通用串行总线usb接口电路及应用其的移动终端的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种通用串行总线USB接口电路及应用其的移动终端，其中，所述通用串行总线USB接口电路，包括：具有第一端至第四端的USB接口；充电端；第一数据端；第二数据端；连接在充电端与USB接口的第一端之间的充电控制模块，充电控制模块在对第一端的电压分压后获取的第一电压小于或等于预设电压时，控制第一端与充电端之间导通。该USB接口电路通过增加了充电控制模块，从而实现该电路不仅能起到静电保护作用还能控制输出电压，使USB接口电路输出一个安全稳定的电压，断开了对移动终端大电压的输入，避免因输入的电压过高而造成对移动终端及外界环境的伤害，提高了安全性，减少了安全隐患。
【专利说明】通用串行总线USB接口电路及应用其的移动终端
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及移动终端【技术领域】，特别涉及一种通用串行总线USB接口电路及应用该通用串行总线USB接口电路的移动终端。
【背景技术】
[0002]目前，在现有技术中，传统移动终端例如手机都是通过USB (Universal SerialBus，通用串行总线)接口来对移动终端充电。如图1所示，为现有技术的USB接口电路。其中，USB接口电路具有4个端口:VBUS (USB电压5V)、DM (Digital Minus ;差分信号D_)、DP (Digital Positive ;差分信号D+)与GND (Ground ;电源地)，其中，USB接口 10是移动终端上插数据线的接口 ；VBUS是电源线，即连接电源后有5V电压；DM、DP是数据线，用于进行数据传输；USB接口电路通过移动终端的GND与外设电源的GND相连。需要说明的是，在移动终端进行充电时，USB接口电路通过VBUS和GND对移动终端充电。另外，现有技术的USB接口电路通过在VBUS、DM、DP与移动终端的GND之间串联一个二极管例如二极管D1’、二极管D2’和二极管D3’，从而实现静电保护。
[0003]现有技术的缺点:传统移动终端的USB接口电路虽然通过增加了二极管，从而实现静电保护，但二极管不能控制输出的电压，即通过数据线传到移动终端的输入电压增大，输入到移动终端的充电电压也将随之变大，容易导致移动终端的充电电压和充电电流超出安全值，带来安全隐患。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。
[0005]为此，本实用新型的第一个目的在于提出一种通用串行总线USB接口电路，不仅能起到静电保护作用，还能控制输出电压，断开对移动终端大电压的输入，提高稳定性与安全性。
[0006]本实用新型的第二个目的在于提出一种移动终端，所述移动终端采用上述结构的通用串行总线USB接口电路。
[0007]为达到上述目的，本实用新型第一方面提出了一种通用串行总线USB接口电路，包括:USB接口，所述USB接口具有第一端至第四端，其中，所述第四端接地；充电端、第一数据端和第二数据端，所述第一数据端和第二数据端分别与所述第二端和第三端相连；第一电阻，所述第一电阻一端与所述第一数据端相连，另一端与所述第二端相连；第二电阻，所述第二电阻一端与所述第二数据端相连，另一端与所述第三端相连；以及连接在所述充电端与所述USB接口的第一端之间的充电控制模块，所述充电控制模块在对所述第一端的电压分压后获取的第一电压小于或等于预设电压时，控制所述第一端与所述充电端之间导通。
[0008]根据本实用新型的通用串行总线USB接口电路，通过增加了充电控制模块，从而实现该USB接口电路不仅能起到静电保护作用而且能控制输出电压，使USB接口电路输出一个安全稳定的电压，断开了对移动终端大电压的输入，避免因输入的电压过高而造成对手机及外界环境的伤害，提高了安全性，减少了安全隐患。
[0009]另外，根据本实用新型上述的通用串行总线USB接口电路还可以具有如下附加技术特征:
[0010]进一步地，所述充电控制模块包括:开关，所述开关串联在所述第一端与所述充电端之间；用于采样所述第一端的电压且对所述第一端的电压分压的采样电路，所述采样电路的一端与所述第一端相连；以及获取所述采样电路分压后的所述第一电压且用于在所述第一电压小于或等于所述预设电压时控制所述开关闭合以控制所述第一端与所述充电端之间导通的控制器，所述控制器的输入端与所述采样电路相连，所述控制器的输出端与所述开关的控制端相连。
