一种保护电路和电子设备的制作方法

1.本实用新型实施例涉及连接端口保护技术领域，特别涉及一种保护电路和电子设备。


背景技术：

2.目前，在具有与外部设备进行插拔的连接端口的电子设备中，电子设备的内部器件通常直接通过连接端口与外部设备进行插拔连接，在这种方式下，容易存在短路的隐患，安全性较差。


技术实现要素：

3.本实用新型实施例提供一种保护电路和电子设备，该保护电路能提高连接端口的安全性。
4.第一方面，本实用新型实施方式采用的一个技术方案是提供一种保护电路，该保护电路包括：连接端口、控制单元、第一电源端、第一开关单元和至少一个第二开关单元；所述连接端口包括第一连接端和至少一个第二连接端，所述控制单元包括至少一个第三连接端，所述第二连接端的个数、所述第三连接端的个数和所述第二开关单元的个数相等；所述第一连接端连接所述第一开关单元的第一端，所述第一连接端还用于连接外部设备的接地端，所述第一连接端用于在连接所述外部设备的接地端时，输出接地信号至所述第一开关单元；所述第一开关单元的第二端连接所述第一电源端，所述第一开关单元的第三端接地，所述第一开关单元的第四端还分别连接各所述第二开关单元的第一端，所述第一开关单元用于根据所述接地信号、导通所述第一开关单元的第二端和所述第一开关单元的第四端之间的连接，使所述第一开关单元的第四端为第一电源端电压，以及，用于在未接收到所述接地信号时、导通所述第一开关单元的第三端和所述第一开关单元的第四端之间的连接，使所述第一开关单元的第四端接地；各所述第二开关单元的第二端连接对应的一个所述第二连接端，各所述第二开关单元的第三端连接对应的一个所述第三连接端，各所述第二连接端还用于连接所述外部设备，各所述第二开关单元用于在所述第一开关单元的第四端为所述第一电源端电压时，建立对应的所述第二连接端与对应的所述第三连接端之间的连接，使所述外部设备连接所述控制单元，以及，用于在所述第一开关单元的第四端接地时，断开对应的所述第二连接端与对应的所述第三连接端之间的连接。
5.在一些实施例中，所述第一开关单元包括第一电阻、第二电阻和第一开关管；所述第一开关管的第一端分别连接所述第一连接端和所述第一电阻的第一端，所述第一开关管的第二端分别连接所述第二电阻的第一端和各所述第二开关单元的第一端，所述第一开关管的第三端接地，所述第一电阻的第二端分别连接所述第二电阻的第二端和所述第一电源端。
6.在一些实施例中，所述第一开关管包括nmos管；所述nmos管的栅极分别连接所述第一连接端和所述第一电阻的第一端，所述nmos管的漏极分别连接所述第二电阻的第一端
和各所述第二开关单元的第一端，所述nmos管的源极接地。
7.在一些实施例中，所述第二开关单元包括继电器、mos管、三极管、开关芯片中的至少一种。
8.在一些实施例中，所述保护电路还包括供电单元，所述连接端口还包括供电端；所述供电单元的使能端连接所述第一开关单元的第四端，所述供电单元的输入端连接第二电源端，所述供电单元的输出端连接所述供电端，所述供电端还用于连接所述外部设备。
9.在一些实施例中，所述保护电路还包括第一电容；所述第一电容连接在所述第一开关单元的第四端与地之间。
10.在一些实施例中，所述保护电路还包括第二电容；所述第二电容连接在所述供电单元的输入端与地之间。
11.在一些实施例中，所述保护电路还包括第三电容；所述第三电容连接在所述供电单元的输出端与地之间。
12.第二方面，本实用新型实施例中提供了一种电子设备，该电子设备包括如第一方面任意一项所述的保护电路。
13.本实用新型实施方式的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例提供一种保护电路和电子设备，包括连接端口、控制单元、第一电源端、第一开关单元和至少一个第二开关单元；其中，连接端口连接外部设备时，第一连接端输出接地信号至第一开关单元，第一开关单元导通第一开关单元的第二端和第四端之间的连接，使第一开关单元的第四端为第一电源端电压，以使各第二开关单元建立对应的第二连接端和第三连接端之间的连接，从而使外部设备连接控制单元，以及，在连接端口未连接外部设备时，第一开关单元的第四端接地；各第二开关单元断开对应的第二连接端与对应的第三连接端之间的连接，通过上述方式，可以避免连接端口直接与控制单元连接，减少发生短路现象，从而提高连接端口的安全性。
附图说明
14.一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块和步骤表示为类似的元件/模块和步骤，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
15.图1是本实用新型实施例提供的一种保护电路的结构框图；
16.图2是本实用新型实施例提供的一种保护电路的电路结构示意图。
具体实施方式
17.下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
18.为了便于理解本技术，下面结合附图和具体实施例，对本技术进行更详细的说明。除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例
的目的，不是用于限制本技术。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
