CN110113040A - 接口设备及其控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接口设备及其控制电路，所述控制电路包括第一开关控制支路和第二开关控制支路；第一开关控制支路的一端分别与接口设备的接口端、第二开关控制支路的第一端电连接，第一开关控制支路的另一端与第二开关控制支路的第二端电连接；当接口端接入外接高压电源时，第一开关控制支路处于饱和状态，第二开关控制支路处于断开状态。本发明通过设计一种第一开关控制支路和第二开关控制支路的反向高压保护电路，当接口端接入外接高压电源时，第一开关控制支路处于饱和状同时第二开关控制支路处于断开状态，从而使得接口设备具备防高压的功能，且降低了高压模块的硬件成本；另外，还具有响应速度快且体积小等优点。

Description

接口设备及其控制电路

技术领域

本发明涉及电路设计技术领域，特别涉及一种接口设备及其控制电路。

背景技术

现有的接口设备为了实现防高压的目的，一般都是采用防高压Load Switch(负荷开关)，但是这种防高压Load Switch的价格要比一般不防高压的负荷开关贵很多(如6倍)，因此，现有的具有防高压功能的接口设备均存在成本较高的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中接口设备均存在成本较高的缺陷，提供一种接口设备及其控制电路。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供一种接口设备的控制电路，所述控制电路包括第一开关控制支路和第二开关控制支路；

所述第一开关控制支路的一端分别与接口设备的接口端、所述第二开关控制支路的第一端电连接，所述第一开关控制支路的另一端与所述第二开关控制支路的第二端电连接；

当所述接口端接入外接高压电源时，所述第一开关控制支路处于饱和状态，所述第二开关控制支路处于断开状态。

可选地，所述控制电路还包括负荷开关和控制芯片；

所述负荷开关分别与所述第二开关控制支路的第三端、所述控制芯片电连接；

所述负荷开关还与第一电源端电连接；

所述控制芯片用于识别出所述接口端未接入外接设备时，控制所述负荷开关处于断开状态；

所述控制芯片还用于识别出所述接口端接入所述外接设备时，控制所述负荷开关处于连接状态。

可选地，所述控制芯片分别与所述接口设备的接口端和使能端电连接；

所述第一开关控制支路包括晶体管和第一电阻；

所述第二开关控制支路包括第一MOS管(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)；

所述晶体管的基极与所述第一电阻的一端电连接，所述晶体管的发射极分别与所述接口端、所述第一MOS管的源极电连接，所述晶体管的集电极与所述第一MOS管的栅极电连接，所述第一MOS管的漏极与所述负荷开关的电连接；

所述第一电阻的另一端与所述接口端电连接；

当所述接口端接入外接高压电源时，所述控制芯片用于识别出所述接口端接入外接高压电源，并控制调节第一电阻的阻值使得所述晶体管处于饱和状态，所述第一MOS管处于断开状态。

可选地，所述第一开关控制支路还包括第二电阻和稳压二极管；

所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端和所述稳压二极管的一端电连接，所述第二电阻的另一端与接口端电连接；

所述稳压二极管的另一端接地。

可选地，所述控制电路还包括第一电容；

所述第一电容的一端与所述接口端电连接，所述第一电容的另一端接地。

可选地，所述控制芯片分别与所述接口设备的接口端和使能端电连接；

所述控制电路还包括第三开关控制支路；

所述第三开关控制支路的一端与所述接口设备的使能端电连接，所述第三开关控制支路的另一端与所述第一MOS管的栅极电连接；

当所述接口端接入外接设备时，所述控制芯片用于识别出所述接口端接入所述外接设备；

所述控制芯片还用于控制所述接口设备的使能端输入低电平，使得所述第三开关控制支路的另一端输出低电平，所述第一MOS管处于导通状态，所述负荷开关通过所述接口端向所述外接设备输入第一电源。

可选地，所述第三开关控制支路包括第二MOS管和第三电阻；

所述第二MOS管的栅极与所述接口设备的使能端电连接，所述第二MOS管的漏极与所述第三电阻的一端电连接，所述第三电阻的另一端与所述第一MOS管的栅极电连接，所述第二MOS管的源极接地。