[0011]其中，所述控制器的输入端具有第一输入端与第二输入端，所述采样电路包括:第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第一端相连，所述第三电阻的另一端与所述控制器的第一输入端相连；第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第三电阻的另一端相连，所述第四电阻的另一端与所述控制器的接地端相连；以及第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第一端相连，所述第五电阻的另一端与所述控制器的第二输入端相连。
[0012]其中，所述通用串行总线USB接口电路还包括:第一二极管，所述第一二极管的阴极与所述第一端相连，所述第一二极管的阳极接地；第二二极管，所述第二二极管的阴极与所述第二端相连，所述第二二极管的阳极接地；以及第三二极管，所述第三二极管的阴极与所述第三端相连，所述第三二极管的阳极接地。
[0013]优选地，所述开关可以为MOS管。
[0014]其中，所述通用串行总线USB接口电路还包括:第六电阻，所述第六电阻的一端与所述USB接口的第一端相连，所述第六电阻的另一端与所述充电控制模块相连；第七电阻，所述第七电阻的一端与所述控制器的输出端相连，所述第七电阻的另一端与所述开关的控制端相连；以及第八电阻，所述第八电阻的一端与所述开关的控制端相连，所述第八电阻的另一端与所述开关的一端相连。
[0015]本实用新型第二方面提出了一种移动终端，该移动终端采用上述的结构的通用串行总线USB接口电路。该移动终端的USB接口电路通过增加了充电控制模块，从而实现该移动终端的USB接口电路不仅能起到静电保护作用还能控制输出电压，使USB接口电路输出一个安全稳定的电压，断开了对移动终端大电压的输入，避免因输入的电压过高而造成对移动终端及外界环境的伤害，提高了安全性，减少了安全隐患。
[0016]本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中，
[0018]图1为现有技术的USB接口电路的电路示意图；
[0019]图2为根据本实用新型一个实施例的通用串行总线USB接口电路的结构示意图；以及[0020]图3为根据本实用新型一个实施例的通用串行总线USB接口电路的电路示意图。【具体实施方式】
[0021 ] 下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。相反，本实用新型的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
[0022]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0023]下面参考附图描述根据本实用新型实施例提出的便携式设备以及便携式设备的充放电控制方法。
[0024]参照图2所示，为根据本实用新型提出的通用串行总线USB接口电路的结构示意图。该USB接口电路包括:USB接口 100、充电端200、第一数据端300、第二数据端400和充电控制模块500。其中，USB接口 100具有第一端101、第二端102、第三端103和第四端104。
[0025]具体地，USB接口 100的第四端104接地。第一数据端300和第二数据端400分别通过第一电阻R1、第二电阻R2与USB接口 100的第二端102和第三端103相连，即第一电阻Rl的一端与USB接口 100的第二端102相连，第一电阻Rl的另一端与第一数据端300相连。第二电阻R2的一端与USB接口 100的第三端103相连，第二电阻R2的另一端与第二数据端400相连。充电控制模块500连接在充电端200与USB接口 100的第一端101之间，充电控制模块500在对USB接口 100的第一端101的电压Vcc分压后获取的第一电压Vin小于或等于预设电压Vref时，控制USB接口 100的第一端101与充电端200之间导通。另外，移动终端在进行数据传输时，USB接口 100的第二端102和第三端103与第一数据端300和第二数据端400之间导通。
[0026]进一步地，在本实用新型一个实施例中，参照图3所示，充电控制模块500包括:开关Ql、采样电路501和控制器Ul。其中，控制器Ul具有第一输入端VIN与第二输入端VCC。
