一种终端快充保护电路、终端及终端快充保护系统的制作方法

本发明涉及终端快速充电领域，尤其涉及一种终端快充保护电路、终端及终端快充保护系统。

背景技术：

随着科技进步，手机、平板等终端产品成为了人们生活中不可缺少的部分，现有的终端产品是通过电池进行供电的，终端用久了需要充电，常用的是使用有线式充电器对终端进行充电。

现有的有线充电方式为：外部电源连接数据线的一端，数据线的另一端与终端的USB(Universal Serial Bus，中文名：通用串行总线)接口插接，从而实现给终端电池供电，现有的USB接口一般包括五个引脚，分别为Vbus引脚、D-引脚、D+引脚、GND引脚和ID引脚，其中，外部电源通过数据线接入Vbus引脚以将电力输出给终端电池供终端电池充电，D-引脚和D+引脚用于差分信号数据的传输，后端分别连接电源管理芯片(PRM)和中央处理芯片(CPU)，GND用于接地，ID引脚用于判断是什么样的设备插入，其中，D-引脚与Vbus引脚相邻。

现有技术中，为了实现快充，其中一种方案是直流高压快充方案，该方案接入Vbus引脚的电压由5V提升到9V或12V，电流基本保持不变，从而可以快速实现对终端电池的充电。然而，当用户在插接数据线时，由于手机端的USB接口松动、USB数据线接口处出现损伤、插拔USB数据线时晃动等原因，可能导致USB数据线与终端的Vbus引脚连接的引脚误插到终端的D-引脚上，从而导致D-引脚后端的电源管理芯片和中央处理芯片被烧坏，从而导致终端出现故障。

技术实现要素：

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种终端快充保护电路、终端及终端快充保护系统。可以减少终端损坏。

为了解决上述技术问题，本发明实施例第一方面提供了一种终端快充保护电路，包括：

电源接入端子，其输入端用于电连接外部高压电源单元，其输出端与终端电池电连接以对其进行充电；

第一差分信号端子，其与所述电源接入端子相邻；

第一自恢复保护单元，其输入端与所述第一差分信号端子电连接，其输出端电连接控制单元，所述第一自恢复保护单元用于当所述外部高压电源与所述第一差分信号端子短接时断开以保护所述控制单元，当所述外部高压电源与所述第一差分信号端子非短接时所述第一自恢复保护单元导通；

第二差分信号端子，其电连接所述控制单元。

本发明实施例第二方面提供了一种终端，包括上述的终端快充保护电路。

本发明实施例第三方面提供了一种终端快充保护系统，包括外部高压电源单元和上述的终端，所述外部高压电源单元包括外部高压电源和数据线，所述外部高压电源与所述数据线一端电连接，所述数据线另一端与终端的所述电源接入端子、所述第一差分信号端子、所述第二差分信号端子电连接，用于给所述终端电池充电。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

由于第一差分信号端子与电源接入端子相邻，第一差分信号端子与控制单元之间设有第一自恢复保护单元，从而，当高的电压误输入到第一差分信号端子上时，第一自恢复保护单元会断开，从而保护控制单元，防止终端由于充电而损坏。当第一差分信号端子正常工作时，第一自恢复保护单元会导通，实现正常充电。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种高压直流快充系统的网络结构图；

图2是本发明第一实施例提供的一种终端快充保护电路；

图3是本发明第二实施例提供的一种终端快充保护电路；

图4是本发明第三实施例提供的一种终端快充保护电路；

图示标号：

111-电源接入端子；112-终端电池；121-第一差分信号端子；131-第二差分信号端子；140-电源管理单元；150-中央处理单元；160-第一自恢复保护单元；270-第二自恢复保护单元；322-第一节点；332-第二节点；361-第一自恢复保护子单元；362-第三自恢复保护子单元；371-第二自恢复保护子单元；372-第四自恢复保护子单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请说明书、权利要求书和附图中出现的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同的对象，而并非用于描述特定的顺序。

