車載usb電源短路保護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種車載USB電源短路保護(hù)電路。第一NMOS管的源極作為電源端，第一NMOS管的漏極連接第一防反二極管的陽(yáng)極和第二NMOS管的漏極，第一NMOS管的柵極連接發(fā)光二極管的陰極、電壓比較器的輸出端和第二NMOS管的柵極，第二NMOS管的源極連接第二防反二極管的陰極并作為輸出端，第一防反二極管的陰極連接第一電阻的一端和第一電容的一端，第一電阻的另一端連接電壓比較器的反相輸入端和第二電阻的一端，電壓比較器的同相輸入端連接第二防反二極管的陽(yáng)極、第三電阻的一端以及第二電容的一端，第一電容的另一端、第二電容的另一端以及第二電阻的另一端接地，第三電阻的另一端用于接收參考電壓，發(fā)光二極管的陽(yáng)極用于接收供電電壓。
【專利說(shuō)明】
車載USB電源短路保護(hù)電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種車載USB電源短路保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]為了保證行車安全，車載ECU的安全性能要求很高，在設(shè)計(jì)時(shí)便要保證故障發(fā)生率盡量低。作為目前應(yīng)用最為廣泛的移動(dòng)外設(shè)與主機(jī)間通訊接口，USB(Universal SerialBus)具有成本低、使用簡(jiǎn)單、支持即插即用、易于擴(kuò)展等特點(diǎn)，在車載娛樂(lè)和存儲(chǔ)設(shè)備上獲得了廣泛的應(yīng)用。由于USB接口提供了內(nèi)置電源，可提供500mA以上的電流，對(duì)于一些功率較大的設(shè)備，如移動(dòng)硬盤等，其瞬時(shí)驅(qū)動(dòng)電流則可達(dá)到IA以上。如果車載ECU上帶有像USB總線這種可以直接輸出電源的接口，接口發(fā)生對(duì)電源或者對(duì)地短路時(shí)會(huì)損壞機(jī)體，因此有必要在接口部分提供一種保護(hù)電路，防止系統(tǒng)損壞、避免引起安全事故。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的是車載USB電源接口對(duì)電源或者對(duì)地短路引起機(jī)體損壞的問(wèn)題。
[0004]本實(shí)用新型通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]—種車載USB電源短路保護(hù)電路，包括第一 NMOS管、第二 NMOS管、第一防反二極管、第二防反二極管、發(fā)光二極管、第一電容、第二電容、第一電阻、第二電阻、第三電阻以及電壓比較器;所述第一匪OS管的源極作為電源端，所述第一匪OS管的漏極連接所述第一防反二極管的陽(yáng)極和所述第二 NMOS管的漏極，所述第一 NMOS管的柵極連接所述發(fā)光二極管的陰極、所述電壓比較器的輸出端和所述第二匪OS管的柵極，所述第二匪OS管的源極連接所述第二防反二極管的陰極并作為輸出端，所述第一防反二極管的陰極連接所述第一電阻的一端和所述第一電容的一端，所述第一電阻的另一端連接所述電壓比較器的反相輸入端和所述第二電阻的一端，所述電壓比較器的同相輸入端連接所述第二防反二極管的陽(yáng)極、所述第三電阻的一端以及所述第二電容的一端，所述第一電容的另一端、所述第二電容的另一端以及所述第二電阻的另一端接地，所述第三電阻的另一端用于接收參考電壓，所述發(fā)光二極管的陽(yáng)極用于接收供電電壓。
[0006]可選的，所述參考電壓不高于3.3V。
[0007]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0008]本實(shí)用新型提供的車載USB電源短路保護(hù)電路，能夠自動(dòng)探測(cè)USB輸出端是否發(fā)生了對(duì)12V或者對(duì)地短路，僅用一個(gè)比較器來(lái)構(gòu)成閾值可調(diào)的窗口比較器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)USB供電電路的有效保護(hù)，防止USB接口發(fā)生對(duì)12V或者對(duì)地短路時(shí)損壞機(jī)體。并且，通過(guò)設(shè)置發(fā)光二極管，在USB接口發(fā)生對(duì)12V或者對(duì)地短路時(shí)所述發(fā)光二極管發(fā)光，便于用戶判斷短路故障。
【附圖說(shuō)明】
[0009]此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的限定。在附圖中:
[0010]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的車載USB電源短路保護(hù)電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明僅用于解釋本實(shí)用新型，并不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。
實(shí)施例
[0012]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的車載USB電源短路保護(hù)電路的電路圖，所述車載USB電源短路保護(hù)電路包括第一 NMOS管MNl、第二匪OS管MN2、第一防反二極管Dl、第二防反二極管D2、發(fā)光二極管D3、第一電容Cl、第二電容C2、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3以及電壓比較器Al。
