WO2014180380A1

WO2014180380A1 - 一种电源保护装置

Info

Publication number: WO2014180380A1
Application number: PCT/CN2014/077965
Authority: WO
Inventors: 宁金星; 曲廷; 梁超
Original assignee: 中兴通讯股份有限公司
Priority date: 2013-09-24
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2014-11-13
Also published as: CN104467055A; CN104467055B

Abstract

一种电源保护装置，至少包括：两个或两个以上隔离电路，设置为：连接于各充电电源和充电电路之间，防止各路充电电源反接；以及，控制电路，设置为：连接于充电源和隔离电路之间，在两路或两路以上充电路径同时接入充电时，关断充电路径使得仅有一路充电路径进行充电。本发明实施例通过连接于充电源和充电电路的隔离电路对每一充电路径进行隔离保护，在多于一路充电路径时，通过控制电路进行判断选择，只保留一路充电路径，使充电电路得到保护。

Description

一种电源保护装置

技术领域

本发明涉及电子电路设计领域，尤指一种电源保护装置。背景技术

随着移动设备的广泛应用，人们对其可靠性和安全性提出了更高的要求。目前，大量的移动设备都釆用出厂配置的座充充电。图 1为相关的釆用座充进行充电的示意图，其中电阻 R1为线路阻抗，如图 1所示，终端需要充电时，用户将适配器插到座充上，再将终端放置于座充上以连接充电电路并进行充电。

随着终端充电路径的增加，例如无线充电方式的不断普及，终端的充电路径也将不断增加。两种充电路径或多种充电路径同时存在的情况越来越普遍。

图 2为相关的釆用两种充电路径进行充电的示意图，其中，电阻 R1和电阻 R2分别为线路阻抗，当使用座充对终端充电时，如果用户将连接 PC机的数据线通过终端的 USB接口与终端连接，由于 USB接口和适配器给座充提供的输出电压范围都是 4.75 5.25V, 因此，两个充电路径会同时给终端充电。此时，终端的充电总电流为两路电流之和。但是，在两种充电路径同时向终端进行充电时，两种充电源之间可能出现电流倒灌现象，而这种电流倒灌现象会损坏 PC机或者适配器，甚至烧坏 PC机或者适配器。

图 3为相关防倒灌电流的电路示意图，如图 3所示，在每一条充电路径上分别添加一个二极管 D1和二极管 D2 , 用于防止电流倒灌现象的发生。但是，图 3所示的方法在充电电流较大时，二极管的正向导通电压将增大，造成充电电路电压降低，从而不能满足终端充电要求，无法进行充电。

通过以上描述不难发现，移动设备在两路或多路充电路径下，相关方法不能保证充电过程的安全性。发明内容

为了解决上述技术问题本发明提供一种电源保护装置，在多路充电路径下，能够保证终端充电的安全性，同时提高充电效率。

为了达到本发明的目的，本发明公开了一种电源保护装置，至少包括：两个或两个以上隔离电路，设置为：连接于各充电电源和充电电路之间，防止各路充电电源反接；以及，

控制电路，设置为：连接于充电源和隔离电路之间，在两路或两路以上充电路径同时接入充电时，关断充电路径使得仅有一路充电路径进行充电。

优选地，所述隔离电路为 P 沟道场效应管 PMOS 和 N 沟道场效应管 NMOS组成的模拟电路；或者，带控制端的数字开关。

优选地，所述控制电路为由 NMOS和二极管构成的模拟电路；或者，逻辑控制开关。

优选地，还包括滤波电路，设置为：连接于隔离电路和控制电路之间，对给隔离电路的 NMOS的工作电压进行滤波。

优选地，还包括控制显示电路，设置为：在两路或两路以上充电路径同时充电时，显示各充电路径的工作状态；

所述控制显示电路设置为：按照显示的各充电路径的工作状态，关断充电路径使得仅有一路充电路径进行充电。

优选地，所述控制电路设置为，在两路或两路以上充电路径同时接入充电时，优先选择具有数据传输功能的一路充电路径进行充电。

本申请技术方案提供的电源保护装置，包括：连接于各充电电源和充电电路之间的两个或两个以上隔离电路，用于防止各路充电电源反接；连接于充电源和隔离电路之间的控制电路，用于在两路或两路以上充电路径同时接入充电时，关断充电路径使得仅有一路充电路径进行充电。本发明实施例通过连接于充电源和充电电路的隔离电路对每一充电路径进行隔离保护，在多于一路充电路径时，通过控制电路进行判断选择，只保留一路充电路径，使充电电路得到保护。附图概述

