一种电子设备、接口模块及其充电过压保护电路的制作方法

文档序号:12516580阅读:316来源:国知局

本实用新型涉及电子设备的技术领域,尤其涉及一种电子设备、接口模块及其充电过压保护电路。



背景技术:

手机、平板电脑等通讯终端的使用越来越普及,在现实生活中,却很少有人随时携带原装充电器。现有技术中,各品牌充电器的种类多样、性能参差不齐,而且一些国家和地区的市电电压不稳,充电环境非常复杂,甚至在印度等国家有利用地摊专门给手机充电的营业模式,导致手机等产品必须承受各类充电器兼容性和浪涌冲击的考验。现很多运营商开始提高充电接口的浪涌测试标准,比如有些手机制造商针对自身的手机性能在充电口除了增加抗浪涌的大电流TVS管(Transient Voltage Suppressor,瞬态抑制二极管)外,还会根据部分厂商的强制要求增加OVP(Over Voltage Protection过电压保护)电路,而目前手机包含有OVP电路的电压保护芯片虽占空间较小,但结构复杂,价格较高,使用也不灵活。



技术实现要素:

本实用新型提供一种电子设备、接口模块及其充电过压保护电路,以解决现有技术中手机包含有OVP电路的电压保护芯片结构复杂,价格较高,使用也不灵活等技术问题。

为解决上述技术问题,本实用新型采用一种技术方案:提供一种充电过压保护电路,其包括信号输入端(a)、PNP三极管(Q1)、PMOS管(Q2)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)以及信号输出端(b),所述PNP三极管(Q1)的发射极连接所述信号输入端(a),所述PNP三极管(Q1)的发射极和基极之间连接有依次串联的第一电阻(R1)和所述第二电阻(R2),所述第一电阻(R1)和所述第二电阻(R2)的连接点(c)与PMOS管(Q2)的源极相连接,所述PMOS管(Q2)的漏极连接所述信号输出端(b),所述PNP三极管(Q1)的基极还通过第三电阻(R3)接地,所述PNP三极管(Q1)的集电极与地之间连接有依次串联的第四电阻(R4)和第五电阻(R5),所述第四电阻(R4)和第五电阻(R5)的连接点(d)与所述PMOS管(Q2)的栅极相连接,其中:

当信号输入端的电压未超出电压上限时,该信号输入端的电压通过所述第二电阻(R2)和所述第三电阻(R3)分压后加载于所述PNP三极管(Q1)的基极,以令所述PNP三极管(Q1)呈关闭状态,所述PMOS管(Q2)因栅极呈低电平而导通,所述信号输入端的电压依次通过第一电阻(R1)和PMOS管(Q2)而传输至信号输出端(b);

当信号输入端电压超出电压上限时,所述PNP三极管(Q1)因其发射极电压升高而导通,该信号输入端(a)的电压经所述第四电阻(R4)和第五电阻(R5)分压后加载于PMOS管(Q2)的栅极,所述PMOS管(Q2)关闭而令信号输出端无电压输出。

在某些实施方式中,所述PMOS管(Q2)的漏极与PNP三极管(Q1)的基极之间连接有正反馈电阻(R6),所述正反馈电阻(R6)用于:

当信号输入端电压未超出电压上限时,将信号输出端的高电平反馈至PNP三极管(Q1)的基极,以令PNP三极管(Q1)保持在关闭状态;

当信号输入端(a)的电压超出电压上限时,将信号输出端(b)的低电平反馈至PNP三极管(Q1)的基极,并将PNP三极管(Q1)的基极电位拉低,以令所述PNP三极管(Q1)导通。

在某些实施方式中,所述PMOS管(Q2)的源极与地之间连接有充电电容(C1),所述充电电容(C1)用于当信号输入端(a)接入高压突发脉冲时开始充电,以令第一电阻(R1)上产生瞬时大电流脉冲,直至第一电阻(R1)承载的电压大于PNP三极管(Q1)的导通电压时,驱使PNP三极管(Q1)迅速导通,以令PMOS管(Q2)迅速关闭。

