一种多级防过压U盘的制作方法

本实用新型涉及数据存储领域，具体是一种多级防过压U盘。

背景技术：

U盘，全称USB闪存盘，英文名“USB flash disk”。它是一种使用USB接口的无需物理驱动器的微型高容量移动存储产品，通过USB接口与电脑连接，实现即插即用。U盘因其小巧便于携带、存储容量大、价格便宜、性能可靠等优点被广泛应用于人们的生活和工作当中，人们将许多文件存储于U盘中。

电脑USB接口正常输出电压为5V，而U盘工作电压为3.3V，因此需要进行降压处理，现有技术大多通过降压芯片来实现，直接将降压芯片输出为主控芯片供电，而由于U盘主控芯片大多为电压敏感芯片，现有技术存在极大隐患：一旦降压芯片工作异常，输出高于主控芯片工作电压，会损坏主控芯片。此外，由于U盘通过USB接口与电脑连接，而电脑USB接口极有可能存在输出电压过高的情况，会对U盘造成长期损坏，严重情况下甚至会烧坏U盘，导致重要文件丢失。

中国专利文件CN203562769U公开了应用于U盘端口的保护电路，其的作用是对U盘端口进行过流和过压保护，避免电压过大或电流过大对U盘内部的电子元件造成破坏的，然而主控芯片直接供电是降压芯片输出，主控芯片的损坏会造成U盘彻底损坏，此技术只针对U盘端口处进行保护，缺少对降压芯片输入的保护。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决现有技术的上述问题，提供了一种多级防过压U盘，其应用时能提供多级过压防护，为U盘整体和主控芯片分别提供过压保护，增加U盘安全性和实用性。

本实用新型的目的主要通过以下技术方案实现：

一种多级防过压U盘，包括壳体、USB接口，壳体内设PCB板，USB接口焊接在PCB板上且伸出壳体，PCB板上还焊接有接口电路、存储芯片和主控芯片，接口电路输入端与USB接口电连接，接口电路输出端分别与存储芯片和主控芯片电连接，为之供电；主控芯片与存储芯片电连接，控制其读写操作，接口电路输入端UC连接有5V过压保护电路，5V过压保护电路包括电容C1，电阻R1、R2、R3、R4、R5和R6，二极管D1、D2、D3、D4和D9，三极管Q1、Q2和MOS管Q3，5V过压保护电路输入端UB连接C1一端、D1负极、R3一端、R5一端和D3负极后连接Q3源极，Q3漏极连接D4负极后连接接口电路输入端UC，Q3源极、漏极还分别连接D9负极和正极，D4正极接地， C1另一端接地，D1正极连接R1一端后连接R2一端，R1另一端接地，R2另一端连接Q1基极，Q1发射极接地，Q1集电极连接D2负极，D2正极连接R3另一端后连接R4一端，R4另一端连接Q2基极，Q2发射极接地，Q2集电极连接R6一端，R6另一端连接R5另一端、D3正极后连接Q3栅极；接口电路输出端UD连接有3.3V过压保护电路，3.3V过压保护电路包括电阻R7、R8、R9和R10，二极管D5，三极管Q4和MOS管Q5，R7一端连接接口电路输出端UD后连接Q4发射极，R7另一端连接R8一端后连接D5负极，D5正极接地，R8另一端连接Q4基极，Q4发射极连接Q5源极，Q4集电极连接Q5栅极后连接R9一端，R9另一端接地，Q5漏极连接R10一端后连接3.3V过压保护电路输出端UE，R10另一端接地。

优选地，5V过压保护电路还包括防反接电路，防反接电路包括电阻R14和R15，二极管D7、D8和D11，MOS管Q6，R14一端接输入端UA，即接USB接口vcc引脚后连接Q6漏极，Q6源极连接D8负极后连接5V过压保护电路输入端UB，Q6源极、漏极还分别连接D11负极和正极，R14另一端接D7负极，D7负极接地，Q6栅极连接D8正极后连接R15一端，R15另一端接地。

优选地，接口电路由降压芯片U1及其外围滤波电路构成，U1型号为LMR10515Y，外围电路包括电容C2、C3、C4和C5，电阻R11、R12和R13，接口电路输入端UC连接C2、C3、R11一端后再接入U1vin引脚，C2、C3另一端接地，R11另一端接入en引脚，fb引脚连接R12一端后与R13一端连接，R12另一端接地，R13另一端连接C5、C4、L1一端后连接输出端UD，sw引脚连接D6负极后与L1另一端连接，D6正极、C4、C5另一端均接地。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、设计两级过压保护电路，分别对接口电路和主控芯片进行过压保护，使得U盘不易损坏，工作可靠性提高。

2、防反接电路使得因人工操作失误造成的电路反接能被测试发现，且不会损坏芯片。

3、稳压芯片U1的选择和接口电路的设计能降低电路成本，同时能耗最优，电路性价比高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型一个具体实施例中接口电路图。

