專利名稱：Usb電源保護裝置及其機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種USB端口的過電流保護裝置，特別涉及一種USB電源保護裝置及其機構(gòu)。
背景技術(shù)：
通用串行總線(Universal Serial Bus, USB)是聯(lián)機電子裝置與外部裝置的一種串行端口總線標(biāo)準(zhǔn)。USB的特點在于支持能夠在電子裝置運作時插上或拔除硬件的熱插入(Hot swapping/Hot plugging)以及在新增外部裝置時能夠自動偵測與配置系統(tǒng)資源的即插即用(Plug and Play,PnP)。因此,UBS目前被廣泛應(yīng)用于個人電子裝置、移動通訊裝置、攝影器材、數(shù)字電視、及游戲機等多種裝置中。相較于其他僅能夠傳輸數(shù)據(jù)的傳輸接口，USB端口能夠提供一組電壓作為相鏈接的USB裝置的電源，并同時提供電流以驅(qū)動USB裝置。藉此，一些外部裝置能利用來自USB端口的電力而運作，而不必外接電源供應(yīng)器。然而，一個USB端口最多只能提供500mA的電流，在鏈接需要較高驅(qū)動電流的外接裝置或是多個外接裝置共享單一 USB端口的情況，將有可能造成電子裝置無法安裝這些外接裝置，且容易因電流使用過量而造成系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至外接裝置故障現(xiàn)象。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，提供一種。本實用新型主要目的即是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，提供一種能夠有效改善現(xiàn)有技術(shù)中USB端口在電源供應(yīng)上的問題、不致使電流使用過量而造成系統(tǒng)過載甚至死機、結(jié)構(gòu)簡單實用、工作性能穩(wěn)定可靠、適用范圍較為廣泛的USB電源保護裝置及其機構(gòu)。為了實現(xiàn)上述的目的，本實用新型的USB電源保護裝置及其機構(gòu)具有如下構(gòu)成該USB電源保護裝置，包括一設(shè)置于一電子裝置的USB插槽，USB插槽具有至少一USB端口，每個USB端口具有一電流檢測單兀、一電源輸入端、一電源輸出端、以及一開關(guān)單元，電流檢測單元檢測USB端口的輸入電流并據(jù)以產(chǎn)生一電流狀態(tài)信號，開關(guān)單元連接于電源輸入端、電流檢測單元、以及電源輸出端，開關(guān)單元依據(jù)電流狀態(tài)信號而在輸入電流超出一預(yù)設(shè)的電流基準(zhǔn)值時使電源輸入端與電源輸出端斷開，以使USB端口停止供電。依據(jù)本實用新型的一實施例，電流檢測單元以USB端口的VBUS端與GND端做為參考的輸入電源而檢測輸入電流。依據(jù)本實用新型的一實施例，開關(guān)單元為一晶體管，晶體管的柵極連接電流檢測單元，且晶體管以源極與漏極分別連接于電源輸入端與電源輸出端。依據(jù)本實用新型的一實施例，電流基準(zhǔn)值為500mA。依據(jù)本實用新型的一實施例，電子裝置為一計算機。本實用新型進一步提供一種USB電源保護機構(gòu)，設(shè)置于一 USB端口中，USB電源保護機構(gòu)包括一電流檢測單兀以及一開關(guān)單兀，USB端口包括一電源輸入端以及一電源輸出端，電流檢測單元檢測電源輸入端的輸入電流并據(jù)以產(chǎn)生一電流狀態(tài)信號，開關(guān)單元連接于電源輸入端、電流檢測單元、以及電源輸出端，開關(guān)單元依據(jù)電流狀態(tài)信號而在輸入電流超出一預(yù)設(shè)的電流基準(zhǔn)值時使電源輸入端與電源輸出端斷開，以使USB端口停止供電。依據(jù)本實用新型的一實施例，電流檢測單元以USB端口的VBUS端與GND端做為參考的輸入電源而檢測輸入電流。