CN211859638U - 一种多插口输入的电路结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多插口输入的电路结构。电路结构包括保护电路、Lightning输入电路及第二输入电路，保护电路设有VIN端、GND_TC端及带寄生二极管的NMOS管PQ2，NMOS管PQ2的源极连接GND_TC端，NMOS管PQ2的漏极接地；Lightning输入电路设有Lightning插口，Lightning插口的Detect1端和/或Detect2端连接到NMOS管PQ2的栅极，Lightning插口的VCC端连接保护电路的VIN端；第二输入电路的接地端连接到保护电路的GND_TC端。本实用新型通过Lightning插口的物理检测脚来控制NMOS管通断，当Lightning插头插入Lightning插口时，Lightning插口的物理检测脚变成低电平，NMOS管截止，第二输入电路无法接地，因而第二输入电路失效、无法工作，无法产生电压差，实现了Lightning插口优先输入，提高了防护性能，提高了使用寿命。

Description

一种多插口输入的电路结构

技术领域

本实用新型涉及充电设备，尤其涉及一种多插口输入的电路结构。

背景技术

随着人们拥有越来越多的智能设备，譬如手机、平板电脑等等，所需要的充电设备也越来越多。充电设备通常是由外部电能输入(譬如市电)然后转换成适合智能设备的电压电流并向智能设备输出。部分充电设备会通过电源线从外部充电头或者移动电源等取电，进行转换之后再向智能设备输出，譬如无线充或者给手表、耳机充电的充电座等。这些充电设备带有多个电能输入插口，包括但不限于Lightning插口、Type-C插口等，可以供具有不同插头的电源线及充电头插接使用。当用户同时在多个插口插入不同的电源线、接入不同的电源，不同电源之间输出的电压并不完全相同，譬如Lightning插口的接入电压通常为5V，而Type-C插口的接入电压有可能是12V，两者同时输入时便有可能对Lightning插口所接入的电源设备造成损坏，有待改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于为克服现有技术的缺陷，而提供一种多插口输入的电路结构，让Lightning插口有接入电压时，其他插口失效，使其不存在电压差，以达到保护设备的目的。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种多插口输入的电路结构，其包括保护电路、Lightning输入电路及第二输入电路，保护电路设有VIN端、GND_TC端及带寄生二极管的NMOS管PQ2，NMOS管PQ2的源极连接GND_TC端，NMOS管PQ2的漏极接地；Lightning输入电路设有Lightning插口，Lightning插口的Detect1端和/或Detect2端连接到NMOS管PQ2的栅极，Lightning插口的VCC端连接保护电路的VIN端；第二输入电路的接地端连接到保护电路的GND_TC端。

NMOS管PQ2的栅极通过电阻R12连接GND_TC端，NMOS管PQ2的栅极通过并联的二极管D13和电阻R17连接VIN端，二极管D13的负极连接到VIN端。保护电路的VIN端通过电容C11接地，并且VIN端通过电容C12连接GND_TC端。保护电路的VIN端还通过串联的电阻R13和发光二极管D14接地。

Lightning输入电路还设有解码芯片U0及带寄生二极管的NMOS管PQ1，NMOS管PQ1的源极连接GND_IP地线，GND_IP地线为Lightning插头的GND脚及金属外壳；NMOS管PQ1的栅极与源极之间跨接一个电容C18，NMOS管PQ1的栅极连接到解码芯片U0的GATE端，NMOS管PQ1的漏极接地；解码芯片U0的DATA端与解码芯片U0的VDD端之间跨接一个电阻R4，解码芯片U0的VDD端通过并联的电容C7和电阻R1连接到GND_IP地线，解码芯片U0的GND端连接到GND_IP地线；Lightning插口的VCC端通过电阻R3连接到解码芯片U0的VDD端，Lightning插口的ID0端和ID1端连接到解码芯片U0的DATA端，Lightning插口的VCC端通过电容C4连接到GND_IP地线，Lightning插口的GND端连接到GND_IP地线。Lightning插口的VCC端还通过串联的电阻R5和发光二极管D8连接到GND_IP地线。

第二输入电路可以是Type-C输入电路、Micro-USB输入电路、Mini-USB输入电路、USB-A输入电路的其中一种。

Type-C输入电路设有Type-C插口，Type-C插口的VBUS端均连接到保护电路的VIN端，Type-C插口的GND端及插口固定脚均连接保护电路的GND_TC端，Type-C插口的CC1端通过电阻R6连接保护电路的GND_TC端，Type-C插口的CC2端通过电阻R7连接保护电路的GND_TC端。