19.需要说明的是，如果不冲突，本实用新型实施例中的各个特征可以相互结合，均在本技术的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分。此外，本文所采用的“第一”、“第二”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。
20.第一方面，本实用新型实施例提供一种保护电路，请参阅图1，该保护电路包括：连接端口10、控制单元20、第一电源端vcc1、第一开关单元30和至少一个第二开关单元40。
21.连接端口10包括第一连接端detect和至少一个第二连接端a1，控制单元20包括至少一个第三连接端b1，第二连接端a1的个数、第三连接端b1的个数和第二开关单元40的个数相等。第一连接端detect连接第一开关单元30的第一端，第一连接端detect还用于连接外部设备的接地端。第一开关单元30的第二端连接第一电源端vcc1，第一开关单元30的第三端接地gnd，第一开关单元30的第四端还分别连接各第二开关单元40的第一端。各第二开关单元40的第二端连接对应的一个第二连接端a1，各第二开关单元40的第三端连接对应的一个第三连接端b1，各第二连接端a1还用于连接外部设备。
22.其中，第一连接端detect用于在连接外部设备的接地端时，输出接地信号至第一开关单元30。第一开关单元30用于根据接地信号、导通第一开关单元30的第二端和第一开关单元30的第四端之间的连接，使第一开关单元30的第四端为第一电源端vcc1电压，以及，用于在未接收到接地信号时、导通第一开关单元30的第三端和第一开关单元30的第四端之间的连接，使第一开关单元30的第四端接地gnd。各第二开关单元40用于在第一开关单元30的第四端为第一电源端vcc1电压时，建立对应的第二连接端a1与对应的第三连接端b1之间的连接，使外部设备连接控制单元20，以及，用于在第一开关单元30的第四端接地gnd时，断开对应的第二连接端a1与对应的第三连接端b1之间的连接。
23.具体的，连接端口可以是金手指连接端口、pin连接端口等。第一电源端vcc1可以是3.3v电源端，第一电平信号可以是高电平信号，第二电平信号可以是低电平信号，外部设备包括至少一个第四连接端，第四连接端的个数与第二连接端a1的个数相等，各第四连接端用于对应连接一个第二连接端a1。控制单元20可以是主机的中央处理器、或者是微处理控制器，其具体类型在此不做限定。
24.在该保护电路中，当外部设备与连接端口10连接时，接地端与第一连接端detect连接、各第四连接端与第二连接端a1对应连接，此时，第一连接端detect输出接地信号至第一开关单元30，第一开关单元30导通第一开关单元30的第二端和第四端之间的连接，使第一开关单元30的第四端为3.3v电压，那么，各第二开关单元40将导通对应的第二连接端a1与对应的第三连接端b1之间的连接，从而建立外部设备与控制单元20之间的连接。
25.而当外部设备未与连接端口10连接时，此时，第一开关单元30不会接收到接地信号，那么，第一开关单元30将导通第一开关单元30的第三端和第四端之间的连接，使第一开关单元30的第四端接地gnd，那么，各第二开关单元40将断开对应的第二连接端a1与对应的第三连接端b1之间的连接，从而断开外部设备与控制单元20之间的连接。
26.可见，在该保护电路中，当外部设备未接入连接端口10时，第一连接端detect不会输出接地信号至第一开关单元30，可使第二开关单元40断开连接端口10与控制单元20之间
的连接，而当外部设备接入连接端口10时，第一连接端detect输出接地信号至第一开关单元30，可使第二开关单元40建立连接端口10与控制单元20之间的连接，通过设置该保护电路，可避免连接端口10直接与控制单元20连接，在外部设备插入连接端口10时、才建立连接端口10与控制单元20之间的连接，减少发生短路的可能，提高连接端口10的安全性。
27.在其中一些实施例中，请参阅图2，第一开关单元30包括第一电阻r1、第二电阻r2和第一开关管q1。第一开关管q1的第一端分别连接第一连接端detect和第一电阻r1的第一端，第一开关管q1的第二端分别连接第二电阻r2的第一端和各第二开关单元40的第一端，第一开关管q1的第三端接地gnd，第一电阻r1的第二端分别连接第二电阻r2的第二端和第一电源端vcc1。
28.在该保护电路中，在第一开关管q1接收到第一连接端detect输出的接地信号时，第一开关管q1截止，那么，第一开关管q1的第二端将被第二电阻r2上拉至第一电源端vcc1电压；而在第一开关管q1未接收到第一连接端detect输出的接地信号时，第一开关管q1的第一端被第一电阻r1上拉至第一电源端vcc1电压，第一开关管q1导通，那么，第一开关管q1的第二端将接地gnd。
29.具体的，在其中一些实施例中，请继续参阅图2，第一开关管q1包括nmos管。nmos管的栅极分别连接第一连接端detect和第一电阻r1的第一端，nmos管的漏极分别连接第二电阻r2的第一端和各第二开关单元40的第一端，nmos管的源极接地gnd。在该保护电路中，在nmos管接收到第一连接端detect输出的接地信号时，nmos管截止，那么，nmos管的第二端将被第二电阻r2上拉至第一电源端vcc1电压；而在nmos管未接收到第一连接端detect输出的接地信号时，nmos管的第一端被第一电阻r1上拉至第一电源端vcc1电压，nmos管导通，那么，nmos管的第二端将接地gnd。实际应用中，第二开关管可根据实际需要进行设置，其还可以是npn三极管、或者是其他一切合适的开关器件，在此不需拘泥于本实施例中的限定。