在某些实施方式中,所述PMOS管(Q2)的源极与地之间连接有浪涌保护管(D1)。

在某些实施方式中,所述浪涌保护管(D1)为TVS管。

在某些实施方式中,所述PMOS管(Q2)为增强型PMOS管(Q2)。

在某些实施方式中,所述PNP三极管(Q1)与所述PMOS管(Q2)集成于一芯片中。

在某些实施方式中,所述充电过压保护电路集成于一芯片中。

为解决上述技术问题,本实用新型采用另一种技术方案:提供一种接口模块,所述接口模块包括所述上述的充电过压保护电路。

为解决上述技术问题,本实用新型采用另一种技术方案:提供一种电子设备,所述电子设备包上述的接口模块。

本实用新型有益效果是:区别于现有技术,本实用新型提供一种电子设备、接口模块及其充电过压保护电路,在充电过压保护电路中,当充电器输出正常的充电电压时,信号输入端电压未超出电压上限,此时的PNP三极管呈关闭状态,PMOS管呈导通状态,信号输出端向电子设备提供正常的充电电压;当充电器的输出电压超出电压上限时,PNP三极管导通以令PMOS管关闭,信号输出端无电压输出。通过上述电路连接,使得充电保护电路的信号输出端电压保持在预设的安全范围内。本实用新型的充电过压保护电路只需一个PNP三极管和一个PMOS管便可实现电压保护,结构简单、成本低廉,并且可靠性好。相应地,具有上述充电过压保护电路的电子设备、接口模块也同样具有上述效果。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式,本实用新型的其它特征及优点将变得更加明显。

图1是本实用新型充电过压保护电路的连接示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而,示例实施方式能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反,提供这些实施方式使得本实用新型将全面和完整,并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。为了方便或清楚,可能夸大、省略或示意地示出在附图中所示的每层的厚度和大小、以及示意地示出相关元件的数量。另外,元件的大小不完全反映实际大小,以及相关元件的数量不完全反应实际数量。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构。

此外,所描述的特征、结构可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中,提供许多具体细节从而给出对本实用新型的实施方式的充分理解。然而,本领域技术人员应意识到,没有该特定细节中的一个或更多,或者采用其它的结构、组元等,也可以实践本实用新型的技术方案。在其它情况下,不详细示出或描述公知结构或者操作以避免模糊本实用新型。

在本实用新型的描述中,需要理解的是:“多个”包括两个和两个以上,除非另有明确具体的限定。各元件名称中出现的“第一”、“第二”等词语并不是限定元件出现的先后顺序,而是为方便元件命名,清楚区分各元件,使得描述更简洁。

请参阅图1,图1是本实用新型充电过压保护电路的连接示意图。本实用新型的充电过压保护电路包括信号输入端a、PNP三极管Q1、PMOS管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5以及信号输出端b。

信号输入端a用于连接充电器,PNP管Q1的发射极连接于信号输入端a,PNP管Q1的发射极和基极之间连接有依次串联的第一电阻R1和第二电阻R2,第一电阻R1和第二电阻R2的连接点c与PMOS管Q2的源极相连接,信号输出端b用于连接后级的充电电路,PMOS管Q2的漏极与信号输出端b连接以向对后级充电电路提供充电电压,PNP管Q1的基极还通过第三电阻R3接地,PNP管Q1的集电极与地之间连接有依次串联的第四电阻R4和第五电阻R5,第四电阻R4和第五电阻R5的连接点d与PMOS管Q2的栅极相连接。

通过上述的元件连接方式,当信号输入端a的电压未超出电压上限时,该信号输入端a的电压通过第二电阻R2和第三电阻R3分压后加载于PNP管Q1的基极,以令PNP管Q1呈关闭状态,PMOS管Q2因栅极呈低电平而导通,信号输入端a电压依次通过第一电阻R1和PMOS管Q2而传输至信号输出端b。当信号输入端a电压超出电压上限时,PNP管Q1因其发射极电压升高而导通,该信号输入端a电压经第四电阻R4和第五电阻R5分压后加载于PMOS管Q2的栅极,PMOS管Q2关闭而令信号输出端b无电压输出。

