备充电。当然，每次充电过程中均进行温度状态数据监测，一旦符合过温保护条件则启动过温保护机制，直至插拔断电为止进入下一次充电。这种自动启动过温保护机制，以及插拔解除过温保护机制的方式，避免像现有技术那样，一旦温度降低就自动解除过温保护机制，减少反复解除和启动过温保护机制的次数，减少被充电设备受到损害，提升被充电设备的充电安全性。

优选的，如图6所示，双向二极管D1的第一端分别与控制子单元U11的电源输出引脚VOUT，以及被充电设备充电输入端的第一极性PIN脚连接，双向二极管D1的另一端接地，以便保护被充电设备受到静电干扰。

进一步优选地，第一处理单元包括：第二过温保护芯片U2和第二N型MOS 管Q3；

第二过温保护芯片U2的数据输入引脚5用于写入预设温度阈值和预设斜率阈值；

第二过温保护芯片U2的第一控制引脚3与第二N型MOS管Q3的栅极G连接；

第二过温保护芯片U2的第二控制引脚4分别与第二热敏电阻RT2和第三电阻R3的一端连接；

第三电阻R3的另一端分别与第二N型MOS管Q3的源极S、被充电设备充电输入端的第一极性PIN脚VBUS2连接；

第二热敏电阻RT2的另一端分别与第二过温保护芯片U2的接地引脚2、充电输出端的第二极性PIN脚VGND1以及被充电设备充电输入端的第二极性 PIN脚VGND2连接；

第二N型MOS管Q3的漏极D和第二过温保护芯片U2的电源输入引脚1分别与充电输出端的第一极性PIN脚VBUS1连接。

具体的，本实施例对应于单片机加外围电路的方案。第二N型MOS管为分立出来，可以根据实际需要选择合适的第二N型MOS管，第二过温保护芯片只需要带有ADC检测口的单片机即可，容易选型。第二热敏电阻RT2用于采集充电装置的充电输出端的温度。

第一极性PIN脚可能是正极PIN脚VBUS，也可能是负极PIN脚GND。当第一极性PIN脚是正极PIN脚VBUS时，如图4所示，第二N型MOS管Q3两端(即源极和漏极)串接在充电回路的第一极性PIN脚上，即第二N型MOS管Q3的漏极D和源极S分别与充电输出端的正极PIN脚VBUS1、被充电设备充电输入端的正极PIN脚VBUS2连接。当然，当第一极性PIN脚是负极PIN脚VGND时，如图5所示，第二N型MOS管Q3的漏极D和源极S也可以分别与充电输出端的负极PIN脚VGDN1、被充电设备充电输入端的负极PIN脚VGDN2连接。

第二过温保护芯片U2中预先设置好了预设温度阈值(例如40℃)和预设斜率阈值(比如6°/S)，其作用是通过监控第二热敏电阻RT2来实现监控温度和监控温度上升的速度。如果出现异常，如第二热敏电阻RT2的温度值达到或者超过预设的保护温度值即预设温度阈值，或者第二热敏电阻RT2的温度上升速度(即本实用新型的温度变化斜率)或者超过温度上升速度保护值(即本实用新型的预设斜率阈值)，则第二过温保护芯片U2会启动过温保护机制，即通过第一控制引脚3输出关断指令控制关断第二N型MOS管Q3，进而实现切断充电回路达到保护被充电设备的目的。

本实施例中，该保护结构可以使得被充电设备在充电时在自身温度过高时，及时启动过温保护功能控制第二N型MOS管Q3截止以便快速、及时断开充电回路，由于充电输出端一般设置在充电数据线上，从而能够有效保护充电数据线和被充电设备的充电输入端不受高温损坏，通过本实施例的过温保护方案，具有检测精度高、检测速度快、电路结构简单和稳定可靠的优点，充电保护通用性更高，能够大大提升被充电设备的充电安全性。

