專利名稱：Usb保護電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種USB^妻口電路的改進，具體地說，是涉及一種對主積j 和USB設(shè)備起到保護作用的USB接口保護電路。
背景技術(shù)：
隨著USB數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的日益普及應用，越來越多的電子設(shè)備都選擇配置 USB接口來實現(xiàn)其與外部設(shè)備之間數(shù)據(jù)的傳輸通信。目前，主機系統(tǒng)給USB設(shè) 備供電都采用直接供電的方式，這種供電方式?jīng)]有施加任何的保護和;險測功能， 這樣一來， 一旦USB接口電路或者USB設(shè)備出現(xiàn)異常，就會給USB設(shè)備和整個 主機系統(tǒng)造成損壞。比如在USB設(shè)備占用電流過多的情況下，會造成主機系統(tǒng) 電壓降低，從而影響整個系統(tǒng)的正常工作，大大降低了主機系統(tǒng)的性能和品質(zhì)。
中國專利申請CN 200520047647. 6公開了一種USB接口過流報警指示系統(tǒng)， 提供了 一種對USB接口進行保護的電路結(jié)構(gòu)，但是該電路只能在USB接口出現(xiàn) 異常時給出報警指示，而不能及時切斷USB接口的供電，從而不能從根本上起 到有效保護USB設(shè)備的作用。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種USB接口的保護電路，通過對流過USB接 口的電流進行檢測，在USB設(shè)備出現(xiàn)異常時及時切斷主機向USB設(shè)備的供電， 以起到保護USB設(shè)備和整個主才幾系統(tǒng)的作用。
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn) 一種USB保護電路，包括USB接口、供電電源和一過流檢測控制電路，所述過流檢測控制電路的輸入端連接所述的供電電源，輸出端連接所述USB接口
的電源引腳，并對其輸出端電流進行檢測，在所述電流超過設(shè)定值時阻斷其輸 出端的輸出。
進一步的，在所述過流檢測控制電路中包含有一電源管理芯片和一處理器，
所述電源管理芯片的輸入端連接所述的供電電源，輸出端連接所述USB接口的 電源引腳，在檢測到輸出端電流超過設(shè)定值時通過其故障信號端輸出故障信號 至所述的處理器，所述處理器的開關(guān)控制信號輸出引腳連接所述電源管理芯片 的開關(guān)控制端，在接收到故障信號時控制所述電源管理芯片關(guān)斷其輸出端的輸 出。其中，所述電源管理芯片的開關(guān)控制端可以選擇其使能端實現(xiàn)。
當然，所述的過流檢測控制電路也可以采用以下結(jié)構(gòu)實現(xiàn)包含一過流4全 測電路、 一開關(guān)電路和一處理器，所述開關(guān)電路的輸入端連接所述的供電電源， 輸出端連接所述USB接口的電源引腳，開關(guān)控制端連接所述過流^r測電路的輸 出端；所述過流檢測電路的采樣輸入端連接所述USB接口的電源引腳，在檢測 到流過所述電源引腳的電流超過設(shè)定值時輸出故障信號，控制所述開關(guān)電路關(guān) 斷。此外，所述開關(guān)電路的開關(guān)控制端同時連接所述處理器的開關(guān)控制信號輸 出引腳。
再進一步的，所述處理器通過其輸入引腳接收用戶發(fā)出的是否切換至USB 設(shè)備的操作指令，進而根據(jù)所述操作指令確定其開關(guān)控制信號輸出引腳輸出電 位的狀態(tài)。為了達到節(jié)約能源的目的，所述處理器僅在接收到用戶發(fā)出的切換 至USB設(shè)備的操作指令時輸出開控制信號，以實現(xiàn)給外部USB設(shè)備的供電。
當然，也可以采用在USB接口上設(shè)置檢測是否有外部USB設(shè)備插入的開關(guān) 模塊來實現(xiàn)對USB接口供電的控制。其中，所述開關(guān)模塊的檢測信號輸出端子 連接所述處理器的輸入引腳，所述處理器根據(jù)其輸入？I腳接收到的檢測信號確 定其開關(guān)控制信號輸出引腳輸出電位的狀態(tài)，并且僅在所述開關(guān)模塊檢測到有 外部USB設(shè)備插入時輸出開控制信號，以避免能源浪費。
具體來講，所述開關(guān)模塊可以采用一常開式機械開關(guān)實現(xiàn)，其一端連接直流電源，另一端連接所述處理器的輸入引腳，在有外部USB設(shè)備插入時，觸發(fā) 開關(guān)閉合，以實現(xiàn)向處理器輸出高電位的檢測信號。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點和積極效果是本實用新型通過對流 過USB接口的電流進行檢測，并在檢測到此電流超過某一預定值時自動切斷對 USB接口的供電，不僅可以起到有效保護外部USB設(shè)備的作用，同時也可以保 證主機系統(tǒng)中的電路免受損壞，有助于提升主機系統(tǒng)的整機性能和品質(zhì)。與此 同時，通過控制供電電源僅在有外部USB設(shè)備插入時為其提供直流供電，從而 有效節(jié)約了能源，降低了整機的功率損耗。