30.在其中一些实施例中，第二开关单元40包括继电器、mos管、三极管、开关芯片中的至少一种。具体的，请参阅图2，各第二开关单元40包括开关芯片u1，各开关芯片u1的输入端in连接对应的第二连接端a1，各开关芯片u1的第一输出端out1连接对应的第三连接端b1，各开关芯片u1的控制端sw连接nmos管的漏极。在该保护电路中，当nmos管的漏极为高电平时，如3.3v时，开关芯片u1将建立输入端in与第一输出端out1之间的连接，当nmos管的漏极为低电平时，如0v时，开关芯片u1将断开输入端in与第一输出端out1之间的连接，或者建立输入端in与第二输出端out2之间的连接。实际应用中，开关芯片u1可以选取现有技术中一切合适的开关芯片，第二开关单元40也可以选取继电器、mos管和三级管中的至少一种，其具体设置方式可参照现有技术，在此不做限定。
31.在其中一些实施例中，请参阅图2，保护电路还包括供电单元50，连接端口10还包括供电端vcc；供电单元50的使能端en连接第一开关单元30的第四端，供电单元50的输入端vin连接第二电源端vcc2，供电单元50的输出端vout连接供电端vcc，供电端vcc还用于连接外部设备。具体的，第二电源端vcc2可以是5v电源端，供电单元50可以采用ax8723系列芯片，供电单元50的使能端连接nmos管的漏极，当使能端en为高电平时，供电单元50建立输入端vin和输出端vout之间的连接，当使能端en为低电平时，供电单元50断开输入端vin和输出端vout之间的连接。通过设置供电单元50，可在外部设备与保护电路建立连接后，才输出电源至外部设备，提高电路的稳定性和安全性。
32.在其中一些实施例中，供电单元50还连接控制单元20，供电单元20可在过流时发送信号至控制单元20。通过上述方式，可在电路发生过流时，控制单元20执行相关操作，其具体设置方式可参照现有技术中的设定，在此不做限定。
33.在其中一些实施例中，请参阅图2，保护电路还包括第一电容c1；第一电容c1连接在第一开关单元30的第四端与地gnd之间。具体的，第一电容c1连接在nmos管的漏极与地gnd之间。通过设置第一电容c1，可以对第一开关单元30第四端的电压进行滤波，使第一开关单元30输出至各第二开关单元40和供电单元的信号稳定。
34.在其中一些实施例中，保护电路还包括第二电容c2；第二电容c2连接在供电单元的输入端与地gnd之间。通过设置第二电容c2，可对第二电源进行滤波，提高保护电路工作的稳定性。
35.在其中一些实施例中，保护电路还包括第三电容c3；第三电容c3连接在供电单元的输出端与地gnd之间。通过设置第三电容c3，可对供电单元输出至供电端vcc的电源进行滤波，提高保护电路工作的稳定性。
36.下面结合图2所示的实施例详细阐述本实用新型实施例提供的保护电路的工作过程。
37.在该保护电路中，当外部设备与连接端口10连接时，接地端与第一连接端detect连接、各第四连接端与第二连接端a1对应连接，此时，第一连接端detect输出接地信号至nmos管的栅极，nmos管截止，nmos管的漏极将被第二电阻r2上拉至3.3v电压。一方面，各第二开关单元40将导通对应的第二连接端a1与对应的第三连接端b1之间的连接，从而建立外部设备与控制单元20之间的连接。另一方面，供电单元50的使能端en接收到3.3v电压信号后，将通过输出端vout输出电源至供电端vcc，也即输出至外部设备，从而为外部设备供电。
38.而当外部设备未与连接端口10连接时，此时，第一连接端detect不会输出接地信号至nmos管的栅极，nmos管的栅极将被第一电阻r1上拉至3.3v，nmos管导通，使nmos管的漏极接地。一方面，各第二开关单元40将断开对应的第二连接端a1与对应的第三连接端b1之间的连接，从而断开连接端口与控制单元20之间的连接。另一方面，供电单元50的使能端en接地后，将停止输出电源至供电端vcc。
39.可见，通过该保护电路，可避免连接端口10直接与控制单元20连接，以及避免电源直接输出至连接端口，在外部设备插入连接端口10时、才建立连接端口10与控制单元20之间的连接，减少发生短路的可能，从而减少发生触电现象，提高连接端口10的安全性。
40.第二方面，本实用新型实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括如第一方面任意一项所述的保护电路。电子设备可以是电脑主机、手机、服务器等具有连接端口的设备。本实施例中的保护电路具有如第一方面任意一项实施例所述的保护电路相同的结构和功能，在此不再赘述。
41.需要说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
42.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，
步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。