車載usb電源短路保護電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種車載USB電源短路保護電路。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)光二極管的陽極用于接收供電電壓。
【專利說明】
車載USB電源短路保護電路
技術領域
[0001]本實用新型涉及電子電路技術領域，具體涉及一種車載USB電源短路保護電路。
【背景技術】
[0002]為了保證行車安全，車載ECU的安全性能要求很高，在設計時便要保證故障發(fā)生率盡量低。作為目前應用最為廣泛的移動外設與主機間通訊接口，USB(Universal SerialBus)具有成本低、使用簡單、支持即插即用、易于擴展等特點，在車載娛樂和存儲設備上獲得了廣泛的應用。由于USB接口提供了內(nèi)置電源，可提供500mA以上的電流，對于一些功率較大的設備，如移動硬盤等，其瞬時驅動電流則可達到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)生對電源或者對地短路時會損壞機體，因此有必要在接口部分提供一種保護電路，防止系統(tǒng)損壞、避免引起安全事故。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型所要解決的是車載USB電源接口對電源或者對地短路引起機體損壞的問題。
[0004]本實用新型通過下述技術方案實現(xiàn):
[0005]—種車載USB電源短路保護電路，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]本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果:
[0008]本實用新型提供的車載USB電源短路保護電路，能夠自動探測USB輸出端是否發(fā)生了對12V或者對地短路，僅用一個比較器來構成閾值可調(diào)的窗口比較器，實現(xiàn)了對USB供電電路的有效保護，防止USB接口發(fā)生對12V或者對地短路時損壞機體。并且，通過設置發(fā)光二極管，在USB接口發(fā)生對12V或者對地短路時所述發(fā)光二極管發(fā)光，便于用戶判斷短路故障。
【附圖說明】
[0009]此處所說明的附圖用來提供對本實用新型實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本實用新型實施例的限定。在附圖中:
[0010]圖1是本實用新型實施例的車載USB電源短路保護電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0011]為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明，本實用新型的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本實用新型，并不作為對本實用新型的限定。
實施例
[0012]圖1是本實用新型實施例的車載USB電源短路保護電路的電路圖，所述車載USB電源短路保護電路包括第一 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的陽極VCC4用于接收供電電壓。對于一些功耗較大的USB設備，其連接的瞬間會將輸出端VCC2的電壓拉低，這期間輸出端VCC2的電壓將會位于3.3V與5V之間。如果此時所述電壓比較器Al的同相輸入端的電壓大于3.3V，所述電壓比較器Al會有發(fā)生誤動作的風險。因此，通常將所述參考電壓設置為不高于3.3V。
[0014]以下對本實施例的車載USB電源短路保護電路的工作原理進行說明:
[0015]假設所述電壓比較器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導通。下面按照所述輸出端VCC2上電壓值的大小分兩種情況進行討論:
[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。又因為所述第一匪OS管MNl和所述第二匪OS管MN2自帶的快恢復二極管作用，所述輸出端VCC2的電壓與Umid相等。當U->U+時，所述電壓比較器Al的輸出電平發(fā)生反轉，即:
[0017]Umid>3.3X(Rl+R2)+Rl+UDl。
[0018]設此時所述輸出端VCC2的電壓為VBUSH，可得:
[0019]VBUSH= 3.3X(R1+R2)+R1+UD1。
[0020]即當所述輸出端VCC2的電壓大于3.3 X (R1+R2) + R1+UD1時，所述電壓比較器Al便會將兩個NMOS管關斷。
[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U->U+時，所述電壓比較器Al的輸出電平發(fā)生反轉，設此時所述輸出端VCC2的電壓為VBUSL，有:
[0022]VBUSL=(5V-UD1)XR1 + (R1+R2)-UD2。
[0023]即當所述輸出端￥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便會將兩個NMOS管關斷。
[0024]由上述分析可知，本實施例的車載USB電源短路保護電路僅用一個電壓比較器來構成閾值可調(diào)的窗口比較器，實現(xiàn)了對USB供電電路的有效保護。當輸出端VCC2上連入的電壓大于VBUSH或小于VBUSL時，所述電壓比較器Al的輸出將變?yōu)榈碗娖?，關斷所述第一 NMOS管MNl和所述第二 NMOS管MN2，將電源端VCCl和輸出端隔離開來。并且，通過設置所述發(fā)光二極管D3，輸出端短路時所述發(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的輸入端電壓瞬時不變。
[0025]以上所述的【具體實施方式】，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的【具體實施方式】而已，并不用于限定本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種車載USB電源短路保護電路，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)光二極管的陽極用于接收供電電壓。2.根據(jù)權利要求1所述的車載USB電源短路保護電路，其特征在于，所述參考電壓不高于3.3V。
【文檔編號】H02H3/00GK205489434SQ201620225063
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月23日
【發(fā)明人】汪磊
【申請人】成都銳奕信息技術有限公司