本发明涉及一种过热保护电路及其过热保护方法，尤其涉及一种新颖的usbtype-c连接器过热保护电路及其过热保护方法。
背景技术：
目前被广泛应用于手机、笔记本、数码相机等电子产品的usbtype-c连接器以其优异的性能、纤薄的设计，被开发者和用户大力追捧。符合usb3.1标准的type-c连接器更是具备双面可插、一口多用(电源、usb传输、vga/hdmi)、传输速度快(最高10gbps)、接口插座设计纤薄(8.3mm×2.5mm)以及电力传输能力强(最高100w)等优点。而且type-c连接器在作为充电连接器时，其供电能力可以达到20v/5a，这满足了电池容量不断增加的便携式设备快速充电的需求。usbtype-c连接器既能进行数据的高速传输，又能实现电源的快速充电。然而，尽管type-c连接器具有供电能力强等诸多优点，但其连接器接口插座尺寸小且脚间距窄，当外围元件损坏、环境潮湿、金属老化变形以及外部压力造成管脚弯曲时，都会使线路板的vbus和gnd发生短路。若此时在进行大电流充电，线路板产生的热会直接导致线路板烧毁。即使没有发生短路，因磨损或有异物当type-c接口出现接触电阻异常时，通过type-c连接器的充电电流较大，也会造成type-c接口发热烧毁。当出现发热问题时需要及时切断充电回路，才能避免上述情况的发生，但是端口发生过热时，设备端和电源端均无法直接探知到，从而直至端子烧毁甚至起火。对于上述问题，目前存在的解决办法是，在usbtype-c连接器的端口上安装过温保护装置，当检测到温度异常时切断电流回路。温度保护装置可以为mini-breaker、pptc或配合高压功率开关和热敏电阻使用的控制芯片。mini-breaker、pptc在使用时通常被串联在vbus线上，其中mini-breaker是一种可恢复温控开关，在出现温度异常时被触发，此时电源会被切断，直到温度恢复正常，温控开关自动恢复；pptc又被称为自恢复保险丝，其工作过程和温控开关类似，但在体积和成本上更具优势。然而，采用mini-breaker和pptc的最大缺陷是存在较大压降，在正常工作时会降低电源的充电效率。为了提高电源转换效率，可以在usbtype-c连接器的接口处加上配合高压功率开关和热敏电阻使用的控制芯片进行过热保护，如图1所示。充电时，第一端口处的高压功率管m1、高压功率管m2和第二端口处的高压功率管m3、高压功率管m4均开启，当第一端口或第二端口温度过高时，芯片控制第一端口处的高压功率管m1、高压功率管m2或第二端口处的高压功率管m3、高压功率管m4关闭，电源别切断。即使使用的mos管的导通压降可以很低，但由于usbtype-c连接线的结构的对称性，需要满足无指向的两个方向的电流流向，因此每个端口均需采用双管控制才能确保过热时电源线上的电流被完全切断，同时保证控制芯片始终有电，因此采用该方案进行过热保护时必需同时使用4个高压功率管和2个热敏电阻，因而电压降依然会很大，损耗高，成本也较高。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的缺陷，现提供一种新颖的usbtype-c连接器过热保护电路，实现了连接器端子过热保护，简单可靠，易于集成，实用性高；不需要在vbus电源线上串联温控开关或自恢复保险丝，不会在vbus线上产生额外压降，效率高；不需要使用高压功率管等，电路成本低。本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：本发明一种新颖的usbtype-c连接器过热保护电路，其特点在于，所述新颖的usbtype-c连接器过热保护电路包括第一保护单元和第二保护单元，所述第一保护单元的结构和所述第二保护单元的结构对称相同，所述第一保护单元和所述第二保护单元分别集成于所述usbtype-c连接器的第一端口处的第一pcb板和第二端口处的第二pcb板，所述第一保护单元和所述第二保护单元均与所述usbtype-c连接器的通道配置线连接，所述第一保护单元和所述第二保护单元用于探测分布于所述type-c连接器的两端的第一端口的温度和第二端口的温度。