专利名称：一种usb接口的电流保护电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电流保护电路，尤其涉及USB接口的回流保护电路。
背景技术：
USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)作为一个外部总线标准，越来越广泛地使用于各种电子设备，例如，计算机外围设备中的鼠标、键盘、视频摄像头，录音笔，数码相机，智能手机，MP3和MP4等等。之所以USB接口得到大量应用，主要是在于其即插即用和热插拔功能，且携带方便以及接口标准统一。然而，当前的USB外接设备种类繁多，既包括无源设备也包括有源设备，详细来说，无源设备自身并没有供电电源，来自主机的工作电压通过USB接口为该无源设备供电； 而有源设备内部自带USB供电电源，在设备主机未上电的情况下，因该外接的USB供电电源与主机电性连接，很可能会将电流倒灌至主机从而形成回流现象，在电流较大时还容易烧坏主机。有鉴于此，对于USB接口来说，旨在设计一种使用更加安全的USB接口保护电路， 就成为业内技术人员需要解决的一项课题。
发明内容
针对现有技术中USB接口的电流保护电路在使用时所存在的上述缺陷，本发明提供了一种新型的电流保护电路，以有效解决USB接口中外部电流倒灌的问题。依据本发明的一个方面，提供了一种USB接口的电流保护电路，用于一电子设备， 该USB接口插设一 USB设备，该USB接口的电流保护电路包括回流保护单元，具有控制端，电性连接该电子设备的第一工作电压；输入端，电性连接该电子设备的第二工作电压；以及输出端，用于输出该第二工作电压；其中，当所述第一工作电压存在时，所述回流保护单元的输入端与输出端电性导通，该电子设备向该USB设备供电；当所述第一工作电压不存在时，所述回流保护单元的输入端与输出端电性隔离，该电子设备停止向该USB设备供电且该电子设备与该USB设备间电性隔离。优选地，所述回流保护单元包括一 MOS管，该MOS管的栅极连接该回流保护单元的控制端，该MOS管的源极连接该回流保护单元的输入端，以及该MOS管的漏极连接该回流保护单元的输出端。在一实施例中，所述回流保护单元具有多个输入接脚，所述输入接脚彼此并联后作为所述回流保护单元的输入端，电性连接至所述电子设备的第二工作电压。在另一实施例中，所述回流保护单元具有多个输出接脚，所述输出接脚彼此并联后作为所述回流保护单元的输出端，用于输出所述第二工作电压。在又一实施例中，所述回流保护单元还包括一个二极管，所述二极管的阳极电性连接至所述回流保护单元的输入端且所述二极管的阴极电性连接至所述回流保护单元的输出端。优选地，所述第一工作电压为12V，以及所述第二工作电压为5V。优选地，所述回流保护单元的输入端与所述电子设备的接地电压之间包括一滤波电容。优选地，所述USB接口的电流保护电路还包括一过流保护单元，所述过流保护单元包括第一输入端子，电性连接至所述回流保护单元的输出端；多个第一输出端子，每一第一输出端子用于提供两路USB接口的供电电源；以及多个第二输出端子，每一第二输出端子用于输出一过流保护信号。在一实施例中，所述过流保护单元的第一输入端子与每一第一输出端子之间包括一电感元件。在另一实施例中，所述过流保护单元的每一第一输出端子与所述电子设备的接地电压之间包括串联连接的一第一电阻和一第二电阻，并且其串联节点电性连接至对应的第二输出端子。采用本发明中USB接口的电流保护电路，设置回流保护单元，通过开机时的第一工作电压来控制USB设备与电子设备内部第二工作电压之间的电流通路，从而避免电子设备未开机时该USB设备的电流倒灌。此外，该回流保护单元的输出端提供了足够大的电流驱动，可以使过流保护模块的每一电源输出端子为两路USB接口提供电源，节约了设计成本。
读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式
以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中，图1示出现有技术中针对USB接口的电流保护电路的原理图；图2示出依据本发明的一优选实施例，用于USB接口的电流保护电路的原理图；图3说明如图2所示的USB接口的电流保护电路中回流保护单元的一示意性实施例的电路连接示意图；以及图4说明如图2所示的USB接口的电流保护电路中过流保护单元的电路连接示意图。
具体实施例方式下面参照附图，对本发明的具体实施方式