将预设温度阈值和/或预设斜率阈值写进第二过温保护芯片U2，第二过温保护芯片U2通过读取第二过温保护芯片U2的电压值来获得温度状态数据，如果超出预设温度阈值和/或预设斜率阈值，则第二过温保护芯片U2控制第二N 型MOS管Q3切断充电回路，实现快速保护、保护温度灵活设置，且具有成本合适的优点。

进一步优选地，还包括：插拔提示模块；

插拔提示模块，用于在温度状态数据超过预设温度状态数值时发出插拔提醒。

如图9所示，插拔提示模块包括：第二发光二极管D3和第三N型MOS管Q5；

所述第二发光二极管D3的阳极和阴极分别与充电输出端的第一极性PIN 脚、所述第三N型MOS管Q5的漏极D连接；

所述第三N型MOS管Q5的源极S与充电输出端的第二极性PIN脚连接，所述第三N型MOS管Q5的栅极G与所述第二过温保护芯片的第三控制引脚6连接。

具体的，第三N型MOS管Q5正常工作即温度状态数据未超过预设温度状态数值时处于截止状态，第二发光二极管D3不亮。当温度状态数据超过预设温度状态数值时触发过温保护之后，第二过温保护芯片U2的第三控制引脚6 控制第三N型MOS管Q5导通，从而使得第二发光二极管D3点亮，进而通过灯光提示用户此时已经触发过温保护，由于触发过温保护后需要通过给充电装置的充电输出端断电才能恢复，即需要拔插一下充电装置的充电输入插座以便用户能够及时插拔断电，使得第二过温保护芯片U2的第一控制引脚3输出复位指令控制导通第二N型MOS管Q3，进而解除上述过温保护机制，以便解除过温保护后的充电装置继续接入电源为被充电设备充电。当然，每次充电过程中均进行温度状态数据监测，一旦符合过温保护条件则启动过温保护机制，直至插拔断电为止进入下一次充电。这种自动启动过温保护机制，以及插拔解除过温保护机制的方式，避免像现有技术那样，一旦温度降低就自动解除过温保护机制，减少反复解除和启动过温保护机制的次数，减少被充电设备受到损害，提升被充电设备的充电安全性。

进一步优选地，控制模块20包括：

第二处理单元，用于将热敏电阻所检测到的温度值对应的电压数据与预设温度阈值对应的基准电压比较，在电压数据超过基准电压时控制断开充电回路。

第二处理单元包括：运放比较器U3和第四N型MOS管Q4；

运放比较器U3的反相输入端-分别与第四电阻R6和第三热敏电阻RT3的一端连接，运放比较器U3的正相输入端+分别与第五电阻R7和第六电阻R8的一端连接；

运放比较器U3的输出端与第四N型MOS管Q4的栅极G连接；

第四电阻R6的另一端分别与第五电阻R7的另一端、第四N型MOS管Q4的漏极D，以及被充电设备充电输入端的第一极性PIN脚连接；

第三热敏电阻RT3的另一端分别与第六电阻R8的另一端、被充电设备充电输入端的第二极性PIN脚、以及充电输出端的第二极性PIN脚连接；

第四N型MOS管Q4的源极S与充电输出端的第一极性PIN脚连接。

具体的，本实施例对应分立元件的方案。第一极性PIN脚与第二极性PIN 脚的极性相反，当第一极性PIN脚是正极PIN脚VBUS且第二极性PIN脚是负极 PIN脚VGND时，如图7所示，运放比较器在正相输入端+比反相输入端-的电压高时，会输出高电平，从而关闭第四N型MOS管Q4，第五电阻R7和第六电阻 R8分压设定基准电压V2，从而设定了预设温度阈值。运放比较器的正相输入端+输入基准电压V2，运放比较器的反相输入端-分别与第四电阻R6和第三热敏电阻RT3连接获取第三热敏电阻RT3两端的电压值，在充电输出端处于正常温度时，由于V1>V2使得第四N型MOS管Q4导通从而正常充电。当充电输出端处的温度升高时第三热敏电阻RT3的阻值变小从而导致V1变小，直到V1＜ V2时运放比较器的输出端out输出高电平，从而控制第四N型MOS管Q4关闭断开充电回路。当第一极性PIN脚是负极PIN脚VGND且第二极性PIN脚是正极 PIN脚VBUS时，如图8所示，充电保护原理参见上述内容，再次不再一一赘述。