依據(jù)本實用新型的一實施例，開關(guān)單元為一晶體管，晶體管的柵極連接電流檢測單元，且晶體管以源極與漏極分別連接于電源輸入端與電源輸出端。依據(jù)本實用新型的一實施例，電流基準(zhǔn)值為500mA。采用了該實用新型的USB電源保護裝置及其機構(gòu)，USB電源保護裝置能夠?qū)⒐?yīng)予外部裝置的電流控制在一定范圍，而在電流超過電流基準(zhǔn)值時，USB電源保護機構(gòu)啟動而 斷開與外部裝置的鏈接，達到保護功能；藉此，能夠確保電子裝置的系統(tǒng)安全，不會有電流使用過量而造成的系統(tǒng)過載或死機問題；并且，由于每個USB端口皆設(shè)有獨立的USB電源保護機構(gòu)，故不同USB端口彼此之間不會互相影響，從而在斷開一個USB端口與外部裝置的鏈接時，確保連結(jié)于其它USB端口的外接裝置維持其正常運作；再者，USB電源保護機構(gòu)設(shè)置于USB插槽內(nèi)部，故不會受到電子裝置內(nèi)部的空間限制，以及不會影響電子裝置原有的電路布線規(guī)劃。因此，USB電源保護裝置能夠不變動電子裝置的機構(gòu)配置及電路布局而方便地應(yīng)用于電子裝置，極具實用性。本實用新型所采用的具體實施例，將通過以下的實施例及附圖作進一步的說明。

圖I為顯示依據(jù)本實用新型的一實施例的USB電源保護裝置的立體圖。圖2為顯示USB電源保護裝置設(shè)置于一電子裝置的示意圖。圖3為顯示USB電源保護裝置的電路方塊圖。圖4為顯示依據(jù)本創(chuàng)作的一實施例的USB端口的電路圖。主要組件符號說明如下100USB電源保護裝置IUSB 插槽2aUSB 端口2bUSB 端口21電源輸入端22電源輸出端3USB電源保護機構(gòu)31電流檢測單元32開關(guān)單元E電子裝置I輸入電流Iref電流基準(zhǔn)值Rl電阻R2電阻[0038]R3電阻R4電阻Si電流狀態(tài)信號
具體實施方式
為了能夠更清楚地理解本實用新型的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實施例詳細(xì)說明。請參閱圖I至圖4所示，圖I系顯示依據(jù)本實用新型的一實施例的USB電源保護裝置的立體圖、圖2系顯示USB電源保護裝置設(shè)置于一電子裝置的示意圖、圖3系顯示USB電源保護裝置的電路方塊圖、以及圖4系顯示依據(jù)本創(chuàng)作的一實施例的USB端口的電路圖。如圖所示，依據(jù)本實用新型的一實施例的一 USB電源保護裝置100包括一 USB插 槽I。USB插槽I具有至少一 USB端口，在此一實施例中以二個USB端口 2a、2b為例予以說明。當(dāng)然，USB端口的數(shù)量在其它實施方式中可以不同。每個USB端口 2a、2b具有一電源輸入端21、一電源輸出端22、及一 USB電源保護機構(gòu)3。因此，在此一實施例中，USB電源保護機構(gòu)3的數(shù)量為二個。由于此一實施例中的每個USB端口 2a、2b的電路配置相同，故在下文中僅以USB端口 2a為例作詳細(xì)說明。電源輸入端21與一電子裝置E連接，而由電子裝置E提供電源Vcc至USB端口2a，并自電源輸出端22輸出，以提供連結(jié)于USB端口 2a的一外接裝置(圖未示)使用。電子裝置E在此一實施例中為一計算機。當(dāng)然，本實用新型并不限于此，電子裝置E亦可為個人電子裝置、移動通訊裝置、攝影器材、數(shù)字電視、或游戲機等。USB電源保護機構(gòu)3包括一電流檢測單元31以及一開關(guān)單元32。電流檢測單元31檢測電源輸入端21的輸入電流I并據(jù)以產(chǎn)生一電流狀態(tài)信號Si。開關(guān)單元32連接于電源輸入端21、電源輸出端22、以及電流檢測單元31。藉此，在電流檢測單元31檢測輸入電流I超出一預(yù)設(shè)的電流基準(zhǔn)值Iref時，開關(guān)單元32則依據(jù)當(dāng)時的電流狀態(tài)信號Si使電源輸入端21與電源輸出端22斷開，以使USB端口 2a停止供電。