圖1是本實用新型所提出的USB保護電路的一種實施例的電路原理圖； 圖2是本實用新型所提出的USB保護電路的另一種實施例的電路原理圖； 圖3是應用在USB接口上對外部設(shè)備的插入狀態(tài)進行檢測的開關(guān)模塊的一 種結(jié)構(gòu)示意圖。
務(wù)體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細地描述。 本實用新型所提出的USB保護電路，其發(fā)明目的包括兩個其一是在USB 設(shè)備與主機系統(tǒng)連接上以后，通過主機系統(tǒng)自動檢測USB設(shè)備的工作情況，具 體可采用檢測流過USB接口的電流是否超過設(shè)定值的方式實現(xiàn)。當主機系統(tǒng)發(fā) 現(xiàn)USB設(shè)備出現(xiàn)異常時，立即切斷向USB設(shè)備的供電，以起到保護USB設(shè)備和 保證主機系統(tǒng)正常運行的目的。其二是在USB接口上沒有插接USB設(shè)備時，主 才幾不向USB接口供電，只有當USB接口上接有USB設(shè)備時，主機才向USB接口 提供直流供電，以此達到節(jié)約能源的目的。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實用新型在主機系統(tǒng)的供電電源和USB接口之 間增設(shè)了 一個過流檢測控制電路，該控制電路在USB接口上接有USB設(shè)備時打開供電電源與USB接口電路之間的通路；反之，當USB接口上沒有外接USB設(shè) 備時，該控制電路切斷供電電源與USB接口電贈之間的通路，以實現(xiàn)節(jié)約能源 的目的；與此同時，在USB接口上接有USB設(shè)備時，所述控制電路對流過USB 接口上的電流進行檢測， 一旦該電流大于某一設(shè)定值時，該控制電路切斷供電 電源和USB接口電路之間的通路，以達到保護USB設(shè)備和主機系統(tǒng)的目的。
所述過流;險測控制電路可以采用多種結(jié)構(gòu)形式實現(xiàn)，下面通過實施例一、 二具體闡述兩種實現(xiàn)方式。
實施例一，參見圖l所示，在本實施例中，所述的過流檢測控制電路采用 一個電源管理芯片Ul和一個處理器連接而成。所述電源管理芯片Ul的輸入端 IN通過由電感FB2和電容C1 C4組成的LC濾波網(wǎng)絡(luò)連接為USB接口提供工作 電壓的+5V供電電源+5V-SW,輸出端OUT通過并聯(lián)接地的濾波電容C5 C7連接 USB接口的電源引腳VBUS,并且通過發(fā)光二極管Dl和分壓電阻R26的串聯(lián)支路 接地，以實現(xiàn)在外部USB設(shè)備插入時進行發(fā)光指示。所述的電源管理芯片Ul 具有對其輸出端OUT電流進行檢測的功能，在檢測到其輸出端OUT電流超過其 內(nèi)部設(shè)定值時，電源管理芯片Ul通過其故障信號端FLG輸出低電平有效的故障 信號，否則輸出高電平信號，傳輸至所述的處理器。所述處理器根據(jù)接收到的 高低電平信號，判斷USB設(shè)備是否出現(xiàn)異常，進而確定其開關(guān)控制信號輸出引 腳輸出電平的高低狀態(tài)。所述開關(guān)控制信號傳輸至電源管理芯片Ul的開關(guān)控制 端，以控制電源管理芯片U1是否阻斷其輸出端0UT的輸出。其中，所述的電源 管理芯片Ul可以采用型號為MIC2025的集成芯片實現(xiàn)，其開關(guān)控制端可以選擇 其低電平有效的使能端EN實現(xiàn)。在處理器接收到低電平故障信號時，通過其開 關(guān)控制信號輸出引腳輸出高電平信號至所述電源管理芯片Ul的使能端EN,控 制電源管理芯片Ul處于不工作狀態(tài)，從而切斷其輸入端IN和輸出端OUT之間 的通路，以停止向USB接口的供電，達到保護USB設(shè)備和維持主機系統(tǒng)正常運 行的目的。
另外，為了實現(xiàn)僅在有外部USB設(shè)備插入時為其提供工作電壓，以達到節(jié)約能源的目的，在本實施例中，所述的處理器通過其輸入引腳接收用戶發(fā)出的
