一种电子设备接口保护电路及电子设备的制作方法

1.本公开涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种电子设备接口保护电路及电子设备。


背景技术：

2.随着通用串行总线(universal serial bus，usb)技术的普及，电子设备通常使用usb接口实现充电、数据传输以及数据交换等功能，usb接口可以规范电子设备之间的连接和通讯。
3.现有技术中，用户使用不合格的usb连接线通过usb接口对电子设备进行大电流充电时，容易出现安全事故，例如引发火灾等。另外，处于带电状态的usb接口一旦有液体流入时就会发生电解，使usb接口出现腐蚀，一旦腐蚀严重，不仅会缩短电子设备的使用寿命，也会对用户的使用造成影响。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种电子设备接口保护电路及电子设备，避免电子设备在大电流充电时出现安全事故，减缓了电子设备接口的腐蚀程度。
5.第一方面，本公开实施例提供了一种电子设备接口保护电路，包括：
6.开关模块和开关控制模块；
7.所述开关模块分别与所述开关控制模块和电子设备接口的第一管脚以及第二管脚电连接；
8.所述开关控制模块向所述开关模块输出第一控制信号和第二控制信号，所述开关模块用于根据所述第一控制信号和所述第二控制信号控制所述第一管脚是否接入线材识别信号或悬空，以及根据所述第一控制信号和所述第二控制信号控制所述第二管脚是否接入线材识别信号或悬空。
9.可选地，所述开关模块包括电子开关芯片，所述电子开关芯片的第一控制端与所述第一管脚电连接，所述电子开关芯片的第二控制端与所述第二管脚电连接，所述电子开关芯片的第一信号输入端接入所述第一控制信号，所述电子开关芯片的第二信号输入端接入所述第二控制信号，所述电子开关芯片的第一连通端和第二连通端悬空，所述电子开关芯片的第三连通端和第四连通端均接入所述线材识别信号。
10.可选地，所述开关控制模块的第一信号输出端与所述第一信号输入端电连接并输出所述第一控制信号，所述开关控制模块的第二信号输出端与所述第二信号输入端电连接并输出所述第二控制信号，所述开关控制模块的第三信号输出端与所述第三连通端和所述第四连通端均电连接并输出所述线材识别信号。
11.可选地，电子设备接口保护电路还包括：第一上拉电阻和第二上拉电阻，所述第一上拉电阻的第一端接入所述第一控制信号，所述第一上拉电阻的第二端接入稳压信号；所
述第二上拉电阻的第一端接入所述第二控制信号，所述第二上拉电阻的第二端接入所述稳压信号。
12.可选地，还包括：第一电容，所述第一电容的第一端接入所述稳压信号，所述第一电容的第二端接地。
13.可选地，电子设备接口保护电路还包括：第三上拉电阻，所述第三上拉电阻的第一端与所述第一管脚电连接，所述第三上拉电阻的第二端接入外接电源；或者，所述第三上拉电阻的第一端与所述第二管脚电连接，所述第三上拉电阻的第二端接入外接电源。
14.可选地，电子设备接口保护电路还包括：静电防护模块，所述静电防护模块包括：
15.第一静电防护元件，所述第一静电防护元件的第一端与所述第一管脚电连接，所述第一静电防护元件的第二端接地；和/或，
16.第二静电防护元件，所述第二静电防护元件的第一端与所述第二管脚电连接，所述第一静电防护元件的第二端接地。
17.可选地，电子设备接口保护电路还包括：第四电阻，所述第四电阻的第一端与所述第一管脚电连接，所述第四电阻的第二端与所述第一控制端电连接。
18.可选地，电子设备接口保护电路还包括：第五电阻，所述第五电阻的第一端与所述第二管脚电连接，所述第五电阻的第二端与所述第二控制端电连接。
19.第二方面，本公开实施例还提供了一种电子设备，包括如第一方面所述的电子设备接口保护电路。
20.本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
21.本公开提供的电子设备接口保护电路，包括：开关模块和开关控制模块；开关模块分别与开关控制模块和电子设备接口的第一管脚以及第二管脚电连接；开关控制模块向开关模块输出第一控制信号和第二控制信号，开关模块用于根据第一控制信号控制第一管脚是否接入线材识别信号或悬空，以及根据第二控制信号控制第二管脚是否接入线材识别信号或悬空。由此，本公开设置开关模块根据开关控制模块输出的第一控制信号和第二控制信号控制第一管脚是否接入线材识别信号或悬空，以及根据第一控制信号和第二控制信号控制第二管脚是否接入线材识别信号或悬空，可以在电子设备进行充电时判断所使用的连接线是否为出厂连接线，避免使用到不合格的连接线时进行大电流充电后发生安全事故，当电子设备停止充电后，可以使第一管脚和第二管脚处于悬空状态，当连接线进入腐蚀性液体时可以减缓电子设备的第一管脚和第二管脚的腐蚀，提高了电子设备的使用寿命。