[0013]具體地，所述第一NMOS管MNl的源極作為電源端VCCI，所述電源端VCCI上的電壓為USB接口的內(nèi)置電源電壓，通常為5V。所述第一 NMOS管MNl的漏極連接所述第一防反二極管Dl的陽(yáng)極和所述第二匪OS管MN2的漏極，所述第一匪OS管MNl的柵極連接所述發(fā)光二極管D3的陰極、所述電壓比較器AI的輸出端和所述第二匪OS管MN2的柵極，所述第二匪OS管MN2的源極連接所述第二防反二極管D2的陰極并作為輸出端VCC2，所述第一防反二極管Dl的陰極連接所述第一電阻Rl的一端和所述第一電容Cl的一端，所述第一電阻Rl的另一端連接所述電壓比較器Al的反相輸入端和所述第二電阻R2的一端，所述電壓比較器Al的同相輸入端連接所述第二防反二極管D2的陽(yáng)極、所述第三電阻R3的一端以及所述第二電容C2的一端，所述第一電容Cl的另一端、所述第二電容C2的另一端以及所述第二電阻R2的另一端接地，所述第三電阻R3的另一端VCC3用于接收參考電壓，所述發(fā)光二極管D3的陽(yáng)極VCC4用于接收供電電壓。對(duì)于一些功耗較大的USB設(shè)備，其連接的瞬間會(huì)將輸出端VCC2的電壓拉低，這期間輸出端VCC2的電壓將會(huì)位于3.3V與5V之間。如果此時(shí)所述電壓比較器Al的同相輸入端的電壓大于3.3V，所述電壓比較器Al會(huì)有發(fā)生誤動(dòng)作的風(fēng)險(xiǎn)。因此，通常將所述參考電壓設(shè)置為不高于3.3V。
[0014]以下對(duì)本實(shí)施例的車載USB電源短路保護(hù)電路的工作原理進(jìn)行說(shuō)明:
[0015]假設(shè)所述電壓比較器Al的同相輸入端電壓為U+、反相輸入端的電壓為U-、輸出端電壓為Uo，所述第一防反二極管Dl的正向壓降為UDl，所述第二防反二極管D2的正向壓降為UD2，所述第一防反二極管Dl的陽(yáng)極電位為UmicU有:U- =CUmid- UDl) XR1 + (R1+R2)。在正常工作情況下，U-<U+，Uo為高電平，所述發(fā)光二極管D3不發(fā)光，所述第一 NMOS管MNl和所述第二 NMOS管MN2導(dǎo)通。下面按照所述輸出端VCC2上電壓值的大小分兩種情況進(jìn)行討論:
[0016](I)如果所述輸出端VCC2的電壓大于5V，由于所述第二防反二極管D2的方向截止作用，有:U+=3.3V。又因?yàn)樗龅谝环薕S管MNl和所述第二匪OS管MN2自帶的快恢復(fù)二極管作用，所述輸出端VCC2的電壓與Umid相等。當(dāng)U->U+時(shí)，所述電壓比較器Al的輸出電平發(fā)生反轉(zhuǎn)，即:
[0017]Umid>3.3X(Rl+R2)+Rl+UDl。
[0018]設(shè)此時(shí)所述輸出端VCC2的電壓為VBUSH，可得:
[0019]VBUSH= 3.3X(R1+R2)+R1+UD1。
[0020]即當(dāng)所述輸出端VCC2的電壓大于3.3 X (R1+R2) + R1+UD1時(shí)，所述電壓比較器Al便會(huì)將兩個(gè)NMOS管關(guān)斷。
[0021](2)如果所述輸出端VCC2的電壓小于3.3V，有:U+等于所述輸出端VCC2的電壓與UD2之和，Umid與電源端VCCl的電壓(通常為5V)相等。當(dāng)U->U+時(shí)，所述電壓比較器Al的輸出電平發(fā)生反轉(zhuǎn)，設(shè)此時(shí)所述輸出端VCC2的電壓為VBUSL，有:
[0022]VBUSL=(5V-UD1)XR1 + (R1+R2)-UD2。
[0023]即當(dāng)所述輸出端￥0:2的電壓小于(5￥-1]01)\1?1 + (1?1+1?2)-1]02，所述電壓比較器Al便會(huì)將兩個(gè)NMOS管關(guān)斷。
[0024]由上述分析可知，本實(shí)施例的車載USB電源短路保護(hù)電路僅用一個(gè)電壓比較器來(lái)構(gòu)成閾值可調(diào)的窗口比較器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)USB供電電路的有效保護(hù)。當(dāng)輸出端VCC2上連入的電壓大于VBUSH或小于VBUSL時(shí)，所述電壓比較器Al的輸出將變?yōu)榈碗娖?，關(guān)斷所述第一 NMOS管MNl和所述第二 NMOS管MN2，將電源端VCCl和輸出端隔離開來(lái)。并且，通過(guò)設(shè)置所述發(fā)光二極管D3，輸出端短路時(shí)所述發(fā)光二極管D3發(fā)光，提醒用戶輸出端發(fā)生短路故障。進(jìn)一步，所述第一電容Cl和所述第二電容C2可以維持所述電壓比較器Al的輸入端電壓瞬時(shí)不變。
[0025]以上所述的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】而已，并不用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種車載USB電源短路保護(hù)電路，其特征在于，包括第一NMOS管、第二匪OS管、第一防反二極管、第二防反二極管、發(fā)光二極管、第一電容、第二電容、第一電阻、第二電阻、第三電阻以及電壓比較器； 所述第一匪OS管的源極作為電源端，所述第一匪OS管的漏極連接所述第一防反二極管的陽(yáng)極和所述第二 NMOS管的漏極，所述第一 NMOS管的柵極連接所述發(fā)光二極管的陰極、所述電壓比較器的輸出端和所述第二 NMOS管的柵極，所述第二 NMOS管的源極連接所述第二防反二極管的陰極并作為輸出端，所述第一防反二極管的陰極連接所述第一電阻的一端和所述第一電容的一端，所述第一電阻的另一端連接所述電壓比較器的反相輸入端和所述第二電阻的一端，所述電壓比較器的同相輸入端連接所述第二防反二極管的陽(yáng)極、所述第三電阻的一端以及所述第二電容的一端，所述第一電容的另一端、所述第二電容的另一端以及所述第二電阻的另一端接地，所述第三電阻的另一端用于接收參考電壓，所述發(fā)光二極管的陽(yáng)極用于接收供電電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載USB電源短路保護(hù)電路，其特征在于，所述參考電壓不高于3.3V。
【文檔編號(hào)】H02H3/00GK205489434SQ201620225063
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月23日
【發(fā)明人】汪磊
【申請(qǐng)人】成都銳奕信息技術(shù)有限公司