CN220527694U - 电子设备及终端系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电子设备及终端系统。电子设备包括充电接口、充电控制开关、至少一个充电主体及浪涌保护电路。充电控制开关与充电接口连接。至少一个充电主体包括控制端、充电端和泄放端，控制端、充电端分别与充电控制开关连接。浪涌保护电路包括过压保护支路和泄放支路，过压保护支路连接于控制端和充电端之间，泄放支路连接于充电端与泄放端之间。终端系统包括上述电子设备及终端设备，终端设备与电子设备的充电接口连接。本申请利用过压保护支路对充电主体的控制端和充电端进行过压保护，同时也防止充电控制开关不被损坏；利用泄放支路辅助泄放，使浪涌电压泄放更彻底，以保护充电主体和充电控制开关，降低损坏风险，安全性更好。

Description

电子设备及终端系统

技术领域

本申请涉及浪涌防护技术领域，尤其涉及一种电子设备及终端系统。

背景技术

随着现代社会科技的快速发展，人们对手机、平板电脑和笔记本电脑等电子设备的需求越来越大，具有非常好的市场前景，发展势头良好。相关技术中，终端设备与电子设备进行插拔连接时可能会出现浪涌。浪涌的出现可能会对电子设备造成损坏。

实用新型内容

本申请提供一种降低损坏风险的电子设备及终端系统。

本申请提供一种电子设备，包括：

充电接口；

充电控制开关，与所述充电接口连接；

至少一个充电主体，包括控制端、充电端和泄放端，所述控制端、所述充电端分别与所述充电控制开关连接；及

浪涌保护电路，包括过压保护支路和泄放支路，所述过压保护支路连接于所述控制端和所述充电端之间，所述泄放支路连接于所述充电端与所述泄放端之间。

可选的，所述过压保护支路包括第一过压保护器件，连接于所述控制端和所述充电端之间。

可选的，所述过压保护支路包括第二过压保护器件和限流器件，所述第二过压保护器件和所述限流器件串联连接于所述控制端和所述充电端之间。

可选的，所述过压保护支路包括第一过压保护器件，所述第一过压保护器件包括双向瞬态抑制二极管。

可选的，所述过压保护支路包括第二过压保护器件和限流器件；所述第二过压保护器件包括齐纳二极管；所述限流器件包括限流电阻，所述齐纳二极管的正极连接于所述充电端，所述限流电阻连接于所述控制端与所述齐纳二极管的负极之间。

可选的，所述泄放支路包括泄放电阻，连接于所述充电端与所述泄放端之间。

可选的，所述充电主体包括泄放器件，所述泄放器件包括泄放二极管和泄放开关，所述泄放二极管的正极连接于所述充电端，所述泄放二极管的负极连接于所述控制端，所述泄放开关连接于所述泄放端与接地端之间。

可选的，所述泄放二极管和所述泄放开关集成于所述充电主体内。

可选的，所述充电控制开关包括N型MOS管，所述N型MOS管的栅极与所述控制端连接，所述N型MOS管的源极与所述充电端连接，所述N型MOS管的漏极与所述充电接口连接。

可选的，所述充电主体包括电荷泵和电源管理集成电路中的至少一个。

可选的，所述充电主体还包括至少一个扩展接口，与所述充电接口连接。

可选的，所述电子设备还包括至少一个电容，连接于所述充电端与接地端之间。

本申请还提供一种终端系统，包括：

上述实施例中任一项所述的电子设备；及

终端设备，所述终端设备与所述电子设备的充电接口连接。

可选的，所述终端设备包括充电连接器和浪涌测试设备中的其中一个。

本申请实施例提供的电子设备及终端系统，通过在充电主体的控制端和充电端之间设置过压保护支路，利用过压保护支路对充电主体的控制端和充电端进行过压保护，同时也防止充电控制开关不被损坏；通过在充电主体的充电端与泄放端之间设置泄放支路，利用泄放支路辅助泄放，使浪涌电压泄放更彻底，以保护充电主体和充电控制开关，降低损坏风险，安全性更好。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1所示为本申请的电子设备的一个实施例的原理框图。

图2所示的图1所示的电子设备的一个实施例的电路图。

图3所示为图1所示的电子设备的另一个实施例的电路图。

图4所示为本申请的终端系统的浪涌测试的电压波形图。

图5所示为本申请的终端系统的浪涌测试的电流波形图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本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。“多个”或者“若干”表示至少两个。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

本申请提供一种电子设备及终端系统。电子设备包括充电接口、充电控制开关、至少一个充电主体及浪涌保护电路。充电控制开关与充电接口连接。至少一个充电主体包括控制端、充电端和泄放端，控制端、充电端分别与充电控制开关连接。浪涌保护电路包括过压保护支路和泄放支路，过压保护支路连接于控制端和充电端之间，泄放支路连接于充电端与泄放端之间。