附图说明
22.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
23.为了更清楚地说明本公开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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本公开实施例提供的一种电子设备接口保护电路的结构示意图。
具体实施方式
25.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
26.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
27.图1为本公开实施例提供的一种电子设备接口保护电路的结构示意图，如图1所示，电子设备接口保护电路包括开关模块1和开关控制模块2；开关模块1分别与开关控制模块2和电子设备接口的第一管脚sbu1以及第二管脚sbu2电连接；开关控制模块2向开关模块1输出第一控制信号gpio1和第二控制信号gpio2，开关模块1用于根据第一控制信号gpio1和第二控制信号gpio2控制第一管脚sbu1是否接入线材识别信号usb_cable_adc或悬空，以及根据第一控制信号gpio1和第二控制信号gpio2控制第二管脚sbu2是否接入线材识别信号usb_cable_adc或悬空。
28.具体地，如图1所示，电子设备接口中具有相互对称设置的第一管脚sbu1和第二管脚sbu2，开关模块1与第一管脚sbu1和第二管脚sbu2电连接，开关控制模块2与开关模块1电连接后向开关模块1输出第一控制信号gpio1和第二控制信号gpio2，进而控制第一管脚sbu1和第二管脚sbu2的连接状态。
29.示例性地，当开关控制模块2检测到电子设备例如手机通过usb连接线3连接至电脑或其它终端设备进行数据交互或数据传输时，开关控制模块2向开关模块1输出的第一控制信号gpio1为高电平信号，第二控制信号gpio2也为高电平信号，开关模块1根据第一控制信号gpio1和第二控制信号gpio2控制第一管脚sbu1与开关控制模块2的串行通讯发射接口a4电连接，以及根据第一控制信号gpio1和第二控制信号gpio2控制第二管脚sbu2与开关控制模块2的串行通讯接收接口a5电连接，电脑或其它终端设备通过第一管脚sbu1接收开关控制模块2发射的串口通讯信号，以及电脑或其它终端设备通过第二管脚sbu2向开关控制模块2发射的串口通讯信号，由此实现了电子设备例如手机中的开关控制模块2与电脑或者其它终端设备的之间的串口通讯。
30.当开关控制模块2检测到电子设备例如手机通过usb连接线3接入外接电源例如电源适配器进行充电时，开关控制模块2向开关模块1输出的第一控制信号gpio1为高电平信号，第二控制信号gpio2为低电平信号，开关模块1控制第一管脚sbu1和第二管脚sbu2均接入线材识别信号usb_cable_adc，电子设备进行充电时使用的usb连接线3不同，线材识别信号usb_cable_adc的电压值不同，进而可以推断出所使用的usb连接线3是否为出厂usb连接线3，示例性地，当电子设备进行充电时所使用的usb连接线3为出厂usb连接线3时，线材识别信号usb_cable_adc的电压值为3v，当线材识别信号usb_cable_adc的电压值变为3.5v时，说明充电时所使用的并不是出厂usb连接线3，由此开关控制模块2可以利用线材识别信号usb_cable_adc识别usb连接线3是否为出厂usb连接线3，当开关控制模块2识别到电子设备所接入的usb连接线3为出厂usb连接线3时，开关控制模块2可以控制usb连接线3能够达到额定的最大充电电流对电子设备进行充电，当开关控制模块2识别到电子设备所接入的usb连接线3并不是原装出厂的usb连接线3时，开关控制模块2可以限制usb连接线3的充电
电流，例如额定的最大充电电流为3a时，可以限制非原装出厂的usb连接线3的充电电流为2a，开关控制模块2限制充电电流的方式为本领域技术人员熟知内容，本公开实施例在此不作赘述。另外，当开关控制模块2识别到用户使用了非出厂的usb连接线3进行充电时也可以采用其它方式保护电子设备避免发现大电流充电的安全事故，本公开实施例对此不作限定。