[0027]其中，开关Ql串联在USB接口 100的第一端101与充电端200之间，即开关Ql的一端S与充电端200相连，开关Ql的另一端D与USB接口 100的第一端101相连。采样电路501的一端与USB接口 100的第一端101相连，采样电路501用于采样USB接口 100的第一端101的电压Vcc且对USB接口 100的第一端101的电压Vcc分压。控制器Ul的输入端与采样电路501相连，控制器Ul的输出端与开关Ql的控制端G相连，控制器Ul获取米样电路501分压后的第一电压Vin且用于在第一电压Vin小于或等于预设电压Vref时控制开关Ql闭合以控制第一端101与充电端200之间导通。优选地，在本实用新型一个实施例中，开关可以为MOS管，例如N-MOS管和P-MOS管。
[0028]进一步地，在本实用新型一个实施例中，参照图3所示，采样电路501包括:第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5。
[0029]其中，第三电阻R3的一端与USB接口 100的第一端101相连，第三电阻R3的另一端与控制器Ul的第一输入端VIN相连。第四电阻R4的一端与第三电阻R3的另一端相连，第四电阻R4的另一端与控制器Ul的接地端GND相连。第五电阻R5的一端与USB接口 100的第一端101相连,第五电阻R5的另一端与控制器Ul的第二输入端VCC相连。
[0030]具体而言，在本实用新型一个实施中，参照图3所示，当外设电源通过USB接口 100输入充电电压即USB接口 100的第一端101的电压Vcc，控制器Ul的第二输入端VCC获取通过第五电阻R5输入高电平上拉到USB接口 100的第一端101的电压Vcc，同时，控制器Ul的第一输入端VIN获取通过第三电阻R3与第四电阻R4对USB接口 100的第一端101的电压Vcc分压后的第一电压Vin。其中，在本实用新型一个具体实施例中，控制器Ul通过采样电路501对USB接口 100的第一端101的电压Vcc分压后得到的第一电压Vin，则VIN=VCC*R4/ (R3+R4)，同时控制器Ul自身拥有一个参考电压即预设电压Vref。需要说明的是，不同的控制器Ul的参考电压不同，并且第三电阻R3与第四电阻R4的阻值根据预设电压选取，即根据预设电压VREF=5* R4/ (R3+R4)的比例关系选取。
[0031]综上所述，在本实用新型一个具体实施例中，参照图3所示，开关Ql优选为MOS管，当第一电压Vin〈预设电压Vref时，控制器501控制器Ul的输出端OUT输出一个低电压Voutl，MOS管栅极电压为Voutl，MOS管漏极电压为USB接口 100的第一端101的电压Vcc，则MOS管导通，即开关Ql闭合，控制USB接口 100的第一端101与充电端200之间导通，充电端200输出USB接口 100的第一端101的电压Vcc，从而实现对移动终端充电。当第一电压Vin>预设电压Vref时，控制器501控制器Ul的输出端OUT输出高电压Vouth，MOS管栅极电压为Vouth，M0S管漏极电压为USB接口 100的第一端101的电压VccJlJ MOS管截止，即开关Ql断开，控制USB接口 100的第一端101与充电端200之间未能导通，USB接口电路未能输出电压即充电端200不能输出USB接口 100的第一端101的电压Vcc，移动终端未能充电。在本发明实用新型一个实施例中，只有当USB接口 100的第一端101的电压Vcc即外设电源的电压值在安全范围内例如5V内，该USB接口电路才会将外设电源的电压通过USB接口 100输入再通过充电端200输出到移动终端。
[0032]另外，在本实用新型一个实施例中，参照图3所示，该USB接口电路还包括:第一二极管D1、第二二极管D2和第三二极管D3。
[0033]其中，第一二极管Dl的阴极与第一端101相连，第一二极管Dl的阳极接地。第二二极管D2的阴极与第二端102相连，第二二极管D2的阳极接地。第三二极管D3的阴极与第三端103相连，第三二极管D3的阳极接地。在本实用新型一个实施例中，该USB接口电路通过第一二极管D1、第二二极管D2和第三二极管D3实现静电保护。
[0034]在本实用新型另一个实施例中，参照图3所示，该USB接口电路还包括:第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R6。
[0035]其中，第六电阻R6的一端与USB接口 100的第一端101相连,第六电阻R6的另一端与充电控制模块500的开关Ql的另一端相连。第七电阻R7的一端与控制器Ul的输出端OUT相连，第七电阻R7的另一端与开关Ql的控制端G相连。第八电阻R8的一端与开关Ql的控制端G相连，第八电阻R8的另一端与开关Ql的一端S相连。在本实用新型一个实施例中，该USB接口的第六电阻R6至第八电阻R8起限流作用，即电阻越大电流越小，更好地保护USB接口电路。