优选地，所述第一保护单元包括第一控制芯片、第一电阻和第一热敏电阻，所述第二保护单元包括第二控制芯片、第二电阻和第二热敏电阻，所述第一热敏电阻和所述第二热敏电阻用于探测所述type-c连接器的所述第一端口的温度和所述第二端口的温度，其中：所述第一热敏电阻的一端、所述第二热敏电阻的一端、所述第一控制芯片的电源端和所述第二控制芯片的电源端均连接所述type-c连接器的所述vbus电源线，所述第一电阻的一端、所述第二电阻的一端、所述第一控制芯片的接地端与所述第二控制芯片的接地端均接地，所述第一控制芯片的温度探测端并联地连接所述第一电阻的另一端与所述第一热敏电阻的另一端，所述第一控制芯片的电压控制端与所述第一端口的通道配置线连接，所述第二控制芯片的温度探测端并联地连接所述第二电阻的另一端与所述第二热敏电阻的另一端，所述第二芯片的电压控制端与所述第二端口的通道配置线连接。优选地，所述第一控制芯片和所述第二控制芯片由type-c连接器的vbus电源线供电，供电电压范围在3.3v～21v之间。优选地，所述第一控制芯片包括放大器、比较器、低压mos管、第三电阻和第四电阻，所述放大器的同相端连接内部参考电压，所述参考电压用于和温度采样信号进行比对，所述放大器的输出端并联地连接所述放大器的反相端和所述低压mos管的漏极，所述比较器的反向端并联地连接所述第三电阻的一端和所述第四电阻的一端，所述比较器的同相端连接所述第一控制芯片的所述温度探测端，所述比较器的输出端连接所述低压mos管的栅极，所述第三电阻的另一端连接所述第一控制芯片的所述电源端，所述第四电阻的另一端连接所述第一控制芯片的所述接地端，所述低压mos管的源极连接所述第一控制芯片的所述电压控制端，所述第二控制芯片与所述第一控制芯片的结构相同。优选地，所述第一控制芯片的所述电压控制端和所述第二控制芯片的所述电压控制端用于为所述通道配置线输出通道电压，所述通道电压大于2.75v。优选的，当所述usvtype-c连接器端口处有emarker芯片时，所述电路保护单元还可集成在emarker芯片上。一种采用新颖的usbtype-c连接器过热保护电路的过热保护方法，其特点在于，其步骤包括：将电源与电子设备分别连接于所述新颖的usbtype-c连接器过热保护电路的所述第一端口和所述第二端口，从而所述第二vbus电源线上有电压，所述第一端口的通道配置线持续检测所述第二端口的反馈电压来确保所述电子设备处于接入状态；当与所述电源连接的第一端口温度上升时，所述第一控制芯片的所述温度探测端获取所述第一电阻两端的第一电压值，并将获取的所述第一电压值与第一预设电压值进行比较，当所述第一电压值超出所述第一预设电压，所述第一控制芯片的所述电压控制端输出干扰电压到所述第一端口的所述通道配置线上，使所述第二端口的反馈电压大于所述第一端口的通道配置线的悬空电压，当所述第一端口的所述通道配置线检测到所述悬空电压后，于是判定所述电子设备已断开，所述第一端口产生移除所述电源动作，从而实现过热保护；当与所述电子设备连接的所述第二端口温度上升时，所述第一控制芯片的所述温度探测端获取所述第二电阻两端的第二电压值，并将获取的所述第二电压值与第二预设电压值进行比较，当所述第二电压值超出所述第二预设电压，所述第二控制芯片的所述电压控制端输出干扰电压到所述第二端口的所述通道配置线上，使所述第二端口的反馈电压大于所述第一端口通道配置线的悬空电压，当所述第一端口的所述通道配置线检测到该电压后，于是判定所述电子设备已断开，所述第一端口产生移除所述电源动作，从而实现过热保护。优选地，在进行过热保护时，所述usbtype-c连接器的接入等待时间与判断时间产生保护的迟滞控制，以避免充电过程的快速开断，从而降低连所述usbtype-c连接器的所述第一端口的温度和所述第二端口的温度。