31.当开关控制模块2检测到usb连接线3充电完成后，开关控制模块2向开关模块1输出的第一控制信号gpio1为低电平信号，第二控制信号gpio2为高电平信号，开关模块1控制第一管脚sbu1和第二管脚sbu2悬空，即第一管脚sbu1和第二管脚sbu2处的电平为0v，此时如果第一管脚sbu1和第二管脚sbu2如果进入了腐蚀性液体时，可以减缓第一管脚sbu1和第二管脚sbu2的腐蚀程度，提高了第一管脚sbu1和第二管脚sbu2的防腐蚀能力。
32.另外，当开关控制模块2向开关模块1输出的第一控制信号gpio1和二控制信号gpio2均为低电平信号时，开关模块1处于高电阻状态，第一管脚sbu1和第二管脚sbu2不接入任何信号。
33.本公开实施例设置开关模块1根据开关控制模块2输出的第一控制信号gpio1和第二控制信号gpio2控制第一管脚sbu1是否接入线材识别信号usb_cable_adc或悬空，以及根据第一控制信号gpio1和第二控制信号gpio2控制第二管脚sbu2是否接入线材识别信号usb_cable_adc或悬空，可以在电子设备进行充电时判断所使用的usb连接线3是否为出厂usb连接线3，避免使用到不合格的usb连接线3时进行大电流充电后发生安全事故，当电子设备停止充电后，可以使第一管脚sbu1和第二管脚sbu2处于悬空状态，当usb连接线3进入腐蚀性液体时可以减缓第一管脚sbu1和第二管脚sbu2的腐蚀程度。
34.可选地，如图1所示，开关模块1可以包括电子开关芯片，电子开关芯片的第一控制端k1与第一管脚sbu1电连接，电子开关芯片的第二控制端k2与第二管脚sbu2电连接，电子开关芯片的第一信号输入端in1接入第一控制信号gpio1，电子开关芯片的第二信号输入端in2接入第二控制信号gpio2，电子开关芯片的第一连通端1s1和第二连通端2s1悬空，电子开关芯片的第三连通端1s2和第四连通端2s2均接入线材识别信号usb_cable_adc。
35.具体地，如图1所示，开关模块1例如可以为电子开关芯片，示例性地，当电子开关芯片的第一信号输入端in1接入的第一控制信号gpio1为低电平信号，第二信号输入端in2接入的第二控制信号gpio2为高电平信号时，第一控制端k1连接至第一连通端1s1，第二控制端k2连接至第二连通端2s1，此时第一管脚sbu1和第二管脚sbu2处于悬空状态，有效提高了第一管脚sbu1和第二管脚sbu2的防腐蚀能力。当电子开关芯片的第一信号输入端in1接入的第一控制信号gpio1为高电平信号，第二信号输入端in2接入的第二控制信号gpio2为低电平信号时，第一控制端k1连接至第三连通端1s2，第二控制端k2连接至第四连通端2s2，此时第一管脚sbu1和第二管脚sbu2接入了线材识别信号usb_cable_adc，开关控制模块2通过线材识别信号usb_cable_adc的电压信息识别进行充电的usb连接线3是否为原装出厂线材，进而控制电子设备的充电电流，具体控制方式可以参照上述实施例理解，本公开实施例在此不作赘述。
36.另外，当电子开关芯片的第一信号输入端in1接入的第一控制信号gpio1为高电平信号，第二信号输入端in2接入的第二控制信号gpio2为高电平信号时，第一管脚sbu1通过第一控制端k1连接至第五连通端1s3接收开关控制模块2发射的串口通讯信号，第二管脚
sbu2通过第二控制端k2连接至第六连通端2s3向开关控制模块2发射串口通讯信号，实现了电子设备例如手机的开关控制模块2与终端设备例如电脑的串口通讯。
37.可选地，如图1所示，开关控制模块2的第一信号输出端a1与第一信号输入端in1电连接并输出第一控制信号gpio1，开关控制模块2的第二信号输出端a2与第二信号输入端in2电连接并输出第二控制信号gpio2，开关控制模块2的第三信号输出端a3与第三连通端1s2和第四连通端2s2均电连接并输出线材识别信号usb_cable_adc。
38.具体地，如图1所示，开关控制模块2例如可以为主控芯片，主控芯片可以安装在电子设备例如手机中，可以识别电子设备不同的工作状态，示例性地，主控芯片可以识别到电子设备通过usb连接线3与电脑等终端设备进行数据传输或安装应用程序等操作，主控芯片也可以识别电子设备通过usb连接线3与外部电源例如电源适配器连接后进行充电的状态，也可以识别电子设备充电结束的状态，由此主控芯片可以通过电子设备的不同工作状态，通过调整第一信号输出端a1和第二信号输出端a2向开关模块1发出的第一控制信号gpio1和第二控制信号gpio2的信号电平的高低，进而控制第一管脚sbu1和第二管脚sbu2是否接入线材识别信号usb_cable_adc或处于悬空状态以及是否与其它终端设备进行串口通信，具体地控制方式可以通过上述实施例进行理解，本公开实施例在此不作赘述。
