智能終端充電保護裝置及智能終端的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能終端充電保護裝置及智能終端，所述充電保護裝置連接于充電器與智能終端充電端口之間，包括：防反插保護模塊、分壓選路模塊和末端開關模塊。其中，防反插保護模塊，用于在充電器輸出端反插時，阻斷充電器輸出端與分壓選路模塊；分壓選路模塊，用于在充電通路過壓時，選路至末端開關模塊的阻斷電路，斷開充電通路。當充電器輸出端反插或充電通路過壓時，充電保護裝置斷開充電通路，實現(xiàn)防反插保護、過壓保護及防倒灌保護；否則，充電保護裝置接通充電通路，實現(xiàn)正常充電。利用本發(fā)明，可節(jié)省成本，改善智能終端充電的安全性及可靠性，延長智能終端電池乃至其本身的使用壽命。
【專利說明】智能終端充電保護裝置及智能終端
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及智能終端通信技術，尤其涉及一種智能終端充電保護裝置及智能終端。
【背景技術】
[0002]隨著通信技術的飛速發(fā)展，智能終端諸如Touch、智能手機、平板電腦等逐漸得以普及，并在全球范圍內(nèi)廣受歡迎。而使用這些智能終端的共性問題在于需對其內(nèi)部電池進行充電。
[0003]出于良好兼容性的考慮，多數(shù)智能終端的充電器接口均設計為USB接口，這就可能導致用戶在使用不同智能終端產(chǎn)品時，將各個充電器互用或錯用。而對于不同智能終端，其充電器輸出電壓是各不相同的。如果充電過程中出現(xiàn)過壓(即充電器輸出電壓超出智能終端電池的額定電壓范圍)或反插(即充電器與智能終端極性接反)，甚至在反插時伴隨電流倒灌(以下簡稱倒灌)現(xiàn)象，這些均會導致充電器輸出電壓異常，從而損壞充電通路，或影響電池甚至智能終端的使用壽命。
[0004]現(xiàn)有技術一是在充電通路中加入二極管，如圖1所示。其中，VIN為充電器的輸出電壓，VOUT為該充電保護電路的輸出電壓，Dl為二極管。這種電路可簡單實現(xiàn)防反插、防倒灌保護功能，但存在以下不足:一是由于二極管壓降的存在，使得智能終端的實際充電電壓遠低于充電器輸出電壓，降低了充電效率；二是當充電過程中出現(xiàn)過壓時，不具備過壓保護能力，從而造成對智能終端的損壞。
[0005]現(xiàn)有技術二是通過加入專用的過壓保護芯片來實現(xiàn)對智能終端充電端口的保護，如圖2所示。其中，VIN為充電器的輸出電壓，VOUT為該充電保護電路的輸出電壓。這種電路可實現(xiàn)過壓保護功能，但附加的過壓保護芯片，會提高成本且不具備防反插、防倒灌保護功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種智能終端充電保護裝置及智能終端，同時具備防反插保護、過壓保護及防倒灌保護功能，提高智能終端充電的安全性及可靠性，延長智能終端電池乃至其本身的使用壽命。
[0007]為達到上述目的，本發(fā)明提供一種智能終端充電保護裝置，所述裝置包括:依次串接的防反插保護模塊、分壓選路模塊、末端開關模塊，所述末端開關模塊包括阻斷電路及選通電路；其中:
[0008]防反插保護模塊,設置于充電器輸出端和分壓選路模塊之間，用于在充電器輸出端反插時，阻斷充電器輸出端與分壓選路模塊；
[0009]分壓選路模塊，用于在充電通路過壓時，選路至末端開關模塊的阻斷電路，斷開充電通路；在充電器輸出端未反插且充電通路未過壓時，選路至末端開關模塊的選通電路，接通充電通路。[0010]優(yōu)選地，所述末端開關模塊，還用于為充電通路提供防倒灌保護。
[0011]所述防反插保護模塊包括第三二極管，第三二極管的陽極連接至充電器輸出端，陰極連接至分壓模塊。