第一实施例

请参见图1和图2，图2为本发明第一实施例一种终端快充保护电路，所述终端快充保护电路包括电源接入端子111，其输入端用于电连接外部高压电源单元，例如高压电源单元包括数据线和外部高压电源，外部高压电源为220V电压，数据线输入端与外部高压电源电连接，数据线输出端与电源接入端子111的输入端电连接，从而实现将电力输出给电源接入端子111。另外，数据线和外部高压电源之间还有电压处理电路，例如降压电路，实现将外部高压电源降为9V或12V的电压。电源接入端子111的输出端与终端电池112电连接，以对终端电池112实现充电。终端电池112充电后，会供电给电源管理单元140和中央处理单元150，以使电源管理单元140和中央处理单元150通电后正常工作。另外，在本发明的其他实施例中，电源管理单元和中央处理单元也可以通过自身的电池进行供电，从而不需要与终端电池电连接。在本实施例中，所述电源接入端子111为终端USB接口的Vbus引脚。

所述终端快充保护电路还包括第一差分信号端子121，第一差分信号端子121与电源接入端子111相邻，例如，电源接入端子111位于最上面，则第一差分信号端子121在纵向上位于第二个。所述第一差分信号端子121与后面的第二差分信号端子131用于差分信号数据的传输。在本实施例中，所述第一差分信号端子121为终端USB接口的D-引脚。

为了防止用户在插接数据线时，由于终端的接口松动、数据线接口处出现损伤、插拔数据线时晃动等原因，导致数据线与终端的电源接入端子111连接的引脚误插到与电源接入端子111相邻的第一差分信号端子121上，从而导致电源管理单元140和中央处理单元150被烧坏。在本实施例中，所述终端快充保护电路还包括第一自恢复保护单元160，所述第一自恢复保护单元160的输入端与第一差分信号端子121电连接，所述第一自恢复保护单元160的输出端电连接控制单元，所述控制单元例如为电源管理单元140和中央处理单元150，所述电源管理单元140例如为电源管理芯片(PRM)，所述中央处理单元150例如为中央处理芯片(CPU)。另外，在本发明的其他实施例中，所述控制单元还可以只包括电源管理单元140或中央处理单元150。从而，当外部高压电源与第一差分信号端子121误短接时，此时第一差分信号端子121上的电流会急剧增大，从而第一自恢复保护单元160会断开，从而保护控制单元，防止控制单元被烧坏。随后，用户重新插接数据线后，当外部高压电源与第一差分信号端子121非短接时，此时第一差分信号端子121上流过的电流为20mA(毫安)左右，第一自恢复保护单元160恢复导通，维持正常通信。在本实施例中，所述控制单元为电源管理单元140和中央处理单元150，所述第一自恢复保护单元160的数量为一个，位于电源管理单元140和中央处理单元150的共同的节点和第一差分信号端子121之间。另外，在本发明的其他实施例中，所述第一自恢复保护单元的数量可以为两个，所述两个自恢复保护单元分别位于电源管理单元和中央处理单元的共同节点和电源管理单元、中央处理单元之间。

在本实施例中，所述第一自恢复保护单元160为自恢复保险丝。另外，在本发明的其他实施例中，所述第一自恢复保护单元还可以其他已知的常规元器件或者电路。由于第一差分信号端子121在低速、中速、高速状态下传输数据的电流不一样，从而为了兼顾不同状态下自恢复保险丝正常工作，所述自恢复保险丝的动作电流范围为30mA-50mA，例如为30mA、35mA、40mA、45mA、50mA等，以30mA为例来进行说明，当动作电流超过30mA时，自恢复保险丝就会断开；当自恢复保险丝正常导通时，为了保证第一差分信号端子121所在线路上的信号的完整性，所述自恢复保险丝导通时额定电阻范围为100欧姆-330欧姆，例如为100欧姆、150欧姆、200欧姆、250欧姆、300欧姆、315欧姆、330欧姆等；为了防止自恢复保险丝非正常工作，所述自恢复保险丝的最大耐受电压要大于9V或大于12V，当直流高压快充方案是9V时，最大耐受电压要大于9V，当直流高压快充方案是12V时，最大耐受电压要大于12V。

在本实施例中，所述终端快充保护电路还包括第二差分信号端子131，所述第二差分信号端子131电连接控制单元，所述控制单元例如为电源管理单元140或/和中央处理单元150，所述第二差分信号端子131与第一差分信号端子121相邻，例如所述第二差分信号端子131在纵向上位于第三个。所述第二差分信号端子131与第一差分信号端子121用于差分信号数据的传输。在本实施例中，所述第二差分信号端子131为终端USB接口的D+引脚。