Micro-USB输入电路设有Micro-USB插口，Micro-USB插口的VCC端连接到保护电路的VIN端，Micro-USB插口的VCC端与GND端跨接一个电容C1，Micro-USB插口的GND端连接到保护电路的GND_TC端。

Mini-USB输入电路设有Mini-USB插口，Mini-USB插口的VCC端连接到保护电路的VIN端，Mini-USB插口的VCC端与GND端跨接一个电容C2，Mini-USB插口的GND端连接到保护电路的GND_TC端。

USB-A输入电路设有USB-A插口，USB-A插口的VCC端连接到保护电路的VIN端，USB-A插口的VCC端与GND端跨接一个电容C3，USB-A插口的GND端连接到保护电路的GND_TC端。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：通过Lightning插口的物理检测脚来控制NMOS管通断，当Lightning插头插入Lightning插口时，Lightning插口的物理检测脚变成低电平，NMOS管截止，第二输入电路无法接地，因而第二输入电路失效、无法工作，无法产生电压差，即使第二输入电路接入高电压，也无法通过Lightning插口对相应输入电源设备产生损坏，实现了两路输入中的Lightning插口优先输入，提高了防护性能，提高了使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型保护电路的电路连接图。

图2为本实用新型Lightning输入电路的电路连接图。

图3为本实用新型Type-C输入电路的电路连接图。

图4为本实用新型Micro-USB输入电路的电路连接图。

图5为本实用新型Mini-USB输入电路的电路连接图。

图6为本实用新型USB-A输入电路的电路连接图。

需要说明的是，以上视图所示产品均为适应图纸大小及视图清楚而进行了适当的缩小/放大，并不对视图所示产品大小加以限制。

具体实施方式

为了更充分理解本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步介绍和说明。

本实施例是一种多插口输入的电路结构，其可以用于无线充电设备或者给手表、耳机充电的充电座等产品中。本实施例的电路结构包括保护电路、Lightning输入电路及第二输入电路。在具体实施时，第二输入电路可以是Type-C输入电路、Micro-USB输入电路、Mini-USB输入电路、USB-A输入电路的其中一种。

如图1所示，保护电路设有VIN端、GND_TC端及带寄生二极管的NMOS管PQ2。NMOS管PQ2的源极连接GND_TC端，NMOS管PQ2的漏极接地。NMOS管PQ2的栅极通过电阻R12连接GND_TC端，并且NMOS管PQ2的栅极通过并联的稳压二极管D13和电阻R17连接VIN端，稳压二极管D13的负极连接到VIN端。稳压二极管D13采用型号为BZT52C20的20V稳压二极管。保护电路的VIN端通过电容C11接地，并且VIN端通过电容C12连接GND_TC端。电容C12和电容C11是NMOS管PQ2的源极及漏极的滤波电容。保护电路的VIN端还通过串联的电阻R13和发光二极管D14接地。当保护电路的VIN端有电后，发光二极管D14通过电阻R13被点亮，用于指示工作状态。连接VIN端的P3和接地的P4可以作为下一级电路的电能接入端。

如图2所示，Lightning输入电路设有Lightning插口、解码芯片U0及带寄生二极管的NMOS管PQ1。解码芯片U0采用深圳市奥普尚科技有限公司的型号为ASB-206的芯片。Lightning插口的VCC端连接保护电路的VIN端。Lightning插口的Detect1端和Detect2端均连接到NMOS管PQ2的栅极。在其实施例中，也可以只让Lightning插口的Detect1端或者Detect2端连接到NMOS管PQ2的栅极。NMOS管PQ1的源极连接GND_IP地线，GND_IP地线为Lightning插头的GND脚及金属外壳。NMOS管PQ1的栅极与源极之间跨接一个电容C18。NMOS管PQ1的栅极连接到解码芯片U0的GATE端，NMOS管PQ1的漏极接地。Lightning插口的VCC端通过电阻R3连接到解码芯片U0的VDD端，而Lightning插口的ID0端连接到解码芯片U0的DATA端并且解码芯片U0的DATA端与解码芯片U0的VDD端之间跨接一个电阻R4。解码芯片U0的VDD端通过并联的电容C7和电阻R1连接到GND_IP地线，而Lightning插口的VCC端通过电容C4连接到GND_IP地线。解码芯片U0的GND端连接到GND_IP地线。Lightning插口的GND端及插口固定脚均连接到GND_IP地线。Lightning插口的VCC端还通过串联的电阻R5和发光二极管D8连接到GND_IP地线，发光二极管D8用作工作指示灯。