本发明的积极进步效果在于：本发明仅采用控制芯片和ntc(negativetemperaturecoefficient，负温度系数)热敏电阻，利用type-c系统的规范，在type-c连接器接口温度过高时，通过控制芯片来改变电源和设备间的连接条件，使系统自动切断电源回路，从而起到过热保护的目的，简单可靠，实用性高；不会在type-c连接线上产生额外压降，系统效率高；保护单元结构简单，无需使用高压功率管，体积小，成本低，易于集成。附图说明图1现有技术的过热保护电路结构示意图。图2为type-c连接器的结构示意图。图3为本发明的过热保护电路结构示意图。图4为本发明的较优实施例的第一控制芯片的电路连接示意图。图5为过热保护电路的系统应用示意图。具体实施方式下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。请参见图2，本发明新颖的usbtype-c连接器过热保护电路，包括第一保护单元和第二保护单元，第一保护单元的结构和第二保护单元的结构对称相同，第一保护单元和第二保护单元分别集成于usbtype-c连接器第一端口处的第一pcb板和第二端口处的第二pcb板，第一保护单元和第二保护单元均与usbtype-c连接器的vbus的电源线、地线及通道配置线连接，第一保护单元和第二保护单元用于探测分布于type-c连接器的两端的第一端口的温度和第二端口的温度。由于本发明需要解决的是type-c连接器充电时的发热问题，现首先对usbtype-c连接器的充电部分进行介绍。usbtype-c连接器接口各引脚定义如下表(表1)所示：表1表1为usbtype-c连接器接口引脚图，其中d(usb2.0)、tx/rx(usb3.1)三组差分信号作数据传输使用，cc1/cc2为通道配置引脚，存在很多作用，本发明中主要用到cc1/cc2引脚如下几个作用：检测连接，区分正反面，区分dfp(downstreamfacingport)和ufp(upstreamfacingport)，配置vbus的两种工作模式：usbtype-c和usbpowerdelivery(pd)。vbus为usb电源，gnd为地，sbu为边带总线。usbtype-c连接器在进行功率传输时有五种运行模式，其中usbpd运行模式具有最高的优先级。如下表2所示：表2当电源端和设备端均满足usbpd协议时，将优先遵循pd模式进行功率传输。usbtype-c连接器同样满足向下兼容的特性，即兼容优先级低于usbpd的运行模式。其中第二vbus电源线为电源端和设备端之间的电力传输线，通道配置线(cc线)用来进行下行端和上行端之间的通信。usbtype-c连接器从连接到进行功率传输的过程如下：第一步，将连接器的a端电源连接，b端与电子设备连接，则a端为下行端，b端为上行端，其中下行端能够通过控制mos管m1、m2、m3和m4来接通/切断第二vbus电源线；第二步，根据插入方向，下行端的cc1引脚通过cc线与上行端的cc1引脚相连；下行端控制第一开关单元k1和第二开关单元k2，将cc1、cc2引脚与上拉电阻rp1、rp2连接，上行端的cc1、cc2引脚与下拉电阻rd1、rd2连接，下行端通过cc线探测到上行端cc线的下拉电阻rd的反馈电压并维持一段时间(100～200ms)后，确定有设备接入，下行端控制vbus导通；上行端探测到vbus后，确定有电源接入第三步，下行端动态调整第一上拉电阻rp1的阻值，不同的第一上拉电阻rp1值表示下行端通过vbus向上行端提供了不同的充电电流，上行端的下拉电阻rd1＝5.1kω，下行端通过探测rd1上的电压vrd1来确定设备处于连接状态。流过vbus的电流、上拉电阻rp阻值、下拉电阻两端的vrd以及vopen之间的关系如表3所示(其中vopen为设备端cc线悬空时的电压)：表3电源声明usbtype-c电流rpvrdvopen默认usb输出功率900ma56kω±20％0.25-1.5v1.65v1.5a@5v1.5a22kω±5％0.45-1.5v1.65v3a@5v3a10kω±5％0.85-2.45v2.75v第四步，下行端上没有使用到的cc2引脚通过开关k2被连接到vconn，vconn为内部电源信号。