[0012]優(yōu)選地，所述分壓選路模塊包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第一 N型金屬氧化物半導體NMOS管、第二 NMOS管和第三P型金屬氧化物半導體PMOS管，其中第一電阻一端連接至防反插保護模塊的輸出端，另一端連接至第二電阻的一端，第二電阻一端連接至第一電阻，另一端接地，第三電阻一端連接至防反插保護模塊的輸出端，另一端與第一 NMOS管的漏極、第二 NMOS管的柵極以及第三PMOS管的柵極連接，第一 NMOS管的柵極連接至第一、第二電阻之間，源極接地，第二 NMOS管的漏極與第三PMOS管的漏極連接，源極接地，第三PMOS管的源極連接至充電器輸出端。
[0013]優(yōu)選地，所述末端開關模塊包括第一 PMOS管和第二 PMOS管，第一、第二 PMOS管的柵極均連接至分壓選路模塊的輸出端，第一、第二 PMOS管的源極彼此連接，第一 PMOS管的漏極連接至充電器輸出端，第二 PMOS管的漏極連接至智能終端的充電端口。
[0014]優(yōu)選地，所述第一 PMOS管和第二 PMOS管，分別包含第一、第二二極管，第一、第二二極管處于防倒灌的背靠背對接狀態(tài)。 [0015]所述分壓選路模塊在充電通路過壓時，選路至末端開關模塊的阻斷電路，斷開充電通路，包括:
[0016]充電通路過壓時，第一、第二電阻分壓使第一 NMOS管導通，第二 NMOS管、第三PMOS管柵極被拉為低電平，第二 NMOS管截止、第三PMOS管導通，第一、第二 PMOS管的柵極間壓降使第一、第二 PMOS管均截止。
[0017]優(yōu)選地，所述分壓選路模塊在充電器輸出端未反插且充電通路未過壓時，選路至末端開關模塊的選通電路，接通充電通路，包括:
[0018]在充電器輸出端未反插且充電通路未過壓時，第三二極管導通，第一、第二電阻分壓使第一 NMOS管截止，第一 NMOS管的漏極為高電平，第三電阻處的電壓使第二 NMOS管導通、第三PMOS管截止，第一、第二 PMOS管的柵極被拉為低電平，第一、第二 PMOS管均導通。
[0019]此外，本發(fā)明還提供一種智能終端，所述智能終端中設置有如上所述的充電保護
>J-U ρ?α裝直。
[0020]優(yōu)選地，所述智能終端為個人數(shù)字助理PDA、個人電腦、平板電腦、手機、可視電話、游戲機、電子相冊、視頻會議終端。
[0021]本發(fā)明技術方案使得防反插保護模塊、分壓選路模塊和末端開關模塊在充電保護裝置中有效發(fā)揮各自作用，實現(xiàn)了對智能終端充電的控制，以及在反插、過壓及倒灌時的保護。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明技術方案節(jié)約了成本，改善了智能終端充電的安全性及可靠性，延長了智能終端電池乃至智能終端的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為現(xiàn)有技術一的充電保護電路；
[0023]圖2為現(xiàn)有技術二的充電保護電路；
[0024]圖3為本發(fā)明實施例的充電保護裝置的結(jié)構連接圖；
[0025]圖4為本發(fā)明實施例的充電保護裝置的充電流程示意圖；[0026]圖5為本發(fā)明實施例的充電保護裝置對應電路圖；
[0027]圖6為本發(fā)明實施例的充電保護裝置對應電路的充電流程示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面具體結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明做以詳細說明。