Lightning输入电路的工作原理：Lightning插头插入Lightning插口中，Lightning插口的VCC端微弱的电流通过电阻R3供电到解码芯片U0的VDD端，电容C4为解码芯片U0的输入电压滤波。Lightning插头的ID1端和ID2端的数据信号经电阻R4上拉然后传送至解码芯片U0的DATA端，用于和Lightning插头里面的苹果认证IC握手，以打开Lightning插头里面的MOS管。在握手认证成功后，Lightning插头就把里面的MOS管接通，这样Lightning插头的电源就直通到Lightning插口。又因为有限流电阻R3的隔离作用，解码芯片U0不至于有大电流通入，电阻R3起到了保护U0的作用。解码芯片U0的GATE端在没有握手成功之前呈低电平状态，NMOS管PQ1的栅极电压小于源极电压，NMOS管PQ1截止，GND_IP地线无法接地，导致Lightning插口无效。而当解码芯片U0成功握手取电之后，解码芯片U0的GATE端经过延时后从低电平转换到高电平，让NMOS管PQ1的栅极变成高电平，因而NMOS管PQ1导通，GND_IP地线便成功接地，Lightning插口接入5V电压输入开始工作，发光二极管D8也因此发亮。

如图3所示，Type-C输入电路设有Type-C插口，Type-C插口的VBUS端均连接到保护电路的VIN端。Type-C插口的GND端及插口固定脚均连接保护电路的GND_TC端。Type-C插口的CC1端通过电阻R6连接保护电路的GND_TC端，Type-C插口的CC2端通过电阻R7连接保护电路的GND_TC端。

当Type-C插头插入Type-C插口，而同时Lightning插口没有接入电源，Type-C插口的电流输入保护电路的VIN端，经过电容C12进行滤波。电容C11跨接在VIN和GND两端，可以给输入的电源再次进行滤波。电阻R12和电阻R17分别接到VIN电源和GND-TC地线组成分压电路，其分压点连接到NMOS管PQ2的栅极上,稳压二极管D13把NMOS管PQ2的栅极的电压稳定在一个不会损坏NMOS管PQ2栅极的幅度，于是NMOS管PQ2的栅极得到一个高电平，使得栅极电压高于源极电压，使得NMOS管PQ2导通。NMOS管PQ2导通之后，GND-TC端就成功接地，于是下一级电路就可以从保护电路得到了工作电压而开始工作，同时发光二极管D14也被点亮。若Type-C插口通过电源线连接的是高压快充充电器，Type-C插口的CC1端和CC2端通过GND_TC端实现接地，快充充电器处理Type-C插口的CC1端和CC2端的接地信号，将输出5V电压转为12V的快充高压，下级的电路也都被提升到12V。

保护电路还起到了单向导通极性保护作用。当保护电路VIN端输入极性错误连接时，NMOS管PQ2的栅极为低电平，栅极电压小于源极电压，NMOS管PQ2截止，线路断开相当于没有输入电源，因而整个系统也停止工作、起到保护作用。本实施例的保护电路用NMOS管PQ2做防止极性反接的保护，响应迅速并且几乎没有电能的损耗。

当Type-C插头插入Type-C插口，之后Lightning插口通过Lightning插头接入苹果设备充电器，Lightning插口的Detect1端和Detect2端就会和Lightning插头金属外壳接触，也就是和GND-IP地线相连，经过NMOS管PQ1导通后就和系统地线连通，Detect1端和Detect2端就会从悬空变成低电平，从而把NMOS管PQ2的栅极电平拉低，NMOS管PQ2的栅极电压小于源极电压，NMOS管PQ2截止，GND_TC端无法接地，于是下级电路则由Lightning插口提供的电压开始工作。由此可见，Lightning输入电路的优先级高于Type-C输入电路，当Lightning插头成功接入后，Type-C输入电路便失效，只有Lightning输入电路提供电能。保护电路的两路输入通过Lightning插口的Detect1端和Detect2端来进行控制便可以实现Lightning插口优先输入。

在其他实施例中，Type-C输入电路可以替换成Micro-USB输入电路、Mini-USB输入电路、USB-A输入电路的其中一种。以下将分别介绍这几种输入电路的连接结构。

如图4所示，Micro-USB输入电路设有Micro-USB插口。Micro-USB插口的VCC端连接到保护电路的VIN端。Micro-USB插口的VCC端与GND端跨接一个电容C1。Micro-USB插口的GND端及插口固定脚均连接到保护电路的GND_TC端。

