移动设备数据接口保护电路的制作方法

移动设备数据接口保护电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子电路领域，具体地，涉及一种移动设备数据接口保护电路。
【背景技术】
[0002]为了保证使用安全，移动设备，例如野外数据采集时使用的车载设备的安全性能要求很高，在设计时便要保证故障发生率尽量低。作为目前应用最为广泛的移动外设与主机间通讯接口，USB (Universal Serial Bus)具有成本低、使用简单、支持即插即用、易于扩展等特点，在车载娱乐和存储设备上获得了广泛的应用。因为USB接口提供了内置电源，可提供500mA以上的电流，对于一些功率较大的设备，如移动硬盘等，其瞬时驱动电流则可达到IA以上。对于USB总线这种可以直接输出电源的接口，可能发生接口电路对电源或对地短路的情况，此时将会损坏机体。

【发明内容】

[0003]为克服可对外供电充电的移动设备接口发生对电源或地短路时大电流损坏内部器件及设备的技术缺陷，本发明公开了一种移动设备数据接口保护电路。
[0004]移动设备数据接口保护电路，连接在移动设备数据接口的供电端和总线端之间，其特征在于，由比较器、第一 NMOS管、第二 NMOS管、第一二极管、第二二极管、第一直流电源、第二直流电源、限流电阻、第一上拉电阻和第二上拉电阻组成；
所述比较器的输出端连接两个NMOS管的栅极，两个NMOS管的衬底分别连接供电端和总线端，并与各自的漏极连接，两个NMOS管的源极互联，并连接第一二极管的正极，限流电阻连接在第一二极管的负极比较器反相输入端之间，比较器正相输入端通过第二上拉电阻连接第一直流电源，并连接第二二极管正极，第二二极管负极连接总线端，比较输出端通过第一上拉电阻连接第二直流电源；
所述第二直流电源的电压值大于第一直流电源。
[0005]优选的，所述比较器输出端到地之间连接有发光二极管。
[0006]优选的，所述限流电阻两端和地之间分别连接有第一电容和极点电阻。
[0007]优选的，所述比较器正相输入端和地之间连接有第二电容。
[0008]本发明所述移动设备数据接口保护电路，可以实现对移动设备USB电源输出线的有效保护，无论USB电源输出线VBUS发生对电源还是对地短路，均不影响移动设备内部电路的正常工作，实现了可靠的短路保护。通过使用成本极低的普通分离器件，大幅降低了制造成本。
【附图说明】
[0009]图1是本发明一种【具体实施方式】示意图；
附图中标记及相应的零部件名称:VIN-供电端，VBUS-第一分压电阻，VCCl-第一直流电源，VCC2-第二直流电源，COMP-比较器，Rl -限流电阻，R2-极点电阻，R3-第一上拉电阻，R4-第二上拉电阻，Dl-第一二极管，D2-第二二极管，D3-发光二极管，Cl -第一电容，C2-第二电容，Ml-第一 NMOS 管，M2-第二 NMOS 管。
【具体实施方式】
[0010]下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0011 ] 本发明所述移动设备数据接口保护电路，连接在移动设备数据接口的供电端和总线端之间，其特征在于，由比较器、第一 NMOS管、第二 NMOS管、第一二极管、第二二极管、第一直流电源、第二直流电源、第一分压电阻、第二分压电阻、第一上拉电阻和第二上拉电阻组成；
所述比较器的输出端连接两个NMOS管的栅极，两个NMOS管的衬底分别连接供电端和总线端，并与各自的漏极连接，两个NMOS管的源极互联，并连接第一二极管的正极，限流电阻连接在第一二极管的负极比较器反相输入端之间，比较器正相输入端通过第二上拉电阻连接第一直流电源，并连接第二二极管正极，第二二极管负极连接总线端，比较输出端通过第一上拉电阻连接第二直流电源；
所述第二直流电源的电压值大于第一直流电源。
[0012]例如第一直流电源取3.3V，第二直流电源取12V，此时对于供电端，输入电压应该在3.3至12V之间，例如为5V。