[0036]本实用新型实施例的通用串行总线USB接口电路，通过增加了充电控制模块，从而实现该USB接口电路不仅能起到静电保护作用而且能控制输出电压，使USB接口电路输出一个安全稳定的电压，断开了对移动终端大电压的输入，避免因输入的电压过高而造成对手机及外界环境的伤害，提高了安全性，减少了安全隐患。另外，该USB电路可设置多个充电控制模块，进一步地输出稳定电压，更好地对移动终端起到保护作用。
[0037]此外，本实用新型还提出了一种移动终端，该移动终端采用上述的结构的通用串行总线USB接口电路。该移动终端的USB接口电路通过增加了充电控制模块，从而实现该移动终端的USB接口电路不仅能起到静电保护作用还能控制输出电压，使USB接口电路输出一个安全稳定的电压，断开了对移动终端大电压的输入，避免因输入的电压过高而造成对移动终端及外界环境的伤害，提高了安全性，减少了安全隐患。
[0038]应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
[0039]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0040]尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种通用串行总线USB接口电路，其特征在于，包括: USB接口，所述USB接口具有第一端至第四端，其中，所述第四端接地； 充电端、第一数据端和第二数据端，所述第一数据端和第二数据端分别与所述第二端和第三端相连； 第一电阻，所述第一电阻一端与所述第一数据端相连，另一端与所述第二端相连； 第二电阻，所述第二电阻一端与所述第二数据端相连，另一端与所述第三端相连；以及连接在所述充电端与所述USB接口的第一端之间的充电控制模块，所述充电控制模块在对所述第一端的电压分压后获取的第一电压小于或等于预设电压时，控制所述第一端与所述充电端之间导通。
2.如权利要求1所述的通用串行总线USB接口电路，其特征在于，所述充电控制模块包括: 开关，所述开关串联在所述第一端与所述充电端之间； 用于采样所述第一端的电压且对所述第一端的电压分压的采样电路，所述采样电路的一端与所述第一端相连；以及 获取所述采样电路分压后的所述第一电压且用于在所述第一电压小于或等于所述预设电压时控制所述开关闭合以控制所述第一端与所述充电端之间导通的控制器，所述控制器的输入端与所述采样电路相连，所述控制器的输出端与所述开关的控制端相连。
3.如权利要求2所述的通用串行总线USB接口电路，其特征在于，其中，所述控制器的输入端具有第一输入端与第二输入端，所述米样电路包括: 第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第一端相连，所述第三电阻的另一端与所述控制器的第一输入端相连； 第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第三电阻的另一端相连，所述第四电阻的另一端与所述控制器的接地端相连；以及 第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第一端相连，所述第五电阻的另一端与所述控制器的第二输入端相连。
4.如权利要求1所述的通用串行总线USB接口电路，其特征在于，还包括: 第一二极管，所述第一二极管的阴极与所述第一端相连，所述第一二极管的阳极接地； 第二二极管，所述第二二极管的阴极与所述第二端相连，所述第二二极管的阳极接地；以及 第三二极管，所述第三二极管的阴极与所述第三端相连，所述第三二极管的阳极接地。
5.如权利要求2所述的通用串行总线USB接口电路，其特征在于，所述开关为MOS管。
6.如权利要求2所述的通用串行总线USB接口电路，其特征在于，还包括: 第六电阻，所述第六电阻的一端与所述USB接口的第一端相连，所述第六电阻的另一端与所述充电控制模块相连； 第七电阻，所述第七电阻的一端与所述控制器的输出端相连，所述第七电阻的另一端与所述开关的控制端相连；以及 第八电阻，所述第八电阻的一端与所述开关的控制端相连，所述第八电阻的另一端与所述开关的一端相连。
7.一种移动终端，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的通用串行总线USB接口电 路。
【文档编号】H02H3/20GK203707735SQ201320840520
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】赵阳黎, 黄春花 申请人:惠州比亚迪电子有限公司