如图5所示，Mini-USB输入电路设有Mini-USB插口。Mini-USB插口的VCC端连接到保护电路的VIN端。Mini-USB插口的VCC端与GND端跨接一个电容C2。Mini-USB插口的GND端及插口固定脚均连接到保护电路的GND_TC端。

如图6所示，USB-A输入电路设有USB-A插口。USB-A插口的VCC端连接到保护电路的VIN端。USB-A插口的VCC端与GND端跨接一个电容C3。USB-A插口的GND端及插口固定脚均连接到保护电路的GND_TC端。

以上陈述仅以实施例来进一步说明本实用新型的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本实用新型的实施方式仅限于此，任何依本实用新型所做的技术延伸或再创造，均受本实用新型的保护。

Claims (8)

1.一种多插口输入的电路结构，其特征在于，其包括保护电路、Lightning输入电路及第二输入电路，所述保护电路设有VIN端、GND_TC端及带寄生二极管的NMOS管PQ2，所述NMOS管PQ2的源极连接GND_TC端，所述NMOS管PQ2的漏极接地；所述Lightning输入电路设有Lightning插口，所述Lightning插口的Detect1端和/或Detect2端连接到NMOS管PQ2的栅极，所述Lightning插口的VCC端连接保护电路的VIN端；所述第二输入电路的接地端连接到所述保护电路的GND_TC端。

2.如权利要求1所述的多插口输入的电路结构，其特征在于，所述保护电路的NMOS管PQ2的栅极通过电阻R12连接GND_TC端，所述NMOS管PQ2的栅极通过并联的二极管D13和电阻R17连接VIN端，所述二极管D13的负极连接到VIN端。

3.如权利要求1所述的多插口输入的电路结构，其特征在于，所述Lightning输入电路还设有解码芯片U0及带寄生二极管的NMOS管PQ1，所述NMOS管PQ1的源极连接GND_IP地线，GND_IP地线为Lightning插头的GND脚及金属外壳；所述NMOS管PQ1的栅极与源极之间跨接一个电容C18，所述NMOS管PQ1的栅极连接到解码芯片U0的GATE端，所述NMOS管PQ1的漏极接地；所述解码芯片U0的DATA端与解码芯片U0的VDD端之间跨接一个电阻R4，所述解码芯片U0的VDD端通过并联的电容C7和电阻R1连接到GND_IP地线，所述解码芯片U0的GND端连接到GND_IP地线；所述Lightning插口的VCC端通过电阻R3连接到解码芯片U0的VDD端，所述Lightning插口的ID0端和ID1端连接到解码芯片U0的DATA端，所述Lightning插口的VCC端通过电容C4连接到GND_IP地线，所述Lightning插口的GND端及插口固定脚均连接到GND_IP地线。

4.如权利要求1所述的多插口输入的电路结构，其特征在于，所述第二输入电路是Type-C输入电路、Micro-USB输入电路、Mini-USB输入电路、USB-A输入电路的其中一种。

5.如权利要求4所述的多插口输入的电路结构，其特征在于，所述Type-C输入电路设有Type-C插口，所述Type-C插口的VBUS端均连接到保护电路的VIN端，所述Type-C插口的GND端及插口固定脚均连接保护电路的GND_TC端，所述Type-C插口的CC1端通过电阻R6连接保护电路的GND_TC端，所述Type-C插口的CC2端通过电阻R7连接保护电路的GND_TC端。

6.如权利要求4所述的多插口输入的电路结构，其特征在于，所述Micro-USB输入电路设有Micro-USB插口，所述Micro-USB插口的VCC端连接到保护电路的VIN端，所述Micro-USB插口的VCC端与GND端跨接一个电容C1，所述Micro-USB插口的GND端及插口固定脚均连接到保护电路的GND_TC端。

7.如权利要求4所述的多插口输入的电路结构，其特征在于，所述Mini-USB输入电路设有Mini-USB插口，所述Mini-USB插口的VCC端连接到保护电路的VIN端，所述Mini-USB插口的VCC端与GND端跨接一个电容C2，所述Mini-USB插口的GND端及插口固定脚均连接到保护电路的GND_TC端。

8.如权利要求4所述的多插口输入的电路结构，其特征在于，所述USB-A输入电路设有USB-A插口，所述USB-A插口的VCC端连接到保护电路的VIN端，所述USB-A插口的VCC端与GND端跨接一个电容C3，所述USB-A插口的GND端及插口固定脚均连接到保护电路的GND_TC端。

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