[0029]圖3為本發(fā)明實施例的充電保護裝置的結(jié)構連接圖，如圖3所示，該充電保護裝置連接于充電器輸出端31與智能終端充電端口 35之間，包括依次串接的防反插保護模塊32、分壓選路模塊33和末端開關模塊34，其中:
[0030]防反插保護模塊32，設置于充電器輸出端31和分壓選路模塊33之間，用于在充電器與智能終端極性接反(即反插)時，直接阻斷與分壓選路模塊33的連接，由于此時充電通路被阻斷，分壓選路模塊33無電流流經(jīng)，因此不會出現(xiàn)過壓；且在未反插時，接通防反插保護模塊32與分壓選路模塊33的連接。
[0031 ] 分壓選路模塊33，設置于防反插保護模塊32和末端開關模塊34之間，用于在充電器輸出電壓超出智能終端電池的額定電壓范圍(即過壓)時，通過分壓作用選路至末端開關模塊34的阻斷電路，斷開充電通路；在充電器輸出端未反插且充電通路未過壓時，同樣通過分壓作用選路至末端開關模塊34的選通電路，接通充電通路。由此可見，分壓的作用在于通過選路，最終實現(xiàn)末端開關模塊34對異常充電保護或正常充電的可控性。
[0032]末端開關模塊34，設置于分壓選路模塊33和智能終端充電端口 35之間。末端開關模塊34包括阻斷電路及選通電路，用于根據(jù)防反插保護模塊32、分壓選路模塊33的上述情況，最終實現(xiàn)充電通路的斷開或接通。當充電器輸出端未反插而充電通路過壓時，分壓選路模塊33選路至末端開關模塊34的阻斷電路，充電通路斷開；反之，當充電器輸出端未反插且充電通路未過壓時，充電通路接通。此外，該模塊的結(jié)構特征還為充電通路提供防倒灌保護功能。
[0033]圖4為本發(fā)明實施例的充電保護裝置的充電流程示意圖，如圖4所示，本發(fā)明實施例的充電保護裝置的充電流程包括以下步驟:
[0034]步驟401:當充電器通過充電保護裝置連接智能終端之后，首先充電保護裝置對充電器的正常性進行檢查，包括反插和過壓。
[0035]步驟402:判斷充電器是否反插。若反插，則執(zhí)行步驟404 ;反之，執(zhí)行步驟403 ；
[0036]步驟403:判斷充電器是否過壓。若過壓，則執(zhí)行步驟404 ;反之，執(zhí)行步驟405 ；
[0037]步驟404:充電保護裝置斷開充電通路；
[0038]步驟405:充電保護裝置接通充電通路，執(zhí)行正常充電。
[0039]圖5為本發(fā)明實施例的充電保護裝置對應電路圖，如圖5所示，VIN為充電器的輸出電壓，VOUT為該充電保護電路的輸出電壓。
[0040]防反插保護模塊51包括第三二極管D3，其陽極連接充電器輸出端，陰極接至分壓模塊。
[0041]分壓選路模塊52包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第一 N型金屬氧化物半導體NMOS管N1、第二 NMOS管N2和第三P型金屬氧化物半導體PMOS管P3，其中Rl —端連接防反插保護模塊的輸出端，另一端接至R2的一端，R2 一端連接R1，另一端接地，R3一端連接防反插保護模塊的輸出端，另一端與NI的漏極、N2的柵極以及P3的柵極相連接，NI的柵極接至Rl、R2之間，源極接地，N2的漏極與P3的漏極相連接，源極接地，P3的源極接至充電器輸出端。
[0042]末端開關模塊53包括第一 PMOS管Pl和第二 PMOS管P2，P1、P2構成所述阻斷電路和選通電路，PU P2的柵極均接至分壓選路模塊52的輸出端，PU P2的源極彼此連接，Pl的漏極連接充電器輸出端，P2的漏極接至智能終端的充電端口。當出現(xiàn)高電平使P1、P2截止時，VIN與VOUT間不形成通路，故稱阻斷電路；當出現(xiàn)低電平使P1、P2導通時，VIN與VOUT間形成通路，故稱選通電路。