本实施例中，通过NTC热敏电阻检测充电输出端处的温度状态数据，由于NTC热敏电阻感知温度变化所需时间短，能做到快速反应，从而能够实现及时断开充电回路，提升被充电设备的充电安全性。成本上述集成芯片方案或者单片机加外围电路方案实现过温保护要低，而且可以自动接触过温保护机制，最终的温度会维持在设定的预设温度阈值处上下小幅度波动，可以运用于对充电速度不高，整机功耗比较小，正常工作温度范围比较低的产品，预设温度阈值可以设置低一些，比如50度或者60度等等。本实施例可以实现对充电设备短路或者微短路的保护，达到防止充电设备损坏或者烧毁甚至起火的效果，而且充电保护彻底，保护速度快，实现了通用性，成本相对合适。

本实用新型的一个实施例，一种过温保护方法，应用于充电装置，充电装置的充电输出端集成有上述任一项的过温保护电路，包括步骤：

S100在充电输出端与被充电设备连接充电时，检测充电输出端处的温度状态数据；

S200根据温度状态数据和预设温度状态数值控制充电回路的通断状态。

具体的，充电装置包括充电输出端、充电输入插座以及充电连接线，充电连接线能够将充电输出端与充电输入插座连接，被充电装置包括充电输入端，在充电输入插座接入电源，且充电输出端与充电输入端连接时形成充电回路。充电输出端包括但是不限于TypeA接口、TypeC接口、MiniUSB接口、 MicroUSB接口、磁吸头接口。充电输入端为与充电输出端适配的接口。

过温保护电路设置在充电装置处，由温度检测模块10检测到充电输出端处的温度状态数据后，由控制模块20根据检测到的温度状态数据和预先设置的预设温度状态数值进行分析比较，从而根据分析比较结果控制充电回路的通断状态。

本实施例中，通过检测温度状态数据相对于检测充电回路的电压或电流而言，由于过压保护或者过载保护容易出现保护延迟不能起到有效保护被充电设备，此时，采用本实施例就可通用性地过温检测就可有效进行短路和微短路检测，以便及时断开充电回路进入过温保护，提升被充电设备的充电安全性。

本实用新型的一个实施例，一种过温保护方法，包括步骤：

S100在充电输出端与被充电设备连接充电时，检测充电输出端处的温度状态数据；

S210获取热敏电阻所检测到的温度状态数值，将温度状态数值与预设温度状态数值比较；

S220在温度值超过预设温度阈值，或温度变化斜率超过预设斜率阈值时，控制断开充电回路；

其中，温度状态数据包括温度值和温度变化斜率，预设温度状态数值包括预设温度阈值和预设斜率阈值。

具体的，由于温度状态数据包括温度值和温度变化斜率，预设温度状态数值包括预设温度阈值和预设斜率阈值。NTC热敏电阻能够检测到每一时间点对应的温度值，因此能够获得每个预设时间段内的温度变化斜率。

第一处理单元可以先将NTC热敏电阻检测得到每一时间点充电输出端处的温度值与预设温度阈值进行比较，如果温度值达到或者超过预设温度状态数值时，就不需要比较温度变化斜率与预设斜率阈值的大小，直接控制断开充电回路。反之，第一处理单元也可以先将NTC热敏电阻检测得到温度变化斜率与预设斜率阈值进行比较，如果温度变化斜率达到或者超过预设斜率阈值时，就不需要比较温度值与预设温度状态数值的大小，直接控制断开充电回路。优选的，第一处理单元比较温度值与预设温度阈值的大小，以及比较温度变化斜率和预设斜率阈值的大小，一旦满足温度值超过预设温度阈值，温度变化斜率超过预设斜率阈值任意一种情况时均控制断开充电回路。