图2为5V过压保护电路图。

图3为防反接电路图。

图4为3.3V过压保护电路图。

具体实施方式

以下将以图式揭露本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

实施例：

一种多级防过压U盘，包括壳体、USB接口，壳体内设PCB板，USB接口焊接在PCB板上且伸出壳体，PCB板上还焊接有接口电路、存储芯片和主控芯片，接口电路输入端与USB接口电连接，接口电路输出端分别与存储芯片和主控芯片电连接，为之供电；主控芯片与存储芯片电连接，控制其读写操作。

如图1所示，接口电路包括降压芯片U1及其外围电路，U1型号为LMR10515Y，将5V输入电压变为3.3V输出电压，为主控芯片和存储芯片提供工作电压。外围电路包括电容C2、C3、C4和C5，电阻R11、R12和R13，电感L1，二极管D6，C2和C3对输入电压滤波，L1、C3和C4对输出电压滤波，具体地，接口电路输入端UC连接C2、C3、R11一端后再接入U1vin引脚，C2、C3另一端接地，R11另一端接入en引脚，fb引脚连接R12一端后与R13一端连接，R12另一端接地，R13另一端连接C5、C4、L1一端后连接输出端UD，sw引脚连接D6负极后与L1另一端连接，D6正极、C4、C5另一端均接地。与现有接口电路相比，上述接口电路选用型号LMR10515Y的芯片，单片体积小，低损耗，同时采用较少的外围电路元件实现最优的输入输出滤波，电路整体功耗小，成本低廉。

如图2所示，接口电路输入端UC连接有5V过压保护电路， 5V过压保护电路包括电容C1，电阻R1、R2、R3、R4、R5和R6，二极管D1、D2、D3、D4和D9，三极管Q1、Q2和MOS管Q3，具体地，5V过压保护电路输入端UB连接C1一端、D1负极、R3一端、R5一端和D3负极后连接Q3源极，Q3漏极连接D4负极后连接接口电路输入端UC，Q3源极、漏极还分别连接D9负极和正极，D4正极接地， C1另一端接地，D1正极连接R1一端后连接R2一端，R1另一端接地，R2另一端连接Q1基极，Q1发射极接地，Q1集电极连接D2负极，D2正极连接R3另一端后连接R4一端，R4另一端连接Q2基极，Q2发射极接地，Q2集电极连接R6一端，R6另一端连接R5另一端、D3正极后连接Q3栅极。上述电路设计使得在5V过压保护电路输入端电压超过5V时能自动切断电路，断开与后续电路的连接，保证后续电路元器件不会受到损坏。此电路和现有应用于其它领域的传统过压保护电路相比具有较高灵敏性，在超过电压正负0.5V范围时能快速响应。

如图3所示，进一步地，5V过压保护电路还包括防反接电路，防反接电路包括电阻R14和R15，二极管D7、D8和D11，MOS管Q6，具体地，R14一端接输入端UA，即接USB接口vcc引脚后连接Q6漏极，Q6源极连接D8负极后连接5V过压保护电路输入端UB，Q6源极、漏极还分别连接D11负极和正极，R14另一端接D7负极，D7负极接地，Q6栅极连接D8正极后连接R15一端，R15另一端接地。上述电路设计使得在人工操作出现失误导致USB接口反接的情况下能测试出来且切断电路，避免烧坏电子元件。

如图4所示，接口电路输出端UD连接有3.3V过压保护电路，3.3V过压保护电路包括电阻R7、R8、R9和R10，二极管D5和D10，三极管Q4和MOS管Q5，具体地，R7一端连接接口电路输出端UD后连接Q4发射极，R7另一端连接R8一端后连接D5负极，D5正极接地，R8另一端连接Q4基极，Q4发射极连接Q5源极，Q4集电极连接Q5栅极后连接R9一端，R9另一端接地，Q5漏极连接R10一端后连接3.3V过压保护电路输出端UE，即后续电路，Q5源极、漏极还分别连接D10负极和正极，R10另一端接地。上述电路设计使得在接口电路输出端电压超过3.3V时能自动切断电路，断开与主控芯片和存储芯片的连接，保证主控芯片和存储芯片不会受到损坏。此电路具有较高灵敏性，同时电路结构简单，功耗小。

工作步骤如下：U盘连接电脑的USB接口负责信号和数据的传输同时输出电压为U盘工作提供电源，首先5V过压保护电路在USB输出电压超过5V时切断电路，保证后续电路在安全电压下工作，然后接口电路对输出电压进行降压滤波，输出适合主控芯片和存储芯片工作的电压，最后3.3V过压保护电路在接口电路输出电压超过3.3V时切断电路，保证主控芯片和存储芯片在安全电压下工作，主控芯片根据USB接口传输的信号来控制存储芯片的读写操作。

上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。