[0043]由圖5所示的結(jié)構可知，分壓選路模塊52中N2、P3組成推挽結(jié)構，通過Rl、R2分壓使得該推挽結(jié)構的N2、P3截止或?qū)?，再通過選路進一步實現(xiàn)末端開關模塊53中P1、P2的截止或?qū)?，最終實現(xiàn)智能終端異常充電保護或正常充電:當P1、P2截止時，VIN與VOUT間無通路，充電器不進行充電；當P1、P2導通時，VIN與VOUT間形成通路，充電器的輸出端接通智能終端的充電端口，進行充電。此外，P1、P2的寄生二極管D1、D2的陰極接在一起，處于背靠背狀態(tài)，以保證在Pl和P2截止時，VIN和VOUT間通路完全切斷，實現(xiàn)防反插、防倒灌保護功能。
[0044]在分壓選路模塊52中，合理選擇Rl、R2，使得僅在充電器輸出端未反插且充電通路未過壓時，R2的分壓小于NI的導通壓降，假設X點的電壓為\，從而實現(xiàn)Vx對NI的導通或截止的控制。此外，由于NI的源漏之間有寄生電容，N2柵源之間也有寄生電容，R3與這兩個電容組成RC濾波電路，從而在充電器電壓出現(xiàn)瞬時尖峰時，將該電壓濾掉，進而防止過壓誤檢測的發(fā)生，進一步提高了充電保護電路的可靠性。
[0045]本領域技術人員應當理解，本發(fā)明實施例的充電保護裝置中的防反插保護模塊51、分壓選路模塊52及末端開關模塊53均有多種電路實現(xiàn)方式，圖5僅示出了一種實現(xiàn)電路，不應理解為對本發(fā)明技術方案的限定。上述電路中電阻的阻值，可根據(jù)上述充電保護裝置的對應電路需截止電壓及需導通電壓的大小而設定，本發(fā)明不限定其具體取值。
[0046]圖6為本發(fā)明實施例的充電保護裝置對應電路的充電流程示意圖，下面結(jié)合圖5和圖6給予詳細說明。
[0047]正常充電實施過程:當充電器通過充電保護電路連接智能終端之后，若充電器輸出端未反插且充電通路未過壓時，由上所述，D3導通，經(jīng)R1、R2分壓后，Vx小于NI的導通壓降，則NI截止，從而NI的漏極為高電平，R3處Y點的電壓Vy為VIN-Vd (Vd為D3的導通壓降)，從而N2導通，P3截止，這樣，P1、P2的柵極被拉為低電平而導通，充電器輸出端VIN和智能終端的充電端口 VOUT間形成通路，對智能終端執(zhí)行正常的充電功能。
[0048]防反插和防倒灌保護的實施過程:當充電器通過充電保護電路連接智能終端之后，若充電器反插，VIN為負壓，則D3反向截止，VIN至接地端不能形成通路，則X點、Y點、Z點電壓均為GND，N1、N2和P3均截止，P1、P2也截止；且由于P1、P2的寄生二極管D1、D2處于背靠背狀態(tài)，因此在Pl、P2截止期間，VIN與VOUT之間不會形成電流倒灌通路，從而本發(fā)明實施例的充電保護裝置對應電路在對充電器實現(xiàn)防反插保護功能的同時，也避免了出現(xiàn)電流倒灌現(xiàn)象，實現(xiàn)了對智能終端充電端口的保護。
[0049]過壓保護的實施過程:當充電器通過充電保護電路連接智能終端之后，若充電器過壓，由上所述，D3導通，經(jīng)過Rl、R2分壓后，Vx大于NI的導通壓降，這時NI導通，則Y點電壓Vy被拉低，使N2截止，P3導通，從而P1、P2的源極和柵極間壓降約等于VIN，從而P1、P2截止，VIN與VOUT間無通路，實現(xiàn)了過壓保護功能。
[0050]由此可見，該智能終端充電保護電路同時具備過壓保護、防反插保護及防倒灌保護。
[0051]本發(fā)明還記載了一種智能終端，該智能終端中設置有前述的充電保護裝置。
[0052]智能終端可以為個人數(shù)字助理(PDA)、個人電腦、平板電腦、手機、可視電話、游戲機、電子相冊、視頻會議終端等。