詳細(xì)而言，本實用新型的一具體例子如第4圖所示。USB端口 2a具有四個連接端，分別為VBUS端、GND端、D+端、及D-端。電流檢測單元31為一電流檢測芯片，其具有V+端、V-端、Vs+端、Vs-端、及Vout端。其中，V+端連接于串聯(lián)連接在VBUS端與GND端之間的電阻Rl與電阻R2之間，而取得VBUS端與GND端之間的一分壓電壓。相似地，V-端連接于串聯(lián)連接在VBUS端與GND端之間的電阻R3與電阻R4之間，而取得VBUS端與GND端之間的另一分壓電壓。電流檢測單元31的Vs+端與Vs-端則分別連接于USB端口 2a的VBUS端與GND端做為參考的輸入電源而檢測輸入電流I。從而，電流檢測單元31依據(jù)所檢測出的輸入電流I的大小，并利用V-端與V-端所取得的分壓電壓而自Vout端輸出電流狀態(tài)信號Si。開關(guān)單元32于此具體例子中則為一晶體管，其具體地為一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管(PM0SFET)。當(dāng)然，但本實用新型并不限于此，開關(guān)單元32在別的例子中可為一N型金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管或是其它的開關(guān)組件。開關(guān)單元32 (PM0SFET)的柵極G連接電流檢測單元31的Vout端，且以源極S與漏極D分別連接于電源輸入端21與電源輸出端22。依據(jù)施加于柵極G的電壓值(即電流狀態(tài)信號Si)不同，能夠流過源極S與漏極D的電流大小亦會受其控制而改變。當(dāng)輸入電流I的大小處于電流基準(zhǔn)值Iref的范圍內(nèi)時，施加于柵極G的電壓值會使開關(guān)單元32為導(dǎo)通的狀態(tài)，從而使輸入電流I經(jīng)由USB端口 2a而供應(yīng)至連結(jié)于USB端口 2a的外接裝置。當(dāng)輸入電流I的大小超出電流基準(zhǔn)值Iref時，施加于柵極G的電壓值會使開關(guān)單元32為關(guān)閉的狀態(tài)，使電源輸入端21與電源輸出端22斷開，而停止經(jīng)由USB端口 2a對外接裝置供電。一般而言，USB端口最多只能提供500mA的電流，故電流基準(zhǔn)值Iref較佳地也是設(shè)定為500mA，以避免電流使用過量。然而，有些電子裝置因其本身的電路設(shè)計，而使得USB端口只能提供約300 400 mA的電流。在這種情況中，電流基準(zhǔn)值Iref可隨之設(shè)定為300 400 mA，以符合不同電子裝置的需求。藉由上述結(jié)構(gòu)，USB電源保護裝置100能夠?qū)⒐?yīng)予外部裝置的電流控制在所設(shè)定的電流基準(zhǔn)值Iref的范圍內(nèi)，并在輸入電流I超過電流基準(zhǔn)值Iref時，USB電源保護機構(gòu)3啟動而利用開關(guān)單元32斷開與外部裝置的鏈接，達到保護功能。如此一來，能夠確保電子裝置E的系統(tǒng)安全，不會有電流使用過量而造成的系統(tǒng)過載或死機問題。并且，由于每個USB端口 2a、2b皆設(shè)有獨立的USB電源保護機構(gòu)3，故不同USB端口彼此之間不會互相影響。在斷開一個USB端口(例如，USB端口 2a)與外部裝置的鏈接時，其它USB端口(例 如，USB端口 2b)仍可持續(xù)供電，使余下的外接裝置能夠維持正常運作。再者，USB電源保護機構(gòu)3設(shè)置于USB插槽I內(nèi)部，故整體外型仍是與一般的USB插槽無異。因此，USB電源保護裝置100在設(shè)置時不需要利用到除了 USB插槽I以外的空間，故不會受到電子裝置E內(nèi)部的空間限制、以及不會影響電子裝置E原有的電路布線規(guī)劃。換言之，USB電源保護裝置100能夠在不變動電子裝置E的機構(gòu)配置及電路布局的情況下應(yīng)用于電子裝置E，在設(shè)置上十分方便而極具實用性。由以上的實施例可知，本實用新型所提供的USB電源保護裝置及其機構(gòu)確具產(chǎn)業(yè)上的利用價值。在此說明書中，本實用新型已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本實用新型的精神和范圍。因此，說明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說明性的而非限制性的。