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图 1为相关的釆用座充进行充电的示意图；

图 2为相关的釆用两种充电路径进行充电的示意图；

图 3为相关防电流倒灌电路示意图；

图 4为本发明实施例电源保护装置的示意图；

图 5为本发明电源保护装置的第一实施例的电路连接示意图；图 6为本发明电源保护装置的第二实施例的电路连接示意图。本发明的较佳实施方式

图 4为本发明电源保护装置的示意图，如图 4所示，至少包括：两个或两个以上隔离电路，连接于各充电电源和充电电路之间，用于防止各路充电电源反接；

控制电路，连接于充电源和隔离电路之间，用于在两路或两路以上充电路径同时接入充电时，关断充电路径使得仅有一路充电路径进行充电。

其中，隔离电路可以是由 P沟道场效应管（ PMOS )和 N沟道场效应管 ( NMOS )组成的模拟电路，或者两者结合在一起形成的一个独立封装的电子元件，当只有一路充电路径时，通过 NMOS使 PMOS单向完全导通，使隔离电路具有单向导通，反向不导通的隔离效果；

隔离电路还可以由带控制端的数字开关来实现，通过对数字开关的控制端的控制使得数字开关接通或断开。比如，当只有一路充电路径时，充电电源给控制端提供高电平，使得充电路径完全导通，从而实现开关导通进行充电。

控制电路，如果由模拟电路实现的话可以由每一个充电路径都包含一组由 NMOS和二极管构成的模拟电路实现，通过 NMOS和二极管反装来拉低隔离电路中 NMOS漏极电平，实现通过 PMOS内部二极管进行充电；控制电路还可以为逻辑控制开关来实现，通过逻辑控制开关连接多个充电路径，当多于一路充电路径在对充电电路进行提供充电时，通过逻辑控制开关，可以实现当多充电路径接入时，只为其中一路充电路径的隔离电路提供高电平，也就是说，此时只有一路充电路径是导通的，其他充电路径为关断状态。

通过模拟电路来实现电源保护装置，包含隔离电路和控制电路，就可以实现两个或多个充电路径通过 PMOS内部二极管进行同时充电，而不会出现电流倒灌的安全问题。

本发明实施例电源保护装置通过模拟电路设计实现时，还进一步包括控制显示电路，用于在两路或两路以上充电路径同时充电时，显示各充电路径的工作状态，从而实现充电控制。具体地，控制显示电路通过测量隔离电路栅极电压来进行判断显示，当栅极电压显示低于充电电路所需电压时，此时隔离电路 NMOS 为切断状态，如果多路充电路径的隔离电路都处于切断状态，则表明有多路充电路径正在同时给充电电路提供电源，此时，如果是模拟电路在进行充电，则依靠 PMOS的内部二极管为充电电路提供电源，其工作效率将下降。因此通过控制显示电路的提醒来进行人为切断多余电路操作，利用完全导通的一路充电路径进行充电，可以提高充电效率。

本发明在釆用模拟电子方式进行隔离电路和模拟控制电路设计时，还包括滤波电路，连接于隔离电路和控制电路之间，对给隔离电路 NMOS提供电压进行滤波，从而避免了隔离电路中 NMOS栅极的工作电压波动过大对电源保护电路造成损坏。

本发明控制电路还用于，当同时接入多种充电路径时，优先选择具有数据通信功能的充电路径作为导通的充电路径，其中具有数据通信功能的充电路径是指由 USB、 RS232/485等数据连接的充电路径。

另外在数字电路设计中，隔离电路的控制管脚端包含一个数值为 100-470千欧的电阻，用于限制电流波动。在模拟电路设计中， PMOS的栅极和漏极，包含一个一个数值为 100 470千欧的电阻，用于限制电流波动。

下面结合实际电路对本发明电源保护装置的具体实现进行详细描述。需要说明的是，只要是根据本发明图 4所示的电源保护装置的技术构思，本领域技术人员是可以釆用很多种具体电路来实现的，本发明强调的是，在两路或两路以上充电路径同时接入充电时，关断充电路径使得仅有一路充电路径进行充电，从而达到保证终端充电安全性的目的。因此，以下具体电路并不用于限定本发明的保护范围。