可选地，所述第三开关控制支路还包括第三MOS管和第二电容；

所述第三MOS管的栅极与所述接口设备的使能端电连接，所述第三MOS管的漏极分别与所述第二电容的一端、所述第二MOS管的栅极电连接；

所述第三MOS管的源极、所述第二电容的另一端均接地。

可选地，所述控制电路还包括第四电阻、第二电源端和第五电阻；

所述第四电阻的一端与所述第二电源端电连接，所述第四电阻的另一端与所述第三MOS管的漏极电连接；

所述第五电阻的一端与所述接口端电连接，所述第五电阻的另一端与所述第三电阻的另一端电连接。

可选地，所述控制电路还包括第四开关控制支路；

所述第四开关控制支路的一端与所述接口端电连接，所述第四开关控制支路的另一端接地；

当所述接口端切断与所述外接设备的连接时，所述控制芯片用于识别出所述接口端切断与所述外接设备的连接；

所述控制芯片还用于控制所述接口设备的使能端输入高电平，使得所述第四开关控制支路处于导通状态，并将所述接口端中的残余电荷放电至地面。

可选地，所述第四开关控制支路包括第四MOS管和第六电阻；

所述第四MOS管的栅极与所述接口设备的使能端电连接；

所述第四MOS管的漏极与所述第六电阻的一端电连接，所述第四MOS管的源极接地，所述第六电阻的另一端与所述接口端电连接；

当所述接口端切断与所述外接设备的连接时，所述第四MOS管导通。

可选地，所述控制电路还包括第三电容；

所述第三电容的一端与所述第四MOS管的栅极电连接，所述第三电容的另一端接地。

可选地，所述接口端为Type-C接口(一种接口)；和/或，

所述第一MOS管、所述第二MOS管、所述第三MOS管和所述第四MOS管均为PMOS管。

本发明还提供一种接口设备，所述接口设备包括上述的接口设备的控制电路。

本发明的积极进步效果在于：

本发明中，通过设计一种第一开关控制支路和第二开关控制支路的反向高压保护电路，当接口端接入外接高压电源时，第一开关控制支路处于饱和状同时第二开关控制支路处于断开状态，从而使得接口设备具备防高压的功能，且降低了高压模块的硬件成本，有效地增强了接口设备的市场竞争力；另外，还具有响应速度快且体积小等优点。

附图说明

图1为本发明实施例1的接口设备的控制电路的电路图。

图2为本发明实施例2的接口设备的控制电路的电路图。

图3为本发明实施例2的接口设备的控制电路的高压保护示意图。

图4为本发明实施例3的接口设备的控制电路的第一电路图。

图5为本发明实施例3的接口设备的控制电路的第二电路图。

图6为本发明实施例4的接口设备的控制电路的第一电路图。

图7为本发明实施例4的接口设备的控制电路的第二电路图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

如图1所示，本实施例的接口设备的控制电路包括第一开关控制支路L1和第二开关控制支路L2。

具体地，第一开关控制支路L1的一端分别与接口设备的接口端CONN、第二开关控制支路L2的第一端电连接，第一开关控制支路L1的另一端与第二开关控制支路L2的第二端电连接；

当接口端CONN接入外接高压电源时，第一开关控制支路L1处于饱和状态，第二开关控制支路L2处于断开状态。

本实施例中，通过设计一种第一开关控制支路和第二开关控制支路的反向高压保护电路，当接口端接入外接高压电源时，第一开关控制支路处于饱和状同时第二开关控制支路处于断开状态，从而使得接口设备具备防高压的功能，且降低了高压模块的硬件成本，有效地增强了接口设备的市场竞争力；另外，还具有响应速度快且体积小等优点。

实施例2

本实施例的接口设备的控制电路是对实施例1的进一步改进，具体地：

如图2所示，控制电路还包括负荷开关Load Switch和控制芯片CC；

负荷开关Load Switch分别与第二开关控制支路L1的第三端、控制芯片2电连接；

负荷开关Load Switch还与第一电源端电连接；

控制芯片2用于识别出接口端CONN未接入外接设备时，控制负荷开关Load Switch处于断开状态；

控制芯片2还用于识别出接口端CONN接入外接设备时，控制负荷开关Load Switch处于连接状态。

控制芯片2分别与接口设备的接口端CONN和使能端EN电连接。

具体地，第一开关控制支路L1包括晶体管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2、稳压二极管CR和第一电容C1。