權(quán)利要求1.一種USB電源保護裝置，其特征在于，包括一設(shè)置于一電子裝置的USB插槽，該USB插槽具有至少一 USB端口，該每個USB端口具有一電流檢測單兀、一電源輸入端、一電源輸出端、以及一開關(guān)單元，該電流檢測單元檢測該USB端口的輸入電流并產(chǎn)生一電流狀態(tài)信號，該開關(guān)單元連接于該電源輸入端、該電流檢測單元、以及該電源輸出端，該開關(guān)單元依據(jù)該電流狀態(tài)信號在該輸入電流超出一預(yù)設(shè)的電流基準(zhǔn)值時將該電源輸入端與該電源輸出端斷開，且該USB端口停止供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的USB電源保護裝置，其特征在于，該電流檢測單元系以該USB端口的VBUS端與GND端做為參考的輸入電源而檢測該輸入電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的USB電源保護裝置，其特征在于，該開關(guān)單元為一晶體管，該晶體管的柵極連接該電流檢測單元，且該晶體管以源極與漏極分別連接于該電源輸入端與該電源輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的USB電源保護裝置，其特征在于，該電子裝置為一計算機。
5.一種USB電源保護機構(gòu)，其特征在于，設(shè)置于一 USB端口中，該USB電源保護機構(gòu)包括一電流檢測單元以及一開關(guān)單元，該USB端口包括一電源輸入端以及一電源輸出端，該電流檢測單元檢測該電源輸入端的輸入電流并產(chǎn)生一電流狀態(tài)信號，該開關(guān)單元連接于該電源輸入端、該電流檢測單元、以及該電源輸出端，該開關(guān)單元依據(jù)該電流狀態(tài)信號在該輸入電流超出一預(yù)設(shè)的電流基準(zhǔn)值時將該電源輸入端與該電源輸出端斷開，且該USB端口停止供電。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的USB電源保護機構(gòu)，其特征在于，該電流檢測單元系以該USB端口的VBUS端與GND端做為參考的輸入電源而檢測該輸入電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的USB電源保護機構(gòu)，其特征在于，該開關(guān)單元為一晶體管，該晶體管的柵極連接該電流檢測單元，且該晶體管以源極與漏極分別連接于該電源輸入端與該電源輸出端。
專利摘要本實用新型涉及一種USB電源保護裝置，系在一USB插槽的每個USB端口中設(shè)置有一USB電源保護機構(gòu)，USB電源保護機構(gòu)包括一電流檢測單元及一開關(guān)單元。采用該種結(jié)構(gòu)的USB電源保護裝置及其機構(gòu)，由于電流檢測單元能夠檢測USB端口的輸入電流并據(jù)以產(chǎn)生一電流狀態(tài)信號至開關(guān)單元，開關(guān)單元連接于USB端口的電源輸入端及電源輸出端，并依據(jù)電流狀態(tài)信號而在輸入電流過量時將電源輸入端與電源輸出端斷開，從而可以使USB端口停止供電，以避免造成電子裝置系統(tǒng)過載或死機等問題。
文檔編號H02H3/08GK202495733SQ20122006106
公開日2012年10月17日 申請日期2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月23日
發(fā)明者陳明峰 申請人:光美精密電子股份有限公司