专利名称：终端充电保护电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子领域，特别是涉及一种终端充电保护电路。
背景技术：
随着通信技术的发展以及手机的逐渐普及，手机的充电方式越来越多。一个手机可能同时支持多种充电方式，例如，通过充电器充电、通过通用串行总线(UniversalSerial BUS，简称为USB)端口充电、座充充电 、车载充电器充电等。为了方便设计，降低成本，一些手机将诸多充电端口设计为一个复用端口(例如，USB 口)，手机只需要通过一根电源线(例如，USB线)，即可实现对若干充电源的兼容。在这种方式下，由于不同的充电方式都采用同一端口，容易将该充电端口损坏，而且有时使用起来不是很方便，特别在使用是座充及车载充电器的时候。因此在多数的手机中，还是将车载充电端口、座充端口与USB端口分开设计，提高产品的质量及用户体验。当同一部手机有两个充电端口时，会存在以下问题I、如果两个充电端电压不同，会导致充电器之间存在电流倒灌或互灌的问题；2、当充电源正、负极性接反时，充电保护电路不能自动保护手机而使其损坏。为解决上述问题，现有技术通常采用在各充电通路上串联二极管，图I是现有技术中防倒灌电路的示意图，如图I所示，其中USB_VBUS_C0N为接充电器或电脑时的充电端口，CARKI T_CHG为车载充电端口，VCHG为终端内部充电端，如图I所示的充电保护电路利用二极管的单向导通性来实现防止电流倒灌及充电源正负反插时的保护功能。上述方案存在以下技术问题1、二极管导通时因压降的存在使得在某种场合下手机电池电压存在充不满的问题。例如手机外部通过USB充电端充电，其范围为4. 75V
5.25V。假设二极管压降为O. 3V，则实际到基带芯片的充电电压VaieStASVNtgSVt5而电池特性要求，电池要充满，Vaffi最小电压为Vmxsa+0. 5V，其中，Vma■为电池充满时的电压值(典型值为4. 2V)，S卩，要求Vaffi必须大于4. 7V。因此二极管压降的存在使得USB充电端电压低于5V时电池不能充满，影响电池的使用寿命。2、二极管的反向漏电流较大，如果外源接反时，二极管反向压差太大而使反向漏电流过大，将导致损坏外部充电器。3、二极管上压降的存在，使在充电的过程中，自身损耗较大，充电效率降低。
实用新型内容本实用新型提供一种终端充电保护电路，以防止终端和充电器之间电流倒灌、以及预防充电电源反插时将终端损坏。本实用新型提供一种终端充电保护电路，包括第一 P型金属氧化物半导体场效应(Positive Channel Metal OxideSemiconductor,简称为PMOS)晶体管的漏极连接第一充电端口，第一 PMOS晶体管的衬底连接至第一PMOS晶体管的源极，该源极连接终端内部充电端，第一PMOS晶体管的栅极连接至第二充电端口；[0008]第二 PMOS晶体管的漏极连接第二充电端口，第二 PMOS晶体管的衬底连接至第二PMOS的源极，该源极连接终端内部充电端，第二 PMOS晶体管的栅极连接至第一充电端口 ；第一充电端口连接至第一电阻的一端，第一电阻的另一端接地，第二充电端口连接至第二电阻的一端，第二电阻的另一端接地，终端内部充电端连接至第三电阻的一端，第三电阻的另一端接地。优选地，第一 PMOS晶体管的栅极通过第四电阻连接至第二充电端口。优选地，第二 PMOS晶体管的栅极通过第五电阻连接至第一充电端口。优选地，第一充电端口为以下之一通用串行总线USB充电端口、车载充电端口、充电器充电端口。优选地，第二充电端口为以下之一通用串行总线USB充电端口、车载充电端口、充电器充电端口。本实用新型有益效果如下通过采用PMOS管代替二极管，解决了现有技术中终端的不同充电电源之间电流倒灌、以及充电电源反插的问题，能够保证在终端有多个充电电源充电时无电流倒灌现象，在电源反插时终端可进行自我保护，此外，还使得终端电池在各种充电源下都能够充满电量，增强了终端充电的安全性，增加了电池的使用寿命及用户体验度，提高了产品的市场竞争力。
图I是现有技术中防倒灌电路的示意图；图2是本实用新型实施例的终端充电保护电路的结构示意图；图3是本实用新型实施例的终端充电保护电路的优选结构示意图。
具体实施方式
为了解决现有技术中终端和充电器之间电流倒灌、以及充电电源反插的问题，本实用新型提供了一种终端充电保护电路，