[0013]对于两个NMOS管，漏极为P区，衬底为N区，衬底与漏极连接，形成从漏极指向衬底的二极管，对于两个NMOS管连接在一起的源极A点，当在VBUS端接入外界设备时，无论VBUS端电压高于或低于5V，在A点电压都是VBUS端和VIN端之间的较高者。
[0014]当VBUS端电压在第一直流电源和第二直流电源电压区间值之外，即大于12V或小于3.3V时，例如当小于3.3V时，A点电压为5V，通过第一二极管Dl和限流电阻在比较器反相输入端电压输入，而由于VBUS电压低于3.3V，使第二二极管导通，在比较器正相输入端，电压为低于3.3V的值，比较器输出低电平，关闭两个MOS管，避免VBUS端电压过低，即通常的短路接地时，造成VIN与地之间短路。而当VBUS电压高于5V时，A点电压为VBUS电压，但第二二极管不导通，使比较器正相输入端电压仍然为第一直流电源的3.3V,比较器正相输入端输入电压高于5V，输出电压仍然为负值，两个MOS管保持关闭，此时不充电，避免电流倒灌5V电压，损害电池。
[0015]而当VBUS电压高于第二直流电源12V时，由于此时对于第二 NMOS管，栅极电压被VCC2限制在12V，VGS已经变为负值，M2不会导通，避免高压损害内部器件。
[0016]可以在比较器输出端设置一个发光二极管D3，正负极分别连接比较器输出端和地，在比较器输出正电压，两个NMOS管开启时，D3发光，提示此时数据接口正常，如D3不亮，则比较器输出低电平，表示接入电源幅值超范围。
[0017]本发明A点反馈到比较器反相输入端，实际构成一个反馈环路，为提高环路稳定性，可以采取在输入端接电容的措施，例如在所述限流电阻两端和地之间分别连接有第一电容和极点电阻，或在所述比较器正相输入端和地之间连接有第二电容，都可以提供一个主极点，其中第一种方式更加复杂，通常极点电阻R2阻值远大于R1，尽量削弱Rl、R2分压带来的在比较器输入端带来的电压变化影响，R2和Cl共同提供一个主极点，通过对R2的调节，可以更好的调节主极点的位置，这与第二种方式仅在输入端连接C2电容，对比较器的输入阻抗模糊处理相比，更加精确。
[0018]如上所述，可较好的实现本发明。
【主权项】
1.移动设备数据接口保护电路，连接在移动设备数据接口的供电端和总线端之间，其特征在于，由比较器、第一 NMOS管、第二 NMOS管、第一二极管、第二二极管、第一直流电源、第二直流电源、限流电阻、第一上拉电阻和第二上拉电阻组成； 所述比较器的输出端连接两个NMOS管的栅极，两个NMOS管的衬底分别连接供电端和总线端，并与各自的漏极连接，两个NMOS管的源极互联，并连接第一二极管的正极，限流电阻连接在第一二极管的负极比较器反相输入端之间，比较器正相输入端通过第二上拉电阻连接第一直流电源，并连接第二二极管正极，第二二极管负极连接总线端，比较输出端通过第一上拉电阻连接第二直流电源； 所述第二直流电源的电压值大于第一直流电源。2.根据权利要求1所述的移动设备数据接口保护电路，其特征在于，所述比较器输出端到地之间连接有发光二极管。3.根据权利要求1所述的移动设备数据接口保护电路，其特征在于，所述限流电阻两端和地之间分别连接有第一电容和极点电阻。4.根据权利要求1所述的移动设备数据接口保护电路，其特征在于，所述比较器正相输入端和地之间连接有第二电容。
【专利摘要】移动设备数据接口保护电路，连接在移动设备数据接口的供电端和总线端之间，由比较器、第一NMOS管、第二NMOS管、第一二极管、第二二极管、第一直流电源、第二直流电源、限流电阻、第一上拉电阻和第二上拉电阻组成；所述比较器的输出端连接两个NMOS管的栅极，两个NMOS管的衬底分别连接供电端和总线端，并与各自的漏极连接；所述第二直流电源的电压值大于第一直流电源。本发明可以实现对移动设备USB电源输出线的有效保护，无论USB电源输出线VBUS发生对电源还是对地短路，均不影响移动设备内部电路的正常工作，实现了可靠的短路保护。
【IPC分类】H02H9/02
【公开号】CN104882869
【申请号】CN201510318426
【发明人】张德, 文波
【申请人】国网四川省电力公司南充供电公司, 国家电网公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月11日