[0053]以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種智能終端充電保護裝置，其特征在于，所述裝置包括:依次串接的防反插保護模塊、分壓選路模塊、末端開關模塊，所述末端開關模塊包括阻斷電路及選通電路；其中: 防反插保護模塊，設置于充電器輸出端和分壓選路模塊之間，用于在充電器輸出端反插時，阻斷充電器輸出端與分壓選路模塊； 分壓選路模塊，用于在充電通路過壓時，選路至末端開關模塊的阻斷電路，斷開充電通路；在充電器輸出端未反插且充電通路未過壓時，選路至末端開關模塊的選通電路，接通充電通路。
2.根據(jù)權利要求1所述的充電保護裝置，其特征在于，所述末端開關模塊，還用于為充電通路提供防倒灌保護。
3.根據(jù)權利要求1所述的充電保護裝置，其特征在于，所述防反插保護模塊包括第三二極管，第三二極管的陽極連接至充電器輸出端，陰極連接至分壓模塊。
4.根據(jù)權利要求3所述的充電保護裝置，其特征在于，所述分壓選路模塊包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第一 N型金屬氧化物半導體NMOS管、第二 NMOS管和第三P型金屬氧化物半導體PMOS管，其中第一電阻一端連接至防反插保護模塊的輸出端，另一端連接至第二電阻的一端，第二電阻一端連接至第一電阻，另一端接地，第三電阻一端連接至防反插保護模塊的輸出端，另一端與第一 NMOS管的漏極、第二 NMOS管的柵極以及第三PMOS管的柵極連接，第一 NMOS管的柵極連接至第一、第二電阻之間，源極接地，第二 NMOS管的漏極與第三PMOS管的漏極連接，源極接地，第三PMOS管的源極連接至充電器輸出端。
5.根據(jù)權利要求4所述的充電保護裝置，其特征在于，所述末端開關模塊包括第一PMOS管和第二 PMOS管，第一、第二 PMOS管的柵極均連接至分壓選路模塊的輸出端，第一、第二 PMOS管的源極彼此連接，第一 PMOS管的漏極連接至充電器輸出端，第二 PMOS管的漏極連接至智能終端的充電端口。
6.根據(jù)權利要求5所述的充電保護裝置，其特征在于，所述第一PMOS管和第二 PMOS管，分別包含第一、第二二極管，第一、第二二極管處于防倒灌的背靠背對接狀態(tài)。
7.根據(jù)權利要求5所述的充電保護裝置，其特征在于，所述分壓選路模塊在充電通路過壓時，選路至末端開關模塊的阻斷電路，斷開充電通路，包括: 充電通路過壓時，第一、第二電阻分壓使第一 NMOS管導通，第二 NMOS管、第三PMOS管柵極被拉為低電平，第二 NMOS管截止、第三PMOS管導通，第一、第二 PMOS管的柵極間壓降使第一、第二 PMOS管均截止。
8.根據(jù)權利要求5所述的充電保護裝置，其特征在于，所述分壓選路模塊在充電器輸出端未反插且充電通路未過壓時，選路至末端開關模塊的選通電路，接通充電通路，包括: 在充電器輸出端未反插且充電通路未過壓時，第三二極管導通，第一、第二電阻分壓使第一 NMOS管截止，第一 NMOS管的漏極為高電平，第三電阻處的電壓使第二 NMOS管導通、第三PMOS管截止，第一、第二 PMOS管的柵極被拉為低電平，第一、第二 PMOS管均導通。
9.一種智能終端，其特征在于，所述智能終端中設置有權利要求1至8任一項所述的充電保護裝置。
10.根據(jù)權利要求9所述的智能終端，其特征在于，所述智能終端為個人數(shù)字助理PDA、個人電腦、平板電腦、手機、可視電話、游戲機、電子相冊、視頻會議終端。
【文檔編號】H02J7/00GK104037734SQ201310068019
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年3月4日 優(yōu)先權日:2013年3月4日
【發(fā)明者】劉世偉, 寧金星, 馬彥青, 趙戰(zhàn)克, 李朝暉 申請人:中興通訊股份有限公司