在本实施例中，由于第一差分信号端子121与电源接入端子111相邻，第一差分信号端子121与控制单元之间设有第一自恢复保护单元160，从而，当9V或12V的电压误输入到第一差分信号端子121上时，第一自恢复保护单元160会断开，从而保护控制单元，防止终端损坏。当第一差分信号端子121正常工作时，第一自恢复保护单元160会导通，实现正常工作。

另外，在本实施例中，所述终端快充保护电路还包括接地引脚(GND，图中未示出)以用来接地，另外，在本发明的其他实施例中，所述终端快充保护电路还包括ID引脚(图中未示出)，所述ID引脚用来判断是什么样的设备插入。

另外，在本发明的其他实施例中，所述第一自恢复保护单元包括第一自恢复保护子单元和第二自恢复保护子单元，所述第一自恢复保护子单元和第二自恢复保护子单元的输入端分别与第一差分信号端子电连接，例如第一自恢复保护子单元和第二自恢复保护子单元的输入端有一个共同的节点，所述节点电连接所述第一差分信号端子。所述第一自恢复保护子单元的输出端与电源管理单元电连接，第二自恢复保护子单元的输出端与中央处理单元电连接。从而，当电源接入端子之后的线路与第一差分信号端子之后的线路出现短接时，第一自恢复保护子单元和第二自恢复保护子单元也可以保护电源管理单元和中央处理单元，防止电源管理单元和中央处理单元损坏。在此处，所述第一自恢复保护子单元和第二自恢复保护子单元也可以为自恢复保险丝。

另外，在有些情况下，由于终端的接口松动、数据线接口处出现损伤、插拔数据线时晃动等原因，导致数据线与终端的电源接入端子111连接的引脚误插到与电源接入端子111相邻的第二差分信号端子131上，导致第二差分信号端子131后面的电源管理单元140和中央处理单元150损坏，为了防止这种情况，以下描述第二实施例。

第二实施例

图3为本发明第二实施例终端快充保护电路，图3的电路与图2的电路相似，因此相同的元件符号代表相同的元件，本实施例与第一实施例的主要不同点为第二差分信号端子131之后的电路。

请参见图3，在本实施例中，所述终端快充保护电路还包括第二自恢复保护单元270，所述第二自恢复保护单元270的输入端与第二差分信号端子131电连接，所述第二自恢复保护单元270的输出端与控制单元电连接，第二自恢复保护单元270用于当外部高压电源与第二差分信号端子131短接时断开以保护控制单元，当外部高压电源与第二差分信号端子131非短接时第二自恢复保护单元270导通。

具体而言，在本实施例中，所述控制单元包括电源管理单元140和中央处理单元150，所述电源管理单元140分别与第一自恢复保护单元160的输出端和第二自恢复保护单元270的输出端电连接，所述中央处理单元150分别与第一自恢复保护单元160的输出端和第二自恢复保护单元270的输出端电连接。在本实施例中，所述电源管理单元140和中央处理单元150的输入端有一个共同节点，所述第一自恢复保护单元160位于共同节点和第一差分信号端子121之间，所述第二自恢复保护单元270位于共同节点和第二差分信号端子131之间，从而，同样的，当数据线与终端的电源接入端子111连接的引脚误插到与电源接入端子111相邻的第二差分信号端子131上，也即输入9V或者12V的电压给第二差分信号端子131，此时第二差分信号端子131上的电流会急剧增大，从而第二自恢复保护单元270会断开，从而保护电源管理单元140和中央处理单元150，防止电源管理单元140和中央处理单元150被烧坏。随后，用户重新插接数据线后，当外部高压电源与第二差分信号端子131非短接时，此时第二差分信号端子131上流过的电流为20mA(毫安)左右，第二自恢复保护单元270恢复导通，维持正常通信。从而，在本实施例中，通过在第二差分信号端子131后的电路上连接第二自恢复保护单元270，可以保护电源管理单元140和中央处理单元150。