上述充电保护电路中,当充电器输出正常的充电电压时,信号输入端a电压未超出电压上限,此时的PNP管Q1呈关闭状态,PMOS管Q2呈导通状态,信号输出端b向电子设备提供正常的充电电压;当充电器的输出电压超出电压上限时,PNP管Q1导通以令PMOS管Q2关闭,信号输出端b无电压输出。

通过上述电路连接,使得充电保护电路的信号输出端b输出的电压保持在预设的安全范围内。本实用新型的充电过压保护电路只需一个PNP三极管和一个PMOS管便可实现电压保护,结构简单、成本低廉,并且可靠性好。

作为一种优选方式,进一步地,本实用新型的充电保护电路还包括正反馈电阻R6。正反馈电阻R6连接于PMOS管Q2的漏极与PNP管Q1的基极之间,该正反馈电阻R6用于:

当信号输入端a电压未超出电压上限时,将信号输出端b的高电平反馈至PNP管Q1的基极,以令PNP管Q1保持在关闭状态;

当信号输入端a电压超出电压上限时,将信号输出端(b)的低电平反馈至PNP三极管(Q1)的基极,并将PNP三极管(Q1)的基极电位拉低,以令PNP管Q1导通。具体地,当信号输入端a电压超出电压上限时,第二电阻R2的分压增大使得PNP管Q1导通,同时第五电阻R5上电压升高使PMOS管Q2阻抗增大,从而使信号输出端b电压降低(即变成低电平),反馈电阻R6将输出端b的低电平反馈至PNP三极管Q1,将PNP三极管Q1的基极电位拉低,使得PNP三极管Q1迅速导通,最终使PMOS管Q2快速关闭并保持。

在上述正反馈电阻R6的作用下,大大提高了充电保护电路的反应速度,使得充电过压保护电路能够快速响应。

进一步地,本实用新型的充电保护电路还包括充电电容C1,PMOS管Q2的源极与地之间,充电电容C1用于当信号输入端a接入高压突发脉冲时开始充电,以令第一电阻R1上产生瞬时大电流脉冲,直至第一电阻R1承载的电压大于PNP管Q1的导通电压时,驱使PNP管Q1迅速导通,以令PMOS管Q2迅速关闭。在充电电容C1的作用下,能够较好地对PMOS管Q2乃至后级电路形成有效保护。

进一步地,本实用新型的充电保护电路还包括浪涌保护管D1,PMOS管Q2的源极与地之间。进一步地,浪涌保护管D1可以为TVS管,该浪涌保护管D1可以对充电电压传输回路进行瞬态电压保护,进而提高充电过压保护电路的可靠性。

本实用新型的PNP三极管(Q1)与PMOS管(Q2)可以集成于一芯片中。在其它实施例中,上述的充电过压保护电路也可以全部集成于一芯片中。上述的信号输入端a输入的电压可以为USB电压。PMOS管(Q2)优选为增强型PMOS管(Q2)。

本实用新型还提供一种接口模块,其包括上述的充电过压保护电路。

本实用新型还提供一种电子设备,其包括上述的接口模块。该电子设备如为移动电话、平板电脑、遥控装置、智能门锁、穿戴式设备、智能钱包等各种智能设备。

本实用新型的充电过压保护电路,其采用一个PMOS场效应管和一个PNP三极管组成了简单而具有多重保护的充电过压保护电路,不仅成本低、动作电压一致性好,而且利用正反馈支路可加速开关动作,从而对后级充电电路和系统形成有效保护。相应地,具有上述充电过压保护电路的电子设备、接口模块也同样具有上述效果。

以上仅为本方法的优选实施例,并非因此限制本方法的专利范围,凡是利用本方法说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本方法的专利保护范围内。

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