第二开关控制支路L2包括第一MOS管Q2；

晶体管Q1的基极与第一电阻R1的一端电连接，晶体管Q1的发射极分别与接口端CONN、第一MOS管Q2的源极电连接，晶体管Q1的集电极与第一MOS管Q2的栅极电连接，第一MOS管Q2的漏极与负荷开关Load Switch的电连接；

第一电阻R1的另一端与接口端CONN电连接；

当接口端CONN接入外接高压电源时，控制芯片2用于识别出接口端CONN接入外接高压电源，并控制调节第一电阻R1的阻值使得晶体管Q1处于饱和状态，第一MOS管Q2处于断开状态。

第一电阻R1的另一端分别与第二电阻R2的一端和稳压二极管CR的一端电连接，第二电阻R2的另一端与接口端CONN电连接；

稳压二极管CR的另一端接地。

第一电容C1的一端与接口端CONN电连接，第一电容C1的另一端接地。

本实施例中，当接口端CONN接入高电压时，通过调整第一电阻R1的阻值使得晶体管Q1能够快速导通并处于饱和状态，从而使得第一MOS管Q2的栅极和源极的电压VGS＝0，此时第一MOS管Q2断开，从而隔离高压，起到高压保护的作用。

其中，采用晶体管Q1保证了响应速度，能够快速响应电压变化变化情况，有效地缩短反应时间。

另外，上述的第一开关控制支路和第二开关控制支路构成的反向高压保护电路模块价格与现有的防高压的负荷开关相比，利用价格低廉的元器件巧妙结合起来，最终实现快速响应隔离高压且有效地降低了电路设计成本和投入成本。

具体地，如图3所示，横坐标表示时间t(单位s)，纵坐标表示电压U(单位V)。曲线a表示负荷开关对应的电压变化曲线，曲线b表示接口端中的电压变化曲线，曲线c表示接入的外部电压的电压变化曲线，其中，曲线c中d段出现电压逐渐升高，与此同时曲线a中对应的电压被拉低，从而起到高压保护的作用。

本实施例中，通过设计一种第一开关控制支路和第二开关控制支路的反向高压保护电路，当接口端接入外接高压电源时，第一开关控制支路处于饱和状同时第二开关控制支路处于断开状态，从而使得接口设备具备防高压的功能，且降低了高压模块的硬件成本，有效地增强了接口设备的市场竞争力；另外，还具有响应速度快且体积小等优点。

实施例3

如图4所示，本实施例的接口设备的控制电路是对实施例2的进一步改进，具体地：

控制电路还包括第三开关控制支路L3；

第三开关控制支路L3的一端与接口设备的使能端EN电连接，第三开关控制支路L3的另一端与第一MOS管Q2的栅极电连接；

当接口端CONN接入外接设备时，控制芯片2用于识别出接口端CONN接入外接设备；

控制芯片2还用于控制接口设备的使能端EN输入低电平，使得第三开关控制支路L3的另一端输出低电平，第一MOS管Q2处于导通状态，负荷开关Load Switch通过接口端CONN向外接设备输入第一电源。

具体地，如图5所示，第三开关控制支路L3包括第二MOS管Q3、第三电阻R3、第三MOS管Q4和第二电容C2。

第二MOS管Q3的栅极与接口设备的使能端EN电连接，第二MOS管Q3的漏极与第三电阻R3的一端电连接，第三电阻R3的另一端与第一MOS管Q2的栅极电连接，第二MOS管Q3的源极接地。

第三MOS管Q4的栅极与接口设备的使能端EN电连接，第三MOS管Q4的漏极分别与第二电容C2的一端、第二MOS管Q3的栅极电连接；

第三MOS管Q4的源极、第二电容C2的另一端均接地。

控制电路还包括第四电阻R4、第二电源端和第五电阻R5；

第四电阻R4的一端与第二电源端2电连接，第四电阻R4的另一端与第三MOS管Q4的漏极电连接；

第五电阻R5的一端与接口端CONN电连接，第五电阻R5的另一端与第三电阻R3的另一端电连接。

本实施例的控制电路中，当接口端CONN接入外接设备时，接口设备的使能端EN输入低电平，第三MOS管Q4关闭，第二MOS管Q3导通，第一MOS管Q2导通，负荷开关将第一电源端输入的+5V电源经过第一MOS管Q2输出至接口端CONN，给外接设备供电。