优选地，所述第一pcb板连接可设置有emarker芯片。vconn用来为usbtype-c接口上的emarker电路供电，emarker电路可实现usbtype-c连接器的电子标记(electronicallymarkedcable)，以支持usbpd模式。电子标记线缆能够确定连接线的电流负载能力等重要特性，当电源和设备均服从usbpd协议时，下行端通过emarker探测usbtype-c连接线的电流传输能力，并通过定期发送source_capabilities消息给设备端来声明自己的功率输出能力；当电源端收到设备端对source_capabilities的响应goodcrc后，pd通信确认建立，usbtype-c连接器工作在usbpd模式以进行大功率输出(>15w)；第五步，下行端持续检测上行端的下拉电阻rd1来确保设备处于接入状态，一旦检测到电压vrd1≥vopen，说明上行端cc线悬空，设备已断开，vbus与vconn上的电源被移除，cc1、cc2引脚进入高阻态(zopen＞126kω)；在经过terrorrecovery＝25ms后，上行端进入unattached.snk(阱未连接)状态，设备端等待电源的接入，下行端进入unattached.src(源未连接)状态，电源端等待设备接入；第六步，下行端再次检测到上行端的下拉电阻rd1，并等待一段时间(10～20ms)后返回步骤二，重新进入充电状态，此时若保护单元检测到端口温度依然过高，则继续过热保护动作。如图3所示，本发明所述第一保护单元包括第一控制芯片ic1、第一电阻r1和第一热敏电阻ntc1，所述第二保护单元包括第二控制芯片ic2、第二电阻r2和第二热敏电阻ntc2，第一热敏电阻ntc1和第二热敏电阻ntc2用于探测usbtype-c连接器的第一端口的温度和所述第二端口的温度，其中：本发明第一热敏电阻ntc1的一端、第二热敏电阻ntc2的一端、第一控制芯片ic1的电源端vdd和第二控制芯片ic2的电源端vdd均连接所述所述usbtype-c连接器的vbus电源线，第一电阻r1的一端、第二电阻r2的一端、第一控制芯片ic1的接地端gnd与第二控制芯片ic2的接地端gnd均接地，第一控制芯片ic1的温度探测端vt并联地连接第一电阻r1的另一端与第一热敏电阻ntc1的另一端，第一控制芯片ic1的电压控制端vctr1与第一端口的通道配置线连接，第二控制芯片ic2的温度探测端vt并联地连接第二电阻r2的另一端与第二热敏电阻ntc2的另一端，第二芯片ic2的电压控制端vctr2与第二端口的通道配置线连接。优选地，第一控制芯片ic和第二控制芯片ic2由所述usbtype-c连接器的所述vbus电源线供电，供电电压范围在3.3v～21v之间。优选地，如图4所示，本发明第一控制芯片ic1包括放大器amp、比较器cmp、低压mos管m1、第三电阻r3和第四电阻r4，放大器amp的同相端连接内部参考电压vref，参考电压vref用于和温度采样信号进行比对，放大器amp的输出端并联地连接放大器的反相端和低压mos管m1的漏极，比较器cmp的反向端并联地连接第三电阻r3的一端和第四电阻r4的一端，比较器cmp的同相端连接第一控制芯片ic1的温度探测端vt，比较器cmp的输出端连接低压mos管m1的栅极，第三电阻r3的另一端连接第一控制芯片ic的电源端vdd，第四电阻r4的另一端连接第一控制芯片ic1的接地端gnd，低压mos管m1的源极连接第一控制芯片ic1的电压控制端vctr1，第二控制芯片ic2与第一控制芯片ic1的结构相同。优选地，电所述第一控制芯片ic1的电压控制端vt和第二控制芯片ic2的电压控制端vt用于为通道配置线即cc1线和cc2线输出通道电压，所述通道电压大于2.75v。