进行详细描述。在下文展开描述之前，本领域的普通技术人员应当理解，多个附图中的双向箭头仅仅只是为了说明信号传输的方向性，而不并代表具体的电路结构连接关系。图1示出现有技术中针对USB接口的电流保护电路的原理图。参照图1，在电子设备10和外接USB设备14之间，针对USB接口设计了一电流保护电路12 (如图1虚线框所示)，该电流保护电路 12主要包括过流保护单元123。概括来说，当外接USB设备14插入USB接口以电性连接至电子设备10时，如果电路中的电流数值超过该USB接口的标准值，则过流保护单元123输出过流信号，使系统对当前的电子设备10和/或外接USB设备提供过流保护。一般来说，过流保护单元123往往是通过采集电路中某一节点的电压数值，并根据该电压数值来判断是否确实存在电流过流的情形，例如，利用多个电阻串联连接后的节点电压。因而，无论电子设备10是否处于开机状态，外接USB设备14均可以利用过流保护单元123电性耦合至电子设备10，容易知晓的是，当前的USB外接设备种类繁多，既包括无源设备也包括有源设备，尤其考虑有源设备，其内部自带USB供电电源，在电子设备10未开机(未上电)的情况下，外部USB设备14产生的电流很可能会倒灌入电子设备10从而形成回流现象。在电流较大时，该倒灌电流还可能会烧坏该电子设备10。出于上述目的，当电子设备未开机时，如何避免插入的USB外接设备电流倒灌，是相关技术人员需要研究的课题之一。图2示出依据本发明的一优选实施例，用于USB接口的电流保护电路的原理图，以及图3进一步说明如图2所示的USB接口的电流保护电路中回流保护单元的一示意性实施例的电路连接示意图。在此需要说明的是，本发明的电流保护电路可以包括过流保护单元， 但是该过流保护单元并不是必须的。此外，当该电流保护电路包括过流保护单元时，其可以设置与现有技术的电路结构相同，因而下文中着重结合回流保护单元来阐述该电流保护电路。此外，只是简要地通过图4来示意性地说明其中的过流保护电路，以便于描述简洁。结合图2和图3，在一优选实施例中，电子设备10和外接USB设备14之间，本发明的电流保护电路13包括回流保护单元131和过流保护单元133。相比于图1，该电流保护电路13在保留过流保护单元133的同时，还额外添加了回流保护单元131。通过回流保护单元131的控制功能，来解决外接USB设备通过USB接口将电流倒灌入电子设备的这一技术问题。在一实施例中，该回流保护单元131包括一 MOS管，该MOS管的栅极连接该回流保护单元131的控制端，该MOS管的源极连接该回流保护单元131的输入端，以及该MOS管的漏极连接该回流保护单元131的输出端，然而，可以实现相同或类似功能的其它电子元件电路或组合电路都可以用作本发明的回流保护单元，这些回流保护单元的变更和替换均在本发明公开的范围内。以集成芯片FDS8878为例，回流保护单元131包括控制端1312、输入端1314和输出端1316，其中，控制端1312电性连接至电子设备10的第一工作电压端，该第一工作电压端只在电子设备10开机时提供第一工作电压。也就是说，当电子设备10开机时，第一工作电压端的电性电压为第一工作电压，控制端1312也呈现第一工作电压；而当电子设备10关机时，第一工作电压端的电性电压为0V，控制端1312并没有加载任何电压。输入端1314电性连接至电子设备10的第二工作电压端，该第二工作电压端在通常情况下提供USB设备的工作电压，例如，第二工作电压端为直流5V电源。此外，输出端1316用来输出一该第二工作电压。从图 3 可知，FDS8878 内部结构主要为一 MOSFET (Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)，控制端1312连接至该MOSFET的栅极，输入端1314通过多个输入接脚连接至MOSFET的源极，而输出端1316通过多个输出接脚连接至MOSFET的漏极。如此一来，当控制端1312所连接的第一工作电压端存在第一工作电压(例如12V) 时，该回流保护单元131的输入端1314与输出端1316电性导通，由输出端1316输出USB 电源电压信号。相反地，当控制端1312所连接的第一工作电压端不存在第一工作电压时， 该回流保护单元131的输入端1314与输出端1316保持电性隔离，该电子设备10停止向该 USB设备14供电且该电子设备10与该USB设备14间电性隔离。因而，即使在电子设备未
5开机的情形下，USB外接设备所产生的电流并不会倒灌。在一实施例中，回流保护单元131 具有多个输入接脚，这些输入接脚彼此并联后作为输入端1314，电性连接至电子设备10的第二工作电压端。在另一实施例中，回流保护单元131具有多个输出接脚，这些输出接脚彼此并联后作为输出端1316，用于输出该第二工作电压。此外，回流保护单元131还包括一个二极管，该二极管的阳极电性连接至输入端1314且阴极电性连接至输出端1316，以二极管的单向性来控制输入端1314与输出端1316之间的电流流向。在另一实施例中，回流保护单元131的输入端1314与电子设备10的接地电压端之间包括一滤波电容Cl，以消除电压信号中的噪声和干扰。图4说明如图2所示的USB接口的电流保护电路中过流保护单元的电路连接示意图。参照图4，过流保护单元133包括输入端子1316、第一输出端子OUTl和0UT2以及第二输出端子OCl和0C2。其中，输入端子电性连接至回流保护单元131的输出端，因而可以使用相同的附图标记1316。