所有异常情况(短路或者微短路)引起的烧机或者机器损坏都是需要温度达到一定值之后导致的，所以当检测到温度值达到预设温度状态数值之后，启动过温保护机制即切断充电装置和被充电设备之间的充电回路达到保护的效果。

而且温度保护点可以灵活设置，可以对实际产品进行正常工作状态极限测试，测试出在极限工作条件下的温度值，再预留合理的余量设置为过温保护的温度值。另一种是根据现在的智能设备的使用的材料和正常工作环境，可以直接选取70度、75度或者80度等不会引起设备损坏和烧机，又明显超出正常工作范围的温度值。

同时过温保护阈值(包括预设温度阈值和/或预设斜率阈值)也可以调节，针对被充电设备充电回路直接短路或者阻抗很小的微短路情况，一上电电流就会很大温度上升很快，危害很大。针对这种情况，本实用新型还引入了温度上升斜率保护，当温度上升速度达到或者超过一定值时会立马启动保护，切断充电回路。

一旦发生微短路或短路情况时电流会激增，因此被充电设备在充电过程中必定会产生较大电流进而会导致被充电设备温度迅猛上升，若不能及时控制可能会毁坏被充电设备，因此需要快速、精准进行保护。通过本实施例的过温保护方案，具有检测精度高、检测速度快、电路结构简单和稳定可靠的优点，充电保护通用性更高，能够大大提升被充电设备的充电安全性。

本实用新型的一个实施例，一种过温保护方法，包括步骤：

S100在充电输出端与被充电设备连接充电时，检测充电输出端处的温度状态数据；

S230获取设置在充电输出端处的热敏电阻的温度值，将温度值对应的电压数据与预设温度阈值对应的基准电压比较；

S240在电压数据超过预设温度阈值对应的基准电压时控制断开充电回路。

具体的，运放比较器在正相输入端+比反相输入端-的电压高时，会输出高电平，从而关闭第四N型MOS管Q4，第五电阻R7和第六电阻R8分压设定基准电压V2，从而设定了预设温度阈值。运放比较器的正相输入端+输入基准电压 V2，运放比较器的反相输入端-分别与第四电阻R6和第三热敏电阻RT3连接获取第三热敏电阻RT3两端的电压值，在充电输出端处于正常温度时，由于 V1>V2使得第四N型MOS管Q4导通从而正常充电。当充电输出端处的温度升高时第三热敏电阻RT3的阻值变小从而导致V1变小，直到V1＜V2时运放比较器的输出端out输出高电平，从而控制第四N型MOS管Q4关闭断开充电回路。

本实施例中，通过NTC热敏电阻检测充电输出端处的温度状态数据，由于NTC热敏电阻感知温度变化所需时间短，能做到快速反应，从而能够实现及时断开充电回路，提升被充电设备的充电安全性。成本上述集成芯片方案或者单片机加外围电路方案实现过温保护要低，而且可以自动接触过温保护机制，最终的温度会维持在设定的预设温度阈值处上下小幅度波动，可以运用于对充电速度不高，整机功耗比较小，正常工作温度范围比较低的产品，预设温度阈值可以设置低一些，比如50度或者60度等等。本实施例可以实现对充电设备短路或者微短路的保护，达到防止充电设备损坏或者烧毁甚至起火的效果，而且充电保护彻底，保护速度快，实现了通用性，成本相对合适。

本实用新型的一个实施例，一种充电装置，包括充电输出端、充电输入插座，以及连接充电输出端与充电输入插座的充电连接线，其特征在于，充电输出端设置有上述任一实施例的过温保护电路。

本实用新型的一个实施例，如图11所示，一种充电装置100，包括处理器110、存储器120，其中，存储器120，用于存放计算机程序；处理器110，用于执行存储器120上所存放的计算机程序，实现上述方法实施例中的过温保护方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的程序模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的程序单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各程序模块可以集成在一个处理单元中，也可是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个处理单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件程序单元的形式实现。另外，各程序模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。