39.开关控制模块2中的第一信号输出端a1和第二信号输出端a2例如设置于gpio(general-purpose input/output，通用输入/输出口)接口处，开关控制模块2中的第三信号输出端a3例如设置于adc(analog to digital converter，模数转换器)端口处，开关控制模块2中的串行通讯发射接口a4和串行通讯接收接口a5例如可以设置于uart(universal asynchronous receiver/transmitte，通用异步收发传输器)端口处。另外，图1中未具体示出的开关控制模块2的其它接口，为本领域技术人员熟知内容，本公开实施例在此不作赘述。
40.可选地，如图1所示，电子设备接口保护电路还包括：第一上拉电阻r1和第二上拉电阻r2，第一上拉电阻r1的第一端接入第一控制信号gpio1，第一上拉电阻r1的第二端接入稳压信号；第二上拉电阻r2的第一端接入第二控制信号gpio2，第二上拉电阻r2的第二端接入稳压信号。
41.具体地，如图1所示，电子设备开机时，开关模块1导通所需要的供电电压为1.8v，通过设置第一上拉电阻r1和第二上拉电阻r2将第一控制信号gpio1和第二控制信号gpio2的电压上拉至1.8v，此时第一控制信号gpio1和第二控制信号gpio2为高电平信号，保证电子设备开机后第一控制端k1默认连接至第五连通端1s3，第二控制端k2默认连接至第六连通端2s3，避免电子设备开机后串口通信信息的丢失，同时也可以避免在切换第一控制端k1和第二控制端k2时，串口信息无法打印出来。需要说明的是，第一上拉电阻r1和第二上拉电阻r2的阻值能够满足保护电路的上拉需求即可，本公开实施例对此不作限定。
42.可选地，如图1所示，还包括：第一电容c1，第一电容c1的第一端接入稳压信号，第一电容c1的第二端接地。
43.具体地，如图1所示，稳压信号中可能存在高频信号或者杂波信号等异常电信号，这些异常电信号如果输出至开关模块1中，可能会影响开关模块1的正常使用。本公开实施例设置第一电容c1的第一端接入稳压信号，稳压信号的电压例如可以为v
reg
，第一电容c1的第二端接地，稳压电源施加至第一电容c1的稳压信号中的高频信号或杂波信号由第一电容
c1过滤，由此可以利用第一电容c1过滤瞬间异常的信号，避免损坏开关模块1。另外，也可以根据稳压信号是否平稳决定是否在保护电路中加入第一电容c1。
44.可选地，如图1所示，电子设备接口保护电路还包括：第三上拉电阻r3，第三上拉电阻r3的第一端与第一管脚sbu1电连接，第三上拉电阻r3的第二端接入外接电源；或者，第三上拉电阻r3的第一端与第二管脚sbu2电连接，第三上拉电阻r3的第二端接入外接电源。
45.具体地，如图1所示，usb连接线3中设置有第三上拉电阻r3，外接电源所提供的电压例如为v
bus
，图1中示例性地示出了第三上拉电阻r3串接于第一管脚sbu1和外接电源，当开关模块1根据第一控制信号gpio1和第二控制信号gpio2控制第一管脚sbu1接入线材识别信号usb_cable_adc，以及根据第一控制信号gpio1和第二控制信号gpio2控制第二管脚sbu2接入线材识别信号usb_cable_adc时，开关控制模块2中集成的adc模块可以等效为一个下拉电阻，等效的下拉电阻与第三上拉电阻r3串联后进行分压，所使用的usb连接线3不同，内置的第三上拉电阻r3的阻值也不同，adc模块读取到的等效的下拉电阻处的分压即线材识别信号usb_cable_adc的电压也不同，当线材识别信号usb_cable_adc的电压与开关控制模块2中预存的使用出厂usb连接线3时的线材识别信号usb_cable_adc的电压相同时，判定此时用于充电的usb连接线3为出厂usb连接线3，开关控制模块2可以控制电源适配器以额定的最大充电电流向电子设备进行充电，当线材识别信号usb_cable_adc的电压与开关控制模块2中预存的使用出厂usb连接线3时的线材识别信号usb_cable_adc的电压不同时，判定此时用于充电的usb连接线3并不是出厂usb连接线3，从而对电源适配器对电子设备的充电电流进行限制，避免用户使用不合格的usb连接线3进行大电流充电时，出现安全事故。
