具有过压保护功能的充电线缆电路及线缆的制作方法

本实用新型涉及电子电路技术领域，具体地说，是一种具有过压保护功能的充电线缆电路及线缆。

背景技术：

目前市场上最主流的手机等移动设备的充电接口主要有三类：Type C接口 (USB国际组织制定的一种新型的即插型接口，支持正反插、更多扩展应用、更快速度通讯和更大功率充电等功能)、Mirco B接口(USB组织制定的一种微型充电及数据通讯接口，常用于手机)和Lightning接口(美国苹果公司定义的一种小型的、支持正反插的移动设备充电和数据通信接口)，为了用一根手机充电线缆兼容三类手机的充电，线缆业界便制造了一端为三出线头，即Type C 接口、Mirco B接口和Lightning接口同时存在的手机充电线缆。这种手机充电线缆在市场上得到了广泛的应用，尤其在共享充电需求旺盛的场景,诸如：出租车、大巴、专车、酒店、车站、机场，饭店、移动电源配线等等。

三出线头的手机充电线缆电路图如图1所示，线缆一端为USB接口的公头，另一端为Micro USB接口公头、Lightning接口公头和Type C接口公头，其中 Micro USB接口公头和Type C接口公头的电源脚Vbus是直接连在一起的， Lightning接口公头的电源脚Power是通过一个PMOS连接到Vbus脚的。控制芯片只具有5V左右的耐压能力。

由于这种线缆支持的USB标准5V电源脚是连在一起的，随着手机快速充电技术的普及，Type C接口和Micro B接口都可能会被快充手机触发输出比5V 更高的电压，如7V、9V、12V甚至20V，这类高压又是加在这三出头线缆的同一电源脚上，因此，在Type C接口或Micro B接口手机快充时可能产生的高压就会导致Lightning接头内的控制芯片过压损坏或漏电、过热等异常。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种具有过压保护功能的充电线缆电路，避免控制芯片过压损坏或漏电、过热等异常。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种具有过压保护功能的充电线缆电路，包括：USB接口、控制芯片、Lightning接口、PMOS晶体管、第二电阻、第三电阻、第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管；

所述USB接口的接地脚接地，其电源脚与所述PMOS晶体管的源极连接；

所述PMOS晶体管的漏极分别与所述控制芯片的电压输出脚和所述 Lightning接口的电源脚连接，其栅极与所述第二NMOS晶体管的漏极连接；

所述第二NMOS晶体管的源极接地，其栅极与所述第一NMOS晶体管的漏极连接；

所述第一NMOS晶体管的栅极与所述控制芯片的PMOS控制输出脚连接，其源极接地；

所述第二电阻一端与所述USB接口的电源脚连接，另一端连接于所述第一 NMOS晶体管的漏极和所述第二NMOS晶体管的栅极之间；

所述第三电阻一端与所述USB接口的电源脚连接，另一端连接于所述第二 NMOS晶体管的漏极和所述PMOS晶体管的栅极之间。

进一步地，还包括第一电阻和稳压二极管；

所述第一电阻一端连接所述USB接口的电源脚，另一端连接于所述 Lightning接口的供电输入脚；

所述稳压二极管的正极接地，其负极连接于所述第一电阻和所述控制芯片的供电输入脚之间。

进一步地，Lightning接口的供电输入脚与所述USB接口的电源脚之间设置有第一LDO芯片。

进一步地，所述PMOS晶体管的源极和漏极之间还连接有第四电阻或第二 LDO芯片。

进一步地，还包括Micro USB接口和Type C接口，所述Micro USB接口具有电源脚和接地脚，其电源脚与所述USB接口的电源脚连接，其接地脚接地，所述Type C接口具有电源脚和接地脚，其电源脚与所述USB接口的电源脚连接，其接地脚接地。

进一步地，所述第二电阻和第三电阻阻值为100KΩ。

进一步地，所述第一电阻阻值为1KΩ。

本实用新型还提出了一种具有过压保护功能的充电线缆，其包括上述的具有过压保护功能的充电线缆电路。

本实用新型提供的具有过压保护功能的充电线缆电路，第一电阻和稳压二极管的作用是当USB接口的电源脚高于5V时能够把控制芯片的电源输入脚的电压限制在5V左右，以保护控制芯片不会过压损坏；控制芯片的PMOS控制输出脚与PMOS晶体管的栅极之间增加了第二电阻、第三电阻、第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管，以便控制芯片的PMOS控制输出脚上的逻辑高电平在大大低于USB接口的电源脚电压时也能可靠地关断PMOS晶体管；设置第四电阻或第二 LDO芯片保证PMOS关断情况下还有一电压，以便Lightning接口和控制芯片保持数据交互。