本申请实施例提供的电子设备及终端系统，通过在充电主体的控制端和充电端之间设置过压保护支路，利用过压保护支路对充电主体的控制端和充电端进行过压保护，同时也防止充电控制开关不被损坏；通过在充电主体的充电端与泄放端之间设置泄放支路，利用泄放支路辅助泄放，使浪涌电压泄放更彻底，以保护充电主体和充电控制开关，降低损坏风险，安全性更好。

下面结合附图，对本申请的电子设备及终端系统进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

图1所示为本申请的电子设备1的一个实施例的原理框图。如图1所示，电子设备1包括充电接口11、充电控制开关12、至少一个充电主体13及浪涌保护电路14。充电控制开关12与充电接口11连接。至少一个充电主体13包括控制端131、充电端132和泄放端133，控制端131、充电端132分别与充电控制开关12连接。浪涌保护电路14包括过压保护支路141和泄放支路142。过压保护支路141连接于控制端131和充电端132之间。泄放支路142连接于充电端132与泄放端133之间。本实施例中，电子设备1通过充电接口11与终端设备(未图示)连接。充电控制开关12的第一端与充电接口11连接，充电控制开关12的第二端与控制端131连接，充电控制开关12的第三端与充电端132连接。充电主体13的控制端131用于控制充电控制开关12的通断，从而控制充电端132与充电接口11之间的通断。过压保护支路141连接于充电控制开关12的第二端和第三端之间。泄放支路142连接于充电控制开关12的第三端与泄放端133之间。

本实施例中，电子设备1可以是手机、平板等设备。充电接口11可以是USB Type-C接口。手机可以通过该USB Type-C接口与终端设备连接。在一些实施例中，该终端设备可以是浪涌测试设备。浪涌测试设备可以通过该USB Type-C接口与手机连接，进行插拔测试。插拔测试一般用于出厂前进行浪涌测试。在另一些实施例中，该终端设备可以是充电连接器，充电连接器包括连接头和与连接头连接的连接线。连接线可以通过该USB Type-C接口与手机连接，连接头用于与电源接口连接，且通过连接线、USB Type-C接口与手机连接，如此通过充电连接器连通电源，以实现手机充电。

本实施例中，以终端设备为充电连接器为例进行说明。电子设备1应用于有线充电场景。手机通过充电连接器插拔连接时，有可能会出现浪涌，浪涌会在瞬间出现超出稳定值的峰值，它包括浪涌电压和浪涌电流。浪涌也可以是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种剧烈脉冲。当出现浪涌时，充电主体13的充电端132的电压瞬间会超出正常值，例如可能会上升到20V以上，充电控制开关12的第一端的电压会在几百ns内下拉到0v，可能会导致充电控制开关12的第一端和第二端之间的电压超过20V。而该充电控制开关12的第一端和第二端之间的电压最大为20V，因此，当出现浪涌时，可能会导致该充电控制开关12损坏。因此，此时充电主体13会触发过压保护场景。在触发过压保护场景下，充电主体13通过控制端131控制充电控制开关12的第一端，以切断USB Type-C接口与充电端132之间的充电通路，使产生的浪涌电压经过过压保护支路141，过压保护支路141会将浪涌电压钳位在安全范围(例如20V)以内，如此保证充电主体13的控制端131及充电端132不受损坏，同时也可防止充电控制开关12不被损坏。并且，利用泄放支路142辅助泄放，使浪涌电压泄放更彻底，以保护充电主体13和充电控制开关12，也可对充电主体13及后端电路进行浪涌防护，降低损坏风险，安全性更好。

图2所示的图1所示的电子设备1的一个实施例的电路图。如图2所示，充电控制开关12包括N型MOS管Q1。充电控制开关12的第一端可以是N型MOS管Q1的漏极，充电控制开关12的第二端可以是N型MOS管Q1的栅极，充电控制开关12的第三端可以是N型MOS管Q1的源极。N型MOS管Q1的栅极与控制端131连接，N型MOS管Q1的源极与充电端132连接，N型MOS管Q1的漏极与充电接口11连接。充电主体13的控制端131用于控制N型MOS管Q1的栅极，从而控制N型MOS管Q1的漏极与源极之间的通断。本实施例中，N型MOS管Q1开关灵敏度高，耐压高且通过电流的能力强。

在图2所示的实施例中，充电主体13包括电荷泵134和电源管理集成电路135中的至少一个。在本实施例中，充电主体13包括至少一个电荷泵134和至少一个电源管理集成电路135。电荷泵134可以是快充芯片。电荷泵134包括控制端131、充电端132和泄放端133。电源管理集成电路135可以是PMIC(Power management IC)集成芯片，作为普通的充电芯片。电荷泵134和电源管理集成电路135可以给充电主体13及后端电路进行充电，其主要区别是，两者充电速度不同。