46.另外，adc模块也可以根据线材识别信号usb_cable_adc的电压计算出进行充电的usb连接线3的第三上拉电阻r3的阻值，进而与开关控制模块2中预存的出厂usb连接线3中的第三上拉电阻r3进行对比，从而判断usb连接线3是否为出厂usb连接线3，示例性地，当正在充电的usb连接线3的第三上拉电阻r3的阻值与预存的出厂usb连接线3中的第三上拉电阻r3相同时，判断正在充电的usb连接线3为出厂usb连接线3，当充电的usb连接线3的第三上拉电阻r3的阻值与预存的出厂usb连接线3中的第三上拉电阻r3不同时，判断进行充电的usb连接线3并不是出厂usb连接线3，从而对充电电流进行限制。
47.需要说明的是，由于第一管脚sbu1和第二管脚sbu2为对称设置，因此可以如图1所示设置第一管脚sbu1与第三上拉电阻r3的第一端电连接，也可以设置第二管脚sbu2与第三上拉电阻r3的第一端电连接，本公开实施例对此不作限定。
48.可选地，电子设备接口保护电路还包括：静电防护模块4，静电防护模块4包括：第一静电防护元件d1，第一静电防护元件d1的第一端与第一管脚sbu1电连接，第一静电防护元件d1的第二端接地；和/或，第二静电防护元件d2，第二静电防护元件d2的第一端与第二管脚sbu2电连接，第一静电防护元件d1的第二端接地。
49.具体地，如图1所示，第一静电防护元件d1和第二静电防护元件d2可以均为静电保护二极管，当保护电路正常工作时，第一静电防护元件d1处于截止状态，不影响保护电路的正常工作，但是当保护电路出现异常时，例如第一管脚sbu1出现过压达到第一静电防护元件d1的击穿电压时，第一静电防护元件d1迅速由高阻态的截止状态变为低阻态，给瞬间电流提供低阻抗导通路径，同时把异常的高压钳制在安全水平内，从而避免保护电路中的开关模块1和开关控制模块2受到异常的高压的影响。当异常的高压消失时，第一静电防护元
件d1可以恢复其高阻态的截止状态。第二静电防护元件d2可以在第二管脚sbu2出现过压时将异常的高压钳制在安全水平内，避免对开关模块1和开关控制模块2的影响，第二静电防护元件d2的防护原理可以参照第一静电防护元件d1的防护原理进行理解，本公开实施例在此不作赘述。
50.需要说明的是，可以如图1所示设置静电防护模块4包括第一静电防护元件d1和第二静电防护元件d2，也可以仅设置静电防护模块4仅包括第一静电防护元件d1，也可以仅设置静电防护模块4仅包括第二静电防护元件d2，本公开实施例对此不作限定。另外，第一静电防护元件d1和第二静电防护元件d2的具体种类材质及封装规格等可以根据保护电路的实际使用需求进行选择，本公开实施例对此不作限定。
51.可选地，如图1所示，电子设备接口保护电路还包括：第四电阻r4，第四电阻r4的第一端与第一管脚sbu1电连接，第四电阻r4的第二端与第一控制端k1电连接。
52.具体地，如图1所示，第四电阻r4串联于第一管脚sbu1和第一控制端k1之间，用于限制流入第一管脚sbu1的电流，同时第四电阻r4也可以起到分压的作用，避免电路中电流过大烧毁第一管脚sbu1，提高了保护电路的安全性。需要说明的是，第四电阻r4的阻值及种类材质可以根据保护电路的实际使用需求进行选择，本公开实施例对此不作限定。
53.可选地，如图1所示，电子设备接口保护电路还包括：第五电阻r5，第五电阻r5的第一端与第二管脚sbu2电连接，第五电阻r5的第二端与第二控制端k2电连接。
54.具体地，如图1所示，第五电阻r5串联于第二管脚sbu2和第二控制端k2之间，用于限制流入第一管脚sbu1的电流，同时第五电阻r5也可以起到分压的作用，避免电路中电流过大烧毁第二管脚sbu2，提高了保护电路的安全性。需要说明的是，第五电阻r5的阻值及种类材质可以根据保护电路的实际使用需求进行选择，本公开实施例对此不作限定。
55.本公开实施例还提供了一种电子设备，电子设备包括如上述实施例所述的电子设备接口保护电路，因此本公开实施例提供的电子设备具备上述实施例所述的有益效果。另外，本公开实施例所述的电子设备可以为电脑、手机等，本公开实施例对此不作具体限定。
56.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
57.以上仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。