本实施例中，通过设计一种第一开关控制支路和第二开关控制支路的反向高压保护电路，当接口端接入外接高压电源时，第一开关控制支路处于饱和状同时第二开关控制支路处于断开状态，从而使得接口设备具备防高压的功能；且降低了高压模块的硬件成本，有效地增强了接口设备的市场竞争力；另外，还具有响应速度快且体积小等优点；同时，通过第三开关控制支路实现接口设备对外接设备的正常充电功能。

实施例4

本实施例的接口设备的控制电路是对实施例3的进一步改进，具体地：

如图6所示，控制电路还包括第四开关控制支路L4；

第四开关控制支路L4的一端与接口端CONN电连接，第四开关控制支路L4的另一端接地；

当接口端CONN切断与外接设备的连接时，控制芯片2用于识别出接口端CONN切断与外接设备的连接；

控制芯片2还用于控制接口设备的使能端EN输入高电平，使得第四开关控制支路L4处于导通状态，并将接口端CONN中的残余电荷放电至地面。

具体地，如图7所示，第四开关控制支路L4包括第四MOS管Q5和第六电阻R6；

第四MOS管Q5的栅极与接口设备的使能端EN电连接；

第四MOS管Q5的漏极与第六电阻R6的一端电连接，第四MOS管Q5的源极接地，第六电阻R6的另一端与接口端CONN电连接；

当接口端CONN切断与外接设备的连接时，第四MOS管Q5导通。

控制电路还包括第三电容C3；

第三电容C3的一端与第四MOS管Q5的栅极电连接，第三电容C3的另一端接地。

其中，第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管均为PMOS管。

另外，接口端包括但不限于Type-C接口。

本实施例的控制电路中，在将外接设备从接口端CONN拔出后，接口端CONN会残余电荷，考虑到残余电荷的接口端会影响下一次接入的外接设备的初始化操作，因此需要将残余电荷放掉；具体地，通过接口设备的使能端EN输入高电平，使得第一MOS管Q2、第二MOS管Q3均断开，第四MOS管Q5导通，直接将残余电荷快速放电到地面。

另外，本实施例中的电路设计灵活，可以通过改变外部电阻的阻值调整保护点。

本实施例中，通过设计一种第一开关控制支路和第二开关控制支路的反向高压保护电路，当接口端接入外接高压电源时，第一开关控制支路处于饱和状同时第二开关控制支路处于断开状态，从而使得接口设备具备防高压的功能；且降低了高压模块的硬件成本，有效地增强了接口设备的市场竞争力；另外，还具有响应速度快且体积小等优点；同时，通过第三开关控制支路实现接口设备的正常充电模式；另外，通过第四开关控制支路实现当外接设备拔出接口端时接口端残余电荷进行放电，从而保证外接设备再次接入时能够正常初始化。

实施例5

本实施例的接口设备包括实施例1至4中任意一个实施例中的接口设备的控制电路。

本实施例中的接口设备不仅能够对外接设备进行供电，且具备防高压的功能；另外，对外接设备拔出接口端时接口端残余电荷进行放电，从而保证外接设备再次接入是能够正常初始化。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种接口设备的控制电路，其特征在于，所述控制电路包括第一开关控制支路和第二开关控制支路；

所述第一开关控制支路的一端分别与接口设备的接口端、所述第二开关控制支路的第一端电连接，所述第一开关控制支路的另一端与所述第二开关控制支路的第二端电连接；

当所述接口端接入外接高压电源时，所述第一开关控制支路处于饱和状态，所述第二开关控制支路处于断开状态。

2.如权利要求1所述的接口设备的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括负荷开关和控制芯片；

所述负荷开关分别与所述第二开关控制支路的第三端、所述控制芯片电连接；

所述负荷开关还与第一电源端电连接；

所述控制芯片用于识别出所述接口端未接入外接设备时，控制所述负荷开关处于断开状态；

所述控制芯片还用于识别出所述接口端接入所述外接设备时，控制所述负荷开关处于连接状态。

3.如权利要求2所述的接口设备的控制电路，其特征在于，所述控制芯片分别与所述接口设备的接口端和使能端电连接；

所述第一开关控制支路包括晶体管和第一电阻；

所述第二开关控制支路包括第一MOS管；

所述晶体管的基极与所述第一电阻的一端电连接，所述晶体管的发射极分别与所述接口端、所述第一MOS管的源极电连接，所述晶体管的集电极与所述第一MOS管的栅极电连接，所述第一MOS管的漏极与所述负荷开关的电连接；