第一输出端子OUTl和0UT2分别提供两路USB接口的供电电源， 即OUTl提供两路供电电源，0UT2提供两外两路供电电源。此外，第二输出端子OCl和0C2 用来输出过流保护信号，对应地，OCl为OUTl所控制的两路USB接口提供过流信号，而0C2 为0UT2所控制的两路USB接口提供过流信号。在一实施例中，过流保护单元133主要由电感Ll和L2、电阻Rl 1、R12、R21和R22构成，具体地，电感Ll和L2的一端连接至输入端子 1316，另一端连接至输出端子OUTl和0UT2。电阻Rll和R12之间的串联节点电性连接至输出端子0C1，电阻R21和R22之间的串联节点电性连接至输出端子0C2。采用本发明的电流保护电路，设置回流保护单元，通过开机时的第一工作电压来控制USB设备与电子设备内部第二工作电压之间的电流通路，从而避免电子设备未开机时该USB设备的电流倒灌。此外，该回流保护单元的输出端提供了足够大的电流驱动，可以使过流保护模块的每一电源输出端子为两路USB接口提供电源，节约了设计成本。上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式
。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式
作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。
权利要求
1.一种USB接口的电流保护电路，用于一电子设备，该USB接口插设一 USB设备，其特征在于，所述USB接口的电流保护电路包括回流保护单元，具有控制端，电性连接该电子设备的第一工作电压；输入端，电性连接该电子设备的第二工作电压；以及输出端，用于输出该第二工作电压；其中，当所述第一工作电压存在时，所述回流保护单元的输入端与输出端电性导通，该电子设备向该USB设备供电；当所述第一工作电压不存在时，所述回流保护单元的输入端与输出端电性隔离，该电子设备停止向该USB设备供电且该电子设备与该USB设备间电性隔1 °
2.如权利要求1所述的USB接口的电流保护电路，其特征在于，所述回流保护单元包括一 MOS管，该MOS管的栅极连接该回流保护单元的控制端，该MOS管的源极连接该回流保护单元的输入端，以及该MOS管的漏极连接该回流保护单元的输出端。
3.如权利要求2所述的USB接口的电流保护电路，其特征在于，所述回流保护单元具有多个输入接脚，所述输入接脚彼此并联后作为所述回流保护单元的输入端，电性连接至所述电子设备的第二工作电压。
4.如权利要求2所述的USB接口的电流保护电路，其特征在于，所述回流保护单元具有多个输出接脚，所述输出接脚彼此并联后作为所述回流保护单元的输出端，用于输出所述第二工作电压。
5.如权利要求2所述的USB接口的电流保护电路，其特征在于，所述回流保护单元还包括一个二极管，所述二极管的阳极电性连接至所述回流保护单元的输入端且所述二极管的阴极电性连接至所述回流保护单元的输出端。
6.如权利要求1所述的USB接口的电流保护电路，其特征在于，所述第一工作电压为 12V,以及所述第二工作电压为5V。
7.如权利要求1所述的USB接口的电流保护电路，其特征在于，所述回流保护单元的输入端与所述电子设备的接地电压之间包括一滤波电容。
8.如权利要求1所述的USB接口的电流保护电路，其特征在于，所述USB接口的电流保护电路还包括一过流保护单元，所述过流保护单元包括第一输入端子，电性连接至所述回流保护单元的输出端；多个第一输出端子，每一第一输出端子用于提供两路USB接口的供电电源；以及多个第二输出端子，每一第二输出端子用于输出一过流保护信号。
9.如权利要求8所述的USB接口的电流保护电路，其特征在于，所述过流保护单元的第一输入端子与每一第一输出端子之间包括一电感元件。
10.如权利要求8所述的USB接口的电流保护电路，其特征在于，所述过流保护单元的每一第一输出端子与所述电子设备的接地电压之间包括串联连接的一第一电阻和一第二电阻，并且其串联节点电性连接至对应的第二输出端子。
全文摘要
本发明提供了一种USB接口的电流保护电路，用于电子设备，该USB接口插设USB设备，包括回流保护单元，具有控制端，电性连接该电子设备的第一工作电压；输入端，电性连接该电子设备的第二工作电压；以及输出端，用于输出该第二工作电压；其中，当第一工作电压存在时，回流保护单元的输入端与输出端电性导通，该电子设备向该USB设备供电；当第一工作电压不存在时，回流保护单元的输入端与输出端电性隔离，该电子设备停止向该USB设备供电。采用本发明的电流保护电路，设置回流保护单元，通过开机时的第一工作电压来控制USB设备与电子设备内部第二工作电压之间的电流通路，从而避免电子设备未开机时该USB设备的电流倒灌。
文档编号H02H9/02GK102480125SQ20101055788
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者方兰兰 申请人:英业达股份有限公司