在本实施例中，所述第二自恢复保护单元270为自恢复保险丝，由于第二差分信号端子131在低速、中速、高速状态下传输数据的电流不一样，从而为了兼顾不同状态下自恢复保险丝正常工作，所述自恢复保险丝的动作电流范围为30mA-50mA，例如为30mA、35mA、40mA、45mA、50mA等，以30mA为例来进行说明，当动作电流超过30mA时，第二自恢复保护单元270就会断开；当自恢复保险丝正常导通时，为了保证第二差分信号端子131所在线路上的信号的完整性，所述自恢复保险丝导通时额定电阻范围为100欧姆-330欧姆，例如为100欧姆、150欧姆、200欧姆、250欧姆、300欧姆、315欧姆、330欧姆等；为了防止自恢复保险丝非正常工作，所述自恢复保险丝的最大耐受电压要大于9V或大于12V，当直流高压快充方案是9V时，最大耐受电压要大于9V，当直流高压快充方案是12V时，最大耐受电压要大于12V。

第三实施例

图4为本发明第三实施例终端快充保护电路，图4的电路与图3的电路相似，因此相同的元件符号代表相同的元件，本实施例与第二实施例的主要不同点为第一自恢复保护单元160和第二自恢复保护单元270的位置。

请参见图4，在本实施例中，所述第一自恢复保护单元160包括第一自恢复保护子单元361和第三自恢复保护子单元362，所述第二自恢复保护单元270包括第二自恢复保护子单元371和第四自恢复保护子单元372，所述第一自恢复保护子单元361和第三自恢复保护子单元362的输入端分别与第一差分信号端子121电连接，具体为第一自恢复保护子单元361和第三自恢复保护子单元362的输入端有一个共同的第一节点322，所述第一节点322电连接到所述第一差分信号端子121；所述第二自恢复保护子单元371和第四自恢复保护子单元372的输入端分别与第二差分信号端子131电连接，具体为第二自恢复保护子单元371和第四自恢复保护子单元372的输入端有一个共同的第二节点332，所述第二节点332电连接到所述第二差分信号端子131；所述第一自恢复保护子单元361和第二自恢复保护子单元371的输出端分别与电源管理单元140电连接，所述第三自恢复保护子单元362和第四自恢复保护子单元372的输出端分别与中央处理单元150电连接，也即第一自恢复保护单元160位于第一节点322和电源管理单元140之间，所述第三自恢复保护单元位于第一节点322和中央处理单元150之间，第二自恢复保护单元270位于第二节点332和电源管理单元140之间，所述第四自恢复保护子单元372位于第二节点332和中央处理单元150之间。从而，不管第一差分信号端子121、第二差分信号端子131以及中间的线路损坏，第一自恢复保护子单元361、第二自恢复保护子单元371、第三自恢复保护子单元362、第四自恢复保护子单元372都可以保护电源管理单元140和中央处理单元150，防止其损坏。

在本实施例中，所述第一自恢复保护子单元361、第二自恢复保护子单元371、第三自恢复保护子单元362、第四自恢复保护子单元372为自恢复保险丝，所述自恢复保险丝的动作电流范围为30mA-50mA，例如为30mA、35mA、40mA、45mA、50mA等，所述自恢复保险丝导通时额定电阻范围为100欧姆-330欧姆，所述自恢复保险丝的最大耐受电压要大于9V或大于12V。

另外，本发明实施例还提供了一种终端，所述终端包括但不限于手机、手环、智能手表、PAD(平板电脑)等电子设备。优选的，终端为手机、平板电脑等电子设备。本发明实施例提供的终端可以运行多种终端操作系统，可以包括但不限于：Android系统、塞班系统、Windows系统、IOS(苹果公司开发的移动操作系统)系统等等。在本实施例中，所述终端包括上述的终端快充保护电路。

另外，本发明还提供了一种终端快充保护系统，所述终端快充保护系统包括外部高压电源单元和上述的终端，所述外部高压电源单元包括外部高压电源和数据线，所述外部高压电源与数据线一端电连接，所述数据线另一端与终端的电源接入端子、第一差分信号端子、第二差分信号端子电连接，用于给终端电池充电。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

通过上述实施例的描述，本发明具有以下优点：

由于第一差分信号端子与电源接入端子相邻，第一差分信号端子与控制单元之间设有第一自恢复保护单元，从而，当高的电压误输入到第一差分信号端子上时，第一自恢复保护单元会断开，从而保护控制单元，防止终端由于充电而损坏。当第一差分信号端子正常工作时，第一自恢复保护单元会导通，实现正常充电。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。