所述第一电阻的另一端与所述接口端电连接；

当所述接口端接入外接高压电源时，所述控制芯片用于识别出所述接口端接入外接高压电源，并控制调节第一电阻的阻值使得所述晶体管处于饱和状态，所述第一MOS管处于断开状态。

4.如权利要求3所述的接口设备的控制电路，其特征在于，所述第一开关控制支路还包括第二电阻和稳压二极管；

所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端和所述稳压二极管的一端电连接，所述第二电阻的另一端与接口端电连接；

所述稳压二极管的另一端接地。

5.如权利要求1所述的接口设备的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括第一电容；

所述第一电容的一端与所述接口端电连接，所述第一电容的另一端接地。

6.如权利要求3所述的接口设备的控制电路，其特征在于，所述控制芯片分别与所述接口设备的接口端和使能端电连接；

所述控制电路还包括第三开关控制支路；

所述第三开关控制支路的一端与所述接口设备的使能端电连接，所述第三开关控制支路的另一端与所述第一MOS管的栅极电连接；

当所述接口端接入外接设备时，所述控制芯片用于识别出所述接口端接入所述外接设备；

所述控制芯片还用于控制所述接口设备的使能端输入低电平，使得所述第三开关控制支路的另一端输出低电平，所述第一MOS管处于导通状态，所述负荷开关通过所述接口端向所述外接设备输入第一电源。

7.如权利要求6所述的接口设备的控制电路，其特征在于，所述第三开关控制支路包括第二MOS管和第三电阻；

所述第二MOS管的栅极与所述接口设备的使能端电连接，所述第二MOS管的漏极与所述第三电阻的一端电连接，所述第三电阻的另一端与所述第一MOS管的栅极电连接，所述第二MOS管的源极接地。

8.如权利要求7所述的接口设备的控制电路，其特征在于，所述第三开关控制支路还包括第三MOS管和第二电容；

所述第三MOS管的栅极与所述接口设备的使能端电连接，所述第三MOS管的漏极分别与所述第二电容的一端、所述第二MOS管的栅极电连接；

所述第三MOS管的源极、所述第二电容的另一端均接地。

9.如权利要求8所述的接口设备的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括第四电阻、第二电源端和第五电阻；

所述第四电阻的一端与所述第二电源端电连接，所述第四电阻的另一端与所述第三MOS管的漏极电连接；

所述第五电阻的一端与所述接口端电连接，所述第五电阻的另一端与所述第三电阻的另一端电连接。

10.如权利要求8所述的接口设备的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括第四开关控制支路；

所述第四开关控制支路的一端与所述接口端电连接，所述第四开关控制支路的另一端接地；

当所述接口端切断与所述外接设备的连接时，所述控制芯片用于识别出所述接口端切断与所述外接设备的连接；

所述控制芯片还用于控制所述接口设备的使能端输入高电平，使得所述第四开关控制支路处于导通状态，并将所述接口端中的残余电荷放电至地面。

11.如权利要求10所述的接口设备的控制电路，其特征在于，所述第四开关控制支路包括第四MOS管和第六电阻；

所述第四MOS管的栅极与所述接口设备的使能端电连接；

所述第四MOS管的漏极与所述第六电阻的一端电连接，所述第四MOS管的源极接地，所述第六电阻的另一端与所述接口端电连接；

当所述接口端切断与所述外接设备的连接时，所述第四MOS管导通。

12.如权利要求11所述的接口设备的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括第三电容；

所述第三电容的一端与所述第四MOS管的栅极电连接，所述第三电容的另一端接地。

13.如权利要求11所述的接口设备的控制电路，其特征在于，所述接口端为Type-C接口；和/或，

所述第一MOS管、所述第二MOS管、所述第三MOS管和所述第四MOS管均为PMOS管。

14.一种接口设备，其特征在于，所述接口设备包括权利要求1至13中任意一项所述的接口设备的控制电路。