所述充电装置100可以为桌上型计算机、笔记本、掌上电脑、平板型计算机、手机、人机交互屏等设备。所述充电装置100可包括，但不仅限于处理器110、存储器120。本领域技术人员可以理解，图11仅仅是充电装置100 的示例，并不构成对充电装置100的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如：充电装置100还可以包括输入/输出接口、显示设备、网络接入设备、通信总线、通信接口等。通信接口和通信总线，还可以包括输入/输出接口，其中，处理器110、存储器120、输入/输出接口和通信接口通过通信总线完成相互间的通信。该存储器120存储有计算机程序，该处理器110用于执行存储器120上所存放的计算机程序，实现上述方法实施例中的过温保护电路。

所述处理器110可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor， DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器120可以是所述充电装置100的内部存储单元，例如：充电装置的硬盘或内存。所述存储器也可以是所述充电装置的外部存储设备，例如：所述充电装置上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card) 等。进一步地，所述存储器120还可以既包括所述充电装置100的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器120用于存储所述计算机程序以及所述充电装置100所需要的其他程序和数据。所述存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

通信总线是连接所描述的元素的电路并且在这些元素之间实现传输。例如，处理器110通过通信总线从其它元素接收到命令，解密接收到的命令，根据解密的命令执行计算或数据处理。存储器120可以包括程序模块，例如内核(kernel)，中间件(middleware)，应用程序编程接口(Application Programming Interface，API)和应用。该程序模块可以是有软件、固件或硬件、或其中的至少两种组成。输入/输出接口转发用户通过输入/输出接口(例如感应器、键盘、触摸屏)输入的命令或数据。通信接口将该充电装置100与其它网络设备、用户设备、网络进行连接。例如，通信接口可以通过有线或无线连接到网络以连接到外部其它的网络设备或用户设备。无线通信可以包括以下至少一种：无线保真(WiFi)，蓝牙(BT)，近距离无线通信技术(NFC)，全球卫星定位系统 (GPS)和蜂窝通信等等。有线通信可以包括以下至少一种：通用串行总线 (USB)，高清晰度多媒体接口(HDMI)，异步传输标准接口(RS-232)等等。网络可以是电信网络和通信网络。通信网络可以为计算机网络、因特网、物联网、电话网络。充电装置100可以通过通信接口连接网络，充电装置100和其它网络设备通信所用的协议可以被应用、应用程序编程接口(API)、中间件、内核和通信接口至少一个支持。

本实用新型的一个实施例，一种存储介质，存储介质中存储有至少一条指令，指令由处理器加载并执行以实现上述过温保护电路对应实施例所执行的操作。例如，计算机可读存储介质可以是只读内存(ROM)、随机存取存储器 (RAM)、只读光盘(CD-ROM)、磁带、软盘和光数据存储设备等。

它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本实用新型不限制于任何特定的硬件和软件结合。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/充电装置和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置/充电装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性、机械或其他的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可能集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本实用新型实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序发送指令给相关的硬件完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括：计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读存储介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如：在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (11)

1.一种过温保护电路，其特征在于，包括：

温度检测模块，用于检测充电输出端处的温度状态数据；

控制模块，与所述温度检测模块电连接，用于根据所述温度状态数据和预设温度状态数值控制充电回路的通断状态。

2.根据权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于：

所述温度检测模块包括：负温度系数的热敏电阻，所述热敏电阻与所述控制模块连接，用于检测所述充电输出端处的温度状态数据并传递给所述控制模块。

3.根据权利要求2所述的过温保护电路，其特征在于，控制模块包括：

第一处理单元，用于将所述热敏电阻所检测到的温度状态数值与所述预设温度状态数值比较，在温度值超过预设温度阈值，或温度变化斜率超过预设斜率阈值时，控制断开所述充电回路；