是否切換至USB設(shè)備的操作指令，進而根據(jù)所述操作指令確定其開關(guān)控制信號 輸出引腳輸出電位的狀態(tài)。當處理器接收到用戶發(fā)出的切換至USB設(shè)備的操作 指令時，通過其開關(guān)控制信號輸出引腳輸出低電平信號，即ON控制信號至所述 電源管理芯片Ul的使能端EN，以控制電源管理芯片Ul正常工作，連通其輸入 端IN和輸出端0UT之間的通路，通過USB接口的電源引腳VBUS為外部USB設(shè) 備的提供直流供電，以完成主機與外部USB設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸通信。而在處 理器沒有接收到用戶發(fā)出的切換至USB設(shè)備的操作指令時，處理器輸出高電平 OFF信號至電源管理芯片Ul的使能端EN，使電源管理芯片Ul停止工作，切斷 其輸出端OUT的電壓輸出，達到節(jié)能降耗的目的。
實施例二，參見圖2所示，在本實施例中，所述的過流纟企測控制電^^可以 由開關(guān)電路U2、過流檢測電路U3和一個處理器組成。其中，開關(guān)電路U2的輸 入端IN連接所述的供電電源+5V-SW，輸出端OUT連接USB接口的電源引腳VBUS， 開關(guān)控制端CON連接所述過流檢測電路U3的輸出端Vout。所述過流;險測電路 的采樣輸入端Vin連接USB接口的電源引腳VBUS，在檢測到流過所述電源引腳 VBUS的電流超過設(shè)定值時輸出低電平故障信號，控制所述開關(guān)電路U2關(guān)斷， 以停止向外部USB設(shè)備的供電。
所述的開關(guān)電路U2可以采用三極管、M0S管、繼電器或者集成開關(guān)芯片等 多種形式實現(xiàn)，本實用新型對此不進行具體限制。而所述的過流檢測電路U3 也可以采用目前常見的多種結(jié)構(gòu)形式實現(xiàn)，比如在USB接口的電源引腳VBUS 連接分壓電阻網(wǎng)絡(luò)，其分壓節(jié)點連接一比較器的反相輸入端，所述比較器的同 相輸入端連接參考電壓，即設(shè)定值。在通過USB接口的電流正常時，比較器的 同相輸入端電壓高于其反相輸入端電壓，比較器輸出高電平ON信號，控制開關(guān) 電路U2導通工作；而在檢測到通過USB接口的電流過高時，在分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的 作用下，使輸入到比較器反相輸入端的電壓高于其同相輸入端的電壓而使比較 器輸出低電平OFF信號，以關(guān)斷開關(guān)電路U2的通路，停止向USB設(shè)備的供電，達到保護USB設(shè)備的目的。
同實施例一，為了達到節(jié)約能源的目的，通過所述的處理器"l妻收用戶發(fā)出
的是否切換至USB設(shè)備的操作指令，進而根據(jù)所述操作指令確定其開關(guān)控制信 號輸出引腳輸出電位的狀態(tài)。所述處理器的開關(guān)控制信號輸出《1腳連接開關(guān)電 路U2的開關(guān)控制端C0N，僅在接收到用戶發(fā)出的切換至USB設(shè)備的操作指令時 輸出高電平ON信號，以控制開關(guān)電路U2導通，實現(xiàn)給外部USB設(shè)備的供電。
當然，對外部USB設(shè)備的插入狀態(tài)的4企測也可以通過在USB接口上設(shè)置開 關(guān)模塊來實現(xiàn)。將所述開關(guān)模塊的檢測信號輸出端子連接處理器的輸入引腳， 處理器根據(jù)其輸入引腳接收到的檢測信號確定其開關(guān)控制信號輸出引腳輸出電 位的狀態(tài)，并且僅在所述開關(guān)模塊檢測到有外部USB設(shè)備插入時輸出高電平0N 信號，以避免能源浪費。
所述的開關(guān)模塊可以釆用多種結(jié)構(gòu)形式實現(xiàn)，比如可以借鑒現(xiàn)有耳機插座 中設(shè)置的開關(guān)結(jié)構(gòu)形式，也可以采用如圖3所示的常開式機械開關(guān)K1實現(xiàn)。圖 3中，所述常開式機械開關(guān)K1的一端連接直流電源+5V-SW,另一端連接所述處 理器的輸入引腳，在有外部USB設(shè)備插入時，壓迫開關(guān)K1閉合，以實現(xiàn)向處理 器輸出高電位的檢測信號。所述處理器在檢測到其輸入引腳輸入的高電位信號 時，判定有外部USB設(shè)備插入，從而通過其開關(guān)控制信號輸出引腳輸出高電平 0N信號，否則輸出低電平0FF信號，以控制開關(guān)電路U2的通斷。
本實用新型通過采用上述電路結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)無USB設(shè)備插入時或者USB設(shè) 備出現(xiàn)異常狀態(tài)時對USB接口停止供電，以起到保護USB設(shè)備、提高主機系統(tǒng) 可靠性和保護系統(tǒng)電路的作用。