在图2所示的实施例中，过压保护支路141包括第一过压保护器件D1，连接于控制端131和充电端132之间。在本实施例中，第一过压保护器件D1包括双向瞬态抑制二极管。双向瞬态抑制二极管可以是双向TVS管器件。当浪涌来临时，电荷泵134的充电端132瞬间出现超过正常值的电压时，电荷泵134通过控制端131控制N型MOS管Q1的栅极，以切断N型MOS管Q1的漏极和源极之间的充电通路，此时浪涌电压会触发连接于N型MOS管Q1的栅极与源极之间的双向瞬态抑制二极管导通工作，将N型MOS管Q1的栅极和源极的电压钳位在20V以内，降低N型MOS管Q1的浪涌损坏概率。双向瞬态抑制二极管可以对浪涌电压超过其工作电压时迅速响应并形成低阻抗通路，将过电压引导到地或其他可接受的电位上，响应速度快，可靠稳定，如此可保证充电主体13的控制端131及充电端132不受损坏，同时也可防止充电控制开关12不被损坏。

在图2所示的实施例中，泄放支路142包括泄放电阻R1，连接于充电端132与泄放端133之间。泄放电阻R1起到分流作用。电路结构简单且成本低。利用泄放电阻R1辅助泄放一部分的电压，使浪涌电压泄放更彻底，以保护充电主体13和充电控制开关12，降低损坏风险，安全性更好。泄放电阻R1的阻值可根据实际需求设置，在本申请中不作限定。通过设置合适的泄放电阻R1，可以辅助电压泄放，可更快地降低电压至安全范围，降低N型MOS管Q1和电荷泵134受损的概率。

在图2所示的实施例中，充电主体13包括泄放器件136，泄放器件136包括泄放二极管D2和泄放开关Q2，泄放二极管D2的正极连接于充电端132，泄放二极管D2的负极连接于控制端131，泄放开关Q2连接于泄放端133与接地端GND之间。泄放二极管D2单向导通，可以防止泄放支路142电流倒灌。泄放开关Q2可以是泄放N型MOS管，连接接地端，起到泄放作用。在图1和图2所示的实施例中，电子设备1还包括至少一个电容C，连接于充电端132与接地端GND之间。电容C可以作为充放电电容，它可以储存电荷并在需要时释放电荷。例如，在正常工作场景下，电容C可以充电储存。在过压保护场景下，电容C需要释放电荷至接地端或泄放器件136。电荷泵134通过设置泄放二极管D2和泄放开关Q2，主要是在过压保护场景下对电容C的电荷进行泄放，以实现电荷泵134的自身高压泄放，可避免电荷泵134内的泄放二极管D2和泄放开关Q2发生浪涌损坏，从而对电荷泵芯片进行保护。上述泄放器件136和泄放电阻R1连接，与泄放电阻R1结合使用，共同辅助泄放浪涌电压，使浪涌电压泄放更彻底，如此可解决电荷泵134内的泄放二极管D2和泄放开关Q2的过流能力不够的问题，保证电荷泵134的安全，安全可靠。在本实施例中，泄放二极管D2和泄放开关Q2集成于充电主体13内，集成度高。在其他一些实施例中，电荷泵134也可以设置其他器件进行泄放。

在图1和图2所示的实施例中，充电主体13还包括至少一个扩展接口137，与充电接口11连接。本实施例中，该扩展接口137可以是USB接口。电荷泵134可以设置一个或一个以上的扩展接口137。电荷泵134通过设置扩展接口137，通过充电接口11与终端设备(例如充电连接器)连接。

图3所示为图1所示的电子设备1的另一个实施例的电路图。图3所示的实施例与图2所示的实施例相似，主要区别是，过压保护支路141包括第二过压保护器件D3和限流器件R2，第二过压保护器件D3和限流器件R2串联连接于控制端131和充电端132之间。第二过压保护器件D3和限流器件R2所起的作用与第一过压保护器件D1所起的作用相同，可以将N型MOS管Q1的栅极和源极之间的电压钳位在20V以内。在图3所示的实施例中，第二过压保护器件D3包括齐纳二极管。限流器件R2包括限流电阻，齐纳二极管的正极连接于充电端132，限流电阻连接于控制端131与齐纳二极管的负极之间。当浪涌来临时，电荷泵134的充电端132瞬间出现超过正常值的电压时，电荷泵134通过控制端131控制N型MOS管Q1的栅极，以切断N型MOS管Q1的漏极和源极之间的充电通路，此时浪涌电压会触发连接于N型MOS管Q1的栅极与源极之间的齐纳二极管导通工作，将N型MOS管Q1的栅极和源极的电压钳位在20V以内。齐纳二极管和限流电阻配合使用，可将N型MOS管Q1的栅极和源极之间的电压钳位在20V内，如此可保证充电主体13的控制端131及充电端132不受损坏，同时也可防止充电控制开关12不被损坏。