其中，所述温度状态数据包括所述温度值和温度变化斜率，所述预设温度状态数值包括所述预设温度阈值和预设斜率阈值。

4.根据权利要求3所述的过温保护电路，其特征在于：所述过温保护电路设置于充电输出端处，且以串联方式接入所述充电回路。

5.根据权利要求4所述的过温保护电路，其特征在于：

所述第一处理单元包括：第一过温保护芯片，所述第一过温保护芯片内部集成有第一N型MOS管和控制子单元；

所述控制子单元的第一控制引脚与第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端分别与所述控制子单元的第二控制引脚、第一热敏电阻的一端连接后接地；

所述控制子单元的第三控制引脚与第二电阻连接后接地，所述控制子单元的第四控制引脚与所述第一N型MOS管的栅极连接；

所述第一N型MOS管的漏极和所述控制子单元的电源输入引脚分别与所述充电输出端的第一极性PIN脚连接；

所述第一N型MOS管的源极和所述控制子单元的电源输出引脚分别与被充电设备充电输入端的第一极性PIN脚连接。

6.根据权利要求5所述的过温保护电路，其特征在于，还包括：插拔提示模块，所述插拔提示模块包括：第一发光二极管和第一P型MOS管；

所述第一发光二极管的阳极和阴极分别与充电输出端的第一极性PIN脚、所述第一P型MOS管的源极连接；

所述第一P型MOS管的漏极接地，所述第一P型MOS管的栅极与被充电设备充电输入端的第一极性PIN脚连接。

7.根据权利要求4所述的过温保护电路，其特征在于：

所述第一处理单元包括：第二过温保护芯片和第二N型MOS管；

所述第二过温保护芯片的数据输入引脚用于写入所述预设温度阈值和预设斜率阈值；

所述第二过温保护芯片的第一控制引脚与所述第二N型MOS管的栅极连接；

所述第二过温保护芯片的第二控制引脚分别与第二热敏电阻和第三电阻的一端连接；

所述第三电阻的另一端分别与所述第二N型MOS管的源极、被充电设备充电输入端的第一极性PIN脚连接；

所述第二热敏电阻的另一端分别与所述第二过温保护芯片的接地引脚、所述充电输出端的第二极性PIN脚以及被充电设备充电输入端的第二极性PIN脚连接；

所述第二N型MOS管的漏极和所述第二过温保护芯片的电源输入引脚分别与所述充电输出端的第一极性PIN脚连接。

8.根据权利要求7所述的过温保护电路，其特征在于，插拔提示模块包括：第二发光二极管和第三N型MOS管；

所述第二发光二极管的阳极和阴极分别与充电输出端的第一极性PIN脚、所述第三N型MOS管的漏极连接；

所述第三N型MOS管的源极与充电输出端的第二极性PIN脚连接，所述第三N型MOS管的栅极与所述第二过温保护芯片的第三控制引脚连接。

9.根据权利要求2所述的过温保护电路，其特征在于，控制模块包括：

第二处理单元，用于将所述热敏电阻所检测到的温度值对应的电压数据与预设温度阈值对应的基准电压比较，在所述电压数据超过所述基准电压时控制断开所述充电回路。

10.根据权利要求9所述的过温保护电路，其特征在于，所述第二处理单元包括：运放比较器和第四N型MOS管；

所述运放比较器的反相输入端分别与第四电阻和第三热敏电阻的一端连接，所述运放比较器的正相输入端分别与第五电阻和第六电阻的一端连接；

所述运放比较器的输出端与所述第四N型MOS管的栅极连接；

所述第四电阻的另一端分别与所述第五电阻的另一端、第四N型MOS管的漏极，以及被充电设备充电输入端的第一极性PIN脚连接；

所述第三热敏电阻的另一端分别与所述第六电阻的另一端、被充电设备充电输入端的第二极性PIN脚、以及充电输出端的第二极性PIN脚连接；

所述第四N型MOS管的源极与充电输出端的第一极性PIN脚连接。

11.一种充电装置，包括充电输出端、充电输入插座，以及连接所述充电输出端与充电输入插座的充电连接线，其特征在于，所述充电输出端设置有如权利要求1-10任一项所述的过温保护电路。

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