附图说明

图1是现有技术中三出头线缆的电路结构示意图；

图2是本实用新型中实施例的三出头线缆的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

引脚定义：

一种具有过压保护功能的充电线缆电路，如图2所示，包括：USB接口、 PMOS(pos it ive channel Metal Oxide Semiconductor，P沟道金属氧化物半导体)晶体管、控制芯片、Lightning接口、第一电阻R1和稳压二极管Zener。

其中，USB接口具有电源脚和接地脚，在图2中表示为USB接口的引脚1 和引脚4，PMOS晶体管具有源极、漏极和栅极，所述控制芯片具有数据通信脚、 PMOS控制输出脚、供电输入脚、电压输出脚和接地脚，在图2中表示为控制芯片的引脚6、引脚1、引脚5、引脚3和2，Lightning接口具有电源脚、数据通信脚和接地脚，Lightning接口的电源脚在图2中表示为引脚5和13，数据通信脚为引脚4和16，接地脚为引脚1和9，稳压二极管具有正极和负极。

USB接口的引脚4接地，其引脚1与PMOS晶体管的源极连接。

PMOS晶体管的漏极分别与控制芯片的引脚3和Lightning接口的引脚5和引脚13连接，其栅极与控制芯片的引脚1连接。

控制芯片的引脚6与Lightning接口的引脚4和引脚16连接，其引脚5 通过第一电阻R1与USB接口的引脚1连接，其引脚2接地。

稳压二极管Zener的正极接地，其负极连接于第一电阻R1和控制芯片的引脚5之间。

Lightning接口的引脚1和引脚9接地。

第一电阻R1和稳压二极管Zener的作用是当USB接口的引脚1高于5V时能够把控制芯片的引脚5的电压限制在5V左右，以保护控制芯片不会过压损坏。

本实施例的一可选实施方式中，还可以通过第一LDO(low dropout regulator，低压差线性稳压器)芯片来替代第一电阻R1和稳压二极管Zenner。

本实施例的一可选实施方式中，还包括第二电阻R2、第三电阻R3、第一 NMOS(N-Metal Oxide Semiconductor，N沟道金属氧化物半导体)晶体管和第二NMOS晶体管，图2中，分别以NMOS1和NMOS2表示。其中，NMOS1具有源极、漏极和栅极，NMOS2具有源极、漏极和栅极。NMOS1的栅极与控制芯片的引脚1连接，其源极接地，其漏极与NMOS2的栅极连接；NMOS2的源极接地，其漏极与PMOS晶体管的栅极连接；第二电阻R2一端与USB接口的引脚1连接，另一端连接于NMOS1的漏极和NMOS2的栅极之间；第三电阻R3一端与USB接口的引脚1连接，另一端连接于NMOS2的漏极和PMOS晶体管的栅极之间。

控制芯片的引脚1与PMOS晶体管的栅极之间增加了第二电阻R2、第三电阻R3、NMOS1和NMOS2，以便控制芯片的引脚1上的逻辑高电平在大大低于USB 接口的引脚1电压时也能可靠地关断PMOS晶体管。提升了控制芯片的控制能力。

本实施例的一可选实施方式中，PMOS晶体管的源极和漏极之间还连接有第四电阻R4或第二LDO芯片，设置第四电阻R4或第二LDO芯片，确保了PMOS 关断情况下还有一电压，以便Lightning接口和控制芯片保持数据交互。优选地，PMOS晶体管的源极和漏极之间连接有第四电阻R4。若选用LDO芯片需确保其耐压大于20V。

本实施例的一可选实施方式中，还包括Micro USB接口和Type C接口。

Micro USB接口具有电源脚和接地脚，图2中，其电源脚为引脚1，其接地脚为引脚5。Micro USB接口的引脚1与USB接口的引脚1连接，Micro USB接口的引脚5接地。

Type C接口具有电源脚和接地脚，图2中，其电源脚为引脚A4、A9、B4、 B9，其接地脚为引脚A1、A12、B1、B12，引脚A4、A9、B4、B9分别与USB接口的引脚1连接，引脚A1、A12、B1、B12分别接地。

本实施例的一可选实施方式中，第一电阻R1阻值为1KΩ，第二电阻R2和第三电阻R3阻值为100KΩ。

本实施例的关键技术点是利用简单且便宜的电路把市面上非常常用的一拖多的充电线缆升级成可以安全可靠地支持全兼容快速充电的线缆。

本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。