参考图5，一种采用新颖的usbtype-c连接器过热保护电路的过热保护方法，其步骤包括：电源与设备未连接时，vbus电源线上无电压，保护单元不耗电，当将电源与电子设备分别连接于所述新颖的usbtype-c连接器过热保护电路的所述第一端口和所述第二端口，从而第二vbus电源线上有电压，所述第一端口的通道配置线cc1线持续检测所述第二端口的下拉电阻rd1或下拉电阻rd2上的反馈电压来确保所述电子设备处于接入状态，分别形成电源端和设备端。当与所述电源连接的第一端口即电源端温度上升时，第一保护单元用于对电源端接口进行过热保护，第一控制芯片ic1的温度探测端vt获取所述第一电阻r1两端的第一电压值vr1，并将获取的第一电压值vr1与第一预设电压值进行比较，当第一电压值超出所述第一预设电压，第一控制芯片ic1的电压控制端vt输出干扰电压到第一端口的通道配置线cc线上，使所述第二端口的下拉电阻rd1或下拉电阻rd2上的反馈电压大于第一端口的通道配置线的悬空电压，当第一端口的通道配置线检测到悬空电压后，于是判定电子设备已断开，第一端口产生移除电源动作，从而实现过热保护；也就是说，随着温度的上升，第一保护单元用于对电源端接口进行过热保护，该过热保护单元第一控制芯片ic1的温度探测端vt获取第一电阻r1两端的第一电压值vr1，并将获取的第一电压值vr1与第二电阻r2两端的电压vr2进行比较，第一热敏电阻ntc1阻值下降，第一电压值vr1上升，当第一电压值vr1超过vr4时，比较器输出高电平，低压mos管m1开启，源极输出vref电压。此时第一控制芯片ic1的电压控制端vctrl向cc线输出干扰电压，使第一端口的cc线探测到的第二端口的下拉电压vrd大于cc1引脚悬空时的电压，从而判定电子设备已断开，第一端口产生移除vbus电源动作；当与电子设备连接的第二端口温度上升时，第一控制芯片ic1的所述温度探测端获取第二电阻r2两端的第二电压值vr2，并将获取的第二电压值vr2与第二预设电压值进行比较，当第二电压值vr2超出第二预设电压，第二控制芯片ic2的电压控制端输出干扰电压到第二端口的通道配置线cc2线上，使第二端口的反馈电压大于第一端口通道配置线的悬空电压，当第一端口的通道配置线检测到该电压后，于是判定电子设备已断开，第一端口产生移除所述电源动作，从而实现过热保护；也就是说当设备端温度上升，第二保护单元用于对设备端接口进行过热保护，该过热保护单元第二控制芯片ic2的温度探测端vt获取第二电阻r2两端的第一电压值vr2，并将获取的第二电压值vr2与第四电阻r4两端的电压vr4进行比较，随着温度的上升，第二热敏电阻ntc2阻值下降，第二电压值vr2上升，当第二电压值vr2超过vr4时，比较器输出高电平，低压mos管m1开启，源极输出vref电压。此时第二控制芯片ic2的电压控制端vctrl向cc线输出干扰电压，使第一端口的cc线探测到的第二端口的下拉电压vrd大于cc1引脚悬空时的电压，从而判定电子设备已断开，第一端口产生移除vbus电源动作；随后，第一端口进入等待设备连接状态，并保持一段时间(10～20ms)，之后它将在探测到第二端口的下拉电阻rd1、rd2的反馈电压并维持一段时间(100～200ms)后，重新建立电源与电子设备间的连接，若此时保护单元仍探测到连接器端口温度过高，则会继续进行过热保护。usbtype-c连接器的接入等待时间与判断时间可产生保护的迟滞控制，以避免充电过程的快速开断，从而有效降低连接器的端口温度。在进行过热保护时，usbtype-c连接器的接入等待时间与判断时间产生保护的迟滞控制，以避免充电过程的快速开断，从而有效降低usbtype-c连接器的第一端口的温度和第二端口的温度。本发明基于usbtype-c连接器，利用usbtype-c系统的的规范，在usbtype-c连接器接口温度过高时，通过控制芯片来改变电源和设备间的连接条件，使系统自动切断电源回路，从而起到过热保护的目的，简单可靠，实用性高；不会在usbtype-c连接线上产生额外压降，系统效率高；保护单元结构简单，无需使用高压功率管，体积小，成本低，易于集成。以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。当前第1页12