以下结合附图以及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型。根据本实用新型的实施例，提供了一种终端充电保护电路，图2是本实用新型实施例的终端充电保护电路的结构示意图，如图2所示，根据本实用新型实施例的终端充电保护电路包括第一 PMOS晶体管20、第一充电端口 21、终端内部充电端22、第二充电端口23、第二 PMOS晶体管24、第一电阻25、第二电阻26、以及第三电阻27，其中，第一 PMOS晶体管20中包括寄生第一体二极管、第二 PMOS晶体管24中包括寄生第二体二极管，以下对本实用新型实施例的各个模块进行详细的说明。 具体地，第一 PMOS晶体管20的漏极连接第一充电端口 21，第一 PMOS晶体管20的衬底连接至第一 PMOS晶体管20的源极，该源极连接终端内部充电端22，第一 PMOS晶体管20的栅极连接至第二充电端口 23 ；优选地，第一 PMOS晶体管20的栅极可以通过第四电阻连接至第二充电端口 23，第四电阻的作用是保护第一 PMOS晶体管20的栅极。[0023]第二 PMOS晶体管24的漏极连接第二充电端口 23，第二 PMOS晶体管24的衬底连接至第二 PMOS的源极，该源极连接终端内部充电端22，第二 PMOS晶体管24的栅极连接至第一充电端口 21 ；优选地，第二 PMOS晶体管24的栅极可以通过第五电阻连接至第一充电端口 21，第五电阻的作用是保护第二 PMOS晶体管24的栅极。第一充电端口 21连接至第一电阻25的一端,第一电阻25的另一端接地,第二充电端口 23连接至第二电阻26的一端，第二电阻26的另一端接地，终端内部充电端22连接至第三电阻27的一端，第三电阻27的另一端接地。需要说明的是，第一充电端口 21可以为通用串行总线USB充电端口、车载充电端口、充电器充电端口等充电端口。第二充电端口 23可以为通用串行总线USB充电端口、车载充电端口、充电器充电端口等充电端口。需要说明的是，上述终端充电保护电路的终端可以是任何需要2个端口进行充电的终端。下面以手机为例，对本实用新型上述技术方案进行举例说明。在手机的两个充电端分别加入一个PMOS管，利用其导通时源端与漏端压降几乎为O的特性，使手机内部充电信号VCHG电压与外部充电源输出的电压相等，实现将电池充满。其中一个PMOS管的导通与关断由另一个充电端电压控制，并保证两个PMOS的寄生二极管为背靠背状态，防止PMOS关闭时出现两个充电端口电流反灌，以及外部电源反插时，具有自身保护功能，图3是本实用新型实施例的终端充电保护电路的优选结构示意图，如图3所示，USB_VBUS_C0N为接充电器或电脑时的充电端口，CARKIT_CHG为车载充电端口，VCHG为手机内部充电端。PMOSl和PM0S2为2个PMOS管，R1、R2、R3、R4、R5为电阻，D3、D4分别为PMOSl和PM0S2的寄生二极管。PMOSl和PM0S2衬底电位都连接VCHG，则其寄生二极管D3、D4处于背靠背状态。PMOSl的栅极通过R3连至CARKIT_CHG，PM0S2的栅极通过R2连至USB_VBUS_C0N。充电保护分以下几种情况1，当只插入充电器或电脑时，将PMOSl开关导通而使USB_VBUS_C0N电压传至VCHG端，且二者电压几乎相等(压降较小)，从而保证电池可以充满；此时使PM0S2开关断开，USB_VBUS_C0N与CARKIT_CHG之间没有通路，从而没有电流的倒灌；情况2，当只插入车载充电器CARKIT_CHG时，将PM0S2开关导通而使CARKIT_CHG电压传至VCHG端，且二者电压几乎相等，保证电池可以充满；此时PMOSl开关断开，USB_VBUS_C0N与CARKIT_CHG之间也没有通路，从而没有电流的倒灌；情况3，当两种充电端都插上时，将两个PMOS同时关闭，两个充电端通过PMOS寄生二极管对电池进行充电，两个二极管处于背靠背状态，也能防止USB_VBUS_C0N与CARKIT_CHG之间的电流互灌，此时通常不能保证电池充满，在手机说明书上应加以说明。同样，当外部充电端之一出现反插时，将PMOS断开从而使负电压不能传输至内部VCHG端，从而实现对手机充电电源反插时的保护。需要说明的是，不允许外部两个充电端均反插，这种情况不能实现对手机的保护，在实际应用中，手机用户说明书上需要对此进行说明。本实用新型采用PMOS管代替现有方案中的二极管，在保持原有防充电电源反插和电流互灌功能的同时，减小了原来二极管上面的压降，保证在各种情况下手机电池可以充满，同时减小了二极管自身的 功率损耗，提高了充电的效率；而且采用PMOS管，当栅源电压差Vgs为O时,漏电流为nA级，比二极管反向漏电流(一般为200uA)更小,更能保护充电器的安全。