本申请还提供一种终端系统，包括终端设备和图1至图2实施例所示的电子设备1或图3实施例所示的电子设备1。终端设备与电子设备1的充电接口11连接。终端设备可以是充电连接器和浪涌测试设备中的其中一个。电子设备可以是手机、平板等不作限定。终端设备通过与图1至图2实施例所示或图3实施例所示的电子设备1配合使用，在出现浪涌时能免受损坏。

本实施例中，电子设备1可以是手机。终端设备可以是浪涌测试设备。浪涌测试设备与手机配合使用形成终端系统，该终端系统可以是测试系统。该测试系统主要用于在出厂前进行浪涌测试。为了防止手机使用过程中因浪涌出现的硬件失效，所以手机上USBType-C的接口上的信号线上设置浪涌保护电路，在出厂前进行相关的浪涌测试。浪涌测试目的是建立一个共同的基准，以评价电气和电子设备在遭受浪涌时的性能。通过浪涌测试设备与手机插接连接，并搭建形成测试系统，有利于测试工程师进行浪涌测试。

图4所示为本申请的终端系统的浪涌测试的电压波形图。图5所示为本申请的终端系统的浪涌测试的电流波形图。在图4和图5所示的实施例中，图4所示的实施例为1.2/50μs的电压波形，横坐标为时间(t)，纵坐标为电压(U)。图4中的波前时间为1.2±30％μs＝1.67*T，半峰时间为50±20％μs。图5所示的实施例为8/20μs的电流波，横坐标为时间(t)，纵坐标为电流(壹)。图5中的波前时间为8±20％μs＝1.25*T，半峰时间为20±20％μs。本实施例中，终端系统利用上述图1至图2实施例所示或图3实施例所示的电子设备1进行浪涌测试，根据标准IEC61000-4-5浪涌抗扰度试验要求，浪涌发生器模拟1.2/50μs电压波形，8/20μs电流波形的组合波(电压波形：10/700μs，电流波形：5/320μs)，通过耦合网络，将波形耦合至被测电路中，已达到实验目的，满足浪涌测试要求。

在其他一些实施例中，终端设备可以是充电连接器。当终端设备为充电连接器时，充电连接器与手机插拔连接，并搭建形成充电系统。通过在手机的充电接口设置浪涌保护电路，当出现浪涌时，可免受浪涌损坏，安全可靠。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种电子设备，其特征在于，包括：

充电接口；

充电控制开关，与所述充电接口连接；

至少一个充电主体，包括控制端、充电端和泄放端，所述控制端、所述充电端分别与所述充电控制开关连接；及

浪涌保护电路，包括过压保护支路和泄放支路，所述过压保护支路连接于所述控制端和所述充电端之间，所述泄放支路连接于所述充电端与所述泄放端之间。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述过压保护支路包括第一过压保护器件，连接于所述控制端和所述充电端之间；或

所述过压保护支路包括第二过压保护器件和限流器件，所述第二过压保护器件和所述限流器件串联连接于所述控制端和所述充电端之间。

3.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述过压保护支路包括第一过压保护器件，所述第一过压保护器件包括双向瞬态抑制二极管。

4.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述过压保护支路包括第二过压保护器件和限流器件；所述第二过压保护器件包括齐纳二极管；所述限流器件包括限流电阻，所述齐纳二极管的正极连接于所述充电端，所述限流电阻连接于所述控制端与所述齐纳二极管的负极之间。

5.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述泄放支路包括泄放电阻，连接于所述充电端与所述泄放端之间。

6.根据权利要求1或5所述的电子设备，其特征在于，所述充电主体包括泄放器件，所述泄放器件包括泄放二极管和泄放开关，所述泄放二极管的正极连接于所述充电端，所述泄放二极管的负极连接于所述控制端，所述泄放开关连接于所述泄放端与接地端之间。

7.根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述泄放二极管和所述泄放开关集成于所述充电主体内。

8.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述充电控制开关包括N型MOS管，所述N型MOS管的栅极与所述控制端连接，所述N型MOS管的源极与所述充电端连接，所述N型MOS管的漏极与所述充电接口连接；和/或

所述充电主体包括电荷泵和电源管理集成电路中的至少一个；和/或

所述充电主体还包括至少一个扩展接口，与所述充电接口连接；和/或

所述电子设备还包括至少一个电容，连接于所述充电端与接地端之间。

9.一种终端系统，其特征在于，包括：

如权利要求1至8中任一项所述的电子设备；及

终端设备，所述终端设备与所述电子设备的充电接口连接。

10.根据权利要求9所述的终端系统，其特征在于，所述终端设备包括充电连接器和浪涌测试设备中的其中一个。