图 5为本发明电源保护装置的第一实施例的电路连接示意图，如图 5所示，其中电阻 R1和电阻 R2为线路阻抗。

当只接入充电电源 1一路充电路径时，只有隔离电路在对电路进行保护，此时电路工作过程为，充电电源 1分为两路进行工作，一路沿着分压电阻 R3、 R4 实现分压，此时通过分压电阻 R4 电压按照： f/_Gprai = f/^_TOl xR⁴ /(R³ + R⁴) 可以实现 NMOS3 的导通，其中， _¾¾S1为充电源电压， ί/_{σρ σι}为充电电路所需电压；同时另一路电源通过 PMOS1 从源极开始流向漏极，由于 NMOS3 导通，使 PMOS1和 NMOS3A同时工作， PMOS1完全导通，此时充电电路路径损耗很小，效率高。但是，由于 PMOS1和 NMOS3 同时工作会产生一个由 PMOS1到 NMOS3的导通电流，因此，在 PMOS1的栅极和漏极并联一个 100 470千欧的抑制电阻 R6。

当同时接入多个充电源时，如图 5所示，结合假设两个充电路径会同时接入，此时隔离电路由于受到控制电路的影响， NMOS3和 NMOS4 同时因为控制电路而关断，此时隔离电路中 PMOS1和 PMOS2的内部电阻起到同时为充电电路提供充电电源的作用，此时，虽然不会产生倒灌电路，但是 PMOS1 和 PMOS2工作效率将产生一定的损耗和影响充电效率。

通过电阻 R4和 R5之间的通用输入输出接口 1 电压值（GPIOl ) , R7 和 R8之间的 GPI02值，可以从数值上看出都处于低电平状态，因此可以判断出此时充电路径上有两个充电路径正在同时给充电电路提供充电电源，因此需要通过控制电路关断其中一路充电路径，避免长时间充电损耗和充电效率较低的问题。

如图 5所示，还包括一个 RC滤波电路，用于在充电源通过隔离电路时，为隔离电路提供稳定充电电源，使充电电路工作状态稳定。

图 6为本发明电源保护装置的第二实施例的电路连接示意图，如图 6所示电路，其中 R1和 R2为线路阻抗。

当只有充电电源 1接入时，通过隔离电路 1可以实现充电源到充电电路之间，在经过隔离电路中控制端的数字开关时，只有是正确连接的充电电源 1才可以给控制管脚提供 EN为高电平的信号，促使隔离电路 1导通，使充电电路正常工作。

在给隔离电路提供高电平信号前经过了一个电阻 Rl 1，作用是使给隔离电路提供的工作电平信号稳定，不会对隔离电路造成损坏， R12的作用同理。

在接入两路充电源时，通过充电源 1和充电源 2之间连接的控制电路，在控制电路的逻辑控制开关，只为其中一路充电路径的隔离电路提供高电平信号，也就是说，当隔离电路 1获得高电平信号时，隔离电路 2只能得到低电平信号。反之，当隔离电路 2获得高电平信号时，隔离电路 1只能得到低电平信号，通过逻辑控制开关，可以实现，只有一路充电路径是导通的，其他的充电路径受逻辑控制开关的影响，将处于断开状态。

另外当接入多于一路充电路径时，通过控制电路可以优先选择具有数据通信功能的充电路径，如 USB、 RS232/485等充电路径。

通过图 6提供的具体实施例，可以有效的反之电源反插，多充电路径接入时，电流倒灌对设备造成损坏的问题。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块 /单元可以釆用硬件的形式实现，也可以釆用软件功能模块的形式实现。上述实施例中，如果充电路径增加，只需要增加相应的电路即可以实现拓展。本申请不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

工业实用性本发明实施例通过连接于充电源和充电电路的隔离电路对每一充电路径进行隔离保护，在多于一路充电路径时，通过控制电路进行判断选择，只保留一路充电路径，使充电电路得到保护。

Claims

权利要求书

1、一种电源保护装置，至少包括：

两个或两个以上隔离电路，设置为：连接于各充电电源和充电电路之间，防止各路充电电源反接；以及，

2、根据权利要求 1所述的电源保护装置，其中，所述隔离电路为 P沟道场效应管 PMOS和 N沟道场效应管 NMOS组成的模拟电路；或者 , 带控制端的数字开关。

3、根据权利要求 1所述的电源保护装置，其中，所述控制电路为由 NMOS 和二极管构成的模拟电路；或者，逻辑控制开关。

4、根据权利要求 2所述电源保护装置，其中，还包括滤波电路，设置为：连接于隔离电路和控制电路之间，对给隔离电路的 NMOS的工作电压进行滤波。

5、根据权利要求 1~4任一项所述的电源保护装置，其中，还包括控制显示电路，设置为：在两路或两路以上充电路径同时充电时，显示各充电路径的工作状态；所述控制显示电路设置为：按照显示的各充电路径的工作状态，关断充电路径使得仅有一路充电路径进行充电。

6、根据权利要求 1所述电源保护装置，其中，所述控制电路设置为：在两路或两路以上充电路径同时接入充电时，优先选择具有数据传输功能的一路充电路径进行充电。