以下以手机为例对本实用新型实施例的终端充电保护电路防倒灌工作过程和防电源反插工作过程进一步进行详细说明。I、防倒灌工作过程当USB_VBUS_C0N接充电器或电脑(手机不插入车载充电器)时，PMOSI的栅极为CARKIT_CHG (被R3、R4下拉至GND)，PMOSl导通，进行充电，此时PM0S2栅极为USB_VBUS_C0N电压，从而使其关断，并且其寄生二极管也反向截止，避免了 USB_VBUS_C0N倒灌至CARKIT_CHG，而且VCHG电压与USB_VBUS_C0N几乎相等，保证电池可以充满；同理，CARKIT_CHG端进行充电(手机不插入充电器或电脑)时，PMOSl关断，PM0S2导通，D3反向截止，也能防止CARKIT_CHG电流倒灌至USB_VBUS_C0N ；VCHG电压几乎等于CARKIT_CHG，也可保证电池可以充满；当两个端口同时插上且USB_VBUS_C0N和CARJIT_CHG电压相等或相近(两者电压之差绝对值小于MOS管的阈值电压)时，PMOSl和PM0S2同时关断，但寄生二极管D3和D4正向导通，两端可同时进行充电。若二者之一的电压小于(VMAXSEL+0. 5+0. 7)V，则不能保证电池充满，手机说明书上应指明这点，并建议用户不要经常使用这种方式。当两个端口同时插上，USB_VBUS_C0N和CARKIT_CHG电压不相等且两者压差的绝对值大于MOS管的阈值电压时，电压较高的一端对应的PMOS管导通，并进行充电例如，USB_VBUS_C0N电压较高，PMOSl导通，PM0S2不导通，从而防止电流从USB_VBUS_C0N流向CATKIT_CHG ；CARKIT_CHG电压较高，PMOSl不导通，PM0S2导通，从而防止电流从CARKIT_CHG流向USB_VBUS_C0N。表I为防倒灌验证结果。表I
权利要求1.一种终端充电保护电路，其特征在于，包括 第一 P型金属氧化物半导体场效应PMOS晶体管的漏极连接所述第一充电端口，所述第一 PMOS晶体管的衬底连接至所述第一 PMOS晶体管的源极，该源极连接所述终端内部充电端，所述第一 PMOS晶体管的栅极连接至所述第二充电端口 ； 第二 PMOS晶体管的漏极连接所述第二充电端口，所述第二 PMOS晶体管的衬底连接至所述第二PMOS的源极，该源极连接所述终端内部充电端，所述第二PMOS晶体管的栅极连接至所述第一充电端口； 所述第一充电端口连接至第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端接地，所述第二充电端口连接至第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端接地，所述终端内部充电端连接至第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端接地。
2.如权利要求I所述的终端充电保护电路，其特征在于，所述第一PMOS晶体管的栅极通过第四电阻连接至所述第二充电端口。
3.如权利要求I所述的终端充电保护电路，其特征在于，所述第二PMOS晶体管的栅极通过第五电阻连接至所述第一充电端口。
4.如权利要求I所述的终端充电保护电路，其特征在于，所述第一充电端口为以下之一通用串行总线USB充电端口、车载充电端口、充电器充电端口。
5.如权利要求I所述的终端充电保护电路，其特征在于，所述第二充电端口为以下之一通用串行总线USB充电端口、车载充电端口、充电器充电端口。
专利摘要本实用新型公开了一种终端充电保护电路。该终端充电保护电路包括第一PMOS晶体管的漏极连接第一充电端口，第一PMOS晶体管的衬底连接至第一PMOS晶体管的源极，该源极连接终端内部充电端，第一PMOS晶体管的栅极连接至第二充电端口；第二PMOS晶体管的漏极连接第二充电端口，第二PMOS晶体管的衬底连接至第二PMOS的源极，该源极连接终端内部充电端，第二PMOS晶体管的栅极连接至第一充电端口；第一充电端口连接至第一电阻的一端，第一电阻的另一端接地，第二充电端口连接至第二电阻的一端，第二电阻的另一端接地，终端内部充电端连接至第三电阻的一端，第三电阻的另一端接地。
文档编号H02H11/00GK202363936SQ20112048388
公开日2012年8月1日 申请日期2011年11月29日 优先权日2011年11月29日
发明者刘世伟, 宁金星, 李朝晖, 赵战克, 马彦青 申请人:中兴通讯股份有限公司