當然，上述說明并非是對本實用新型的限制，本實用新型也并不僅限于上 述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、 改型、添加或替換，也應屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1、一種USB保護電路，包括USB接口和供電電源，其特征在于在所述USB保護電路中還包含有一過流檢測控制電路，其輸入端連接所述的供電電源，輸出端連接所述USB接口的電源引腳，所述過流檢測控制電路對其輸出端電流進行檢測，并在所述電流超過設(shè)定值時阻斷其輸出端的輸出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的USB保護電路，其特征在于在所述過流檢測控 制電路中包含有一電源管理芯片和一處理器，所述電源管理芯片的輸入端連接 所述的供電電源，輸出端連接所述USB接口的電源引腳，在;f全測到輸出端電流 超過:&定值時通過其故障信號端輸出故障信號至所述的處理器，所述處理器的 開關(guān)控制信號輸出引腳連接所述電源管理芯片的開關(guān)控制端，在接收到故障信 號時控制所述電源管理芯片關(guān)斷其輸出端的輸出。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的USB保護電路，其特征在于所述電源管理芯片 的開關(guān)控制端是其使能端。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的USB保護電路，其特征在于在所述過流檢測控 制電路中包含有一過流檢測電路和一開關(guān)電路，所述開關(guān)電路的輸入端連接所 述的供電電源，輸出端連接所述USB接口的電源引腳，開關(guān)控制端連接所述過 流檢測電路的輸出端；所述過流檢測電路的采樣輸入端連接所述USB接口的電 源引腳，在檢測到流過所述電源引腳的電流超過設(shè)定值時輸出故障信號，控制 所述開關(guān)電路關(guān)斷。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的USB保護電路，其特征在于在所述過流檢測控 制電路中還包含有一處理器，其開關(guān)控制信號輸出引腳連接所述開關(guān)電路的開 關(guān)控制端。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2或3或5所述的USB保護電路，其特征在于所述處理 器通過其輸入引腳接收用戶發(fā)出的是否切換至USBi殳備的操作指令，進而才艮據(jù) 所述才喿作指令確定其開關(guān)控制信號輸出引腳輸出電位的狀態(tài)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的USB保護電路，其特征在于所述處理器僅在接 收到用戶發(fā)出的切換至USB設(shè)備的操作指令時輸出開控制信號。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2或3或5所述的USB保護電路，其特征在于在所述 USB接口上設(shè)置有檢測是否有外部USB設(shè)備插入的開關(guān)模塊，所述開關(guān)模塊的 檢測信號輸出端子連接所述處理器的輸入引腳，所述處理器根據(jù)其輸入？ 1腳接 收到的檢測信號確定其開關(guān)控制信號輸出引腳輸出電位的狀態(tài)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的USB保護電路，其特征在于所述處理器僅在所 述開關(guān)模塊檢測到有外部USB設(shè)備插入時輸出開控制信號。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的USB保護電路，其特征在于在所述開關(guān)模塊 中包含有一常開式機械開關(guān)，其一端連接直流電源，另一端連接所述處理器的 輸入引腳。
專利摘要本實用新型公開了一種USB保護電路，包括USB接口、供電電源和一過流檢測控制電路，所述過流檢測控制電路的輸入端連接所述的供電電源，輸出端連接所述USB接口的電源引腳，并對其輸出端電流進行檢測，在所述電流超過設(shè)定值時阻斷其輸出端的輸出。實施本實用新型不僅可以起到有效保護外部USB設(shè)備的作用，同時也可以保證主機系統(tǒng)中的電路免受損壞，有助于提升主機系統(tǒng)的整機性能和品質(zhì)。與此同時，通過接收用戶的通道切換指令或者采用檢測USB接口上是否有設(shè)備插入的方式來控制供電電源的輸出，使其僅在有外部USB設(shè)備插入時為其提供直流供電，從而有效節(jié)約了能源，降低了整機的功率損耗。
文檔編號G06F1/26GK201142049SQ20072002702
公開日2008年10月29日 申請日期2007年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月24日
發(fā)明者剛 成, 趙楊威 申請人:青島海信電器股份有限公司