CN216489762U - 一种接口保护电路及移动设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种接口保护电路及移动设备，接口保护电路连接电源接口，接口保护电路包括防反接模块、防干扰模块和防浪涌过压模块；防反接模块连接防干扰模块和电源接口，防浪涌过压模块连接防干扰模块和正负压输出端；防反接模块检测电源接口外接电源的正反状态，正接时将正负极电压输出给防干扰模块，反接时断开正极电压的输出；防干扰模块用于滤除正极电压上的高频干扰；防浪涌过压模块根据正极电压的压值大小判断有浪涌电压或过压时断开输出，没有则将正负极电压转换为供电正负压并输出。从而实现了防反接、防干扰、防浪涌、防过压功能。

Description

一种接口保护电路及移动设备

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及的是一种接口保护电路及移动设备。

背景技术

对于一般的移动设备，如手机、笔记本、音箱、CPE（Customer Premise Equipment，客户前置设备）、MIFI（Mobile WIFI，便携式宽带无线装置）等，都需要外插电源工作或者充电，因此需要经常拔插电源。在拔插过程中，可能会出现浪涌电压电流、ESD（Electro-Static discharge，静电释放）或者接反、接错等各种异常情况，所以需要针对这些异常情况设计保护措施，增加反接电路、OVP（overvoltage protection）保护电路、防浪涌电路等。

因而现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种接口保护电路及移动设备，具有防反接、防干扰、防浪涌、防过压功能。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种接口保护电路，连接电源接口，其包括防反接模块、防干扰模块和防浪涌过压模块；所述防反接模块连接防干扰模块和电源接口，防浪涌过压模块连接防干扰模块和正负压输出端；

所述防反接模块检测电源接口外接电源的正反状态，正接时将正负极电压输出给防干扰模块，反接时断开正极电压的输出；

所述防干扰模块用于滤除正极电压上的高频干扰；

所述防浪涌过压模块根据正极电压的压值大小判断有浪涌电压或过压时断开输出，没有则将正负极电压转换为供电正负压并输出。

所述的接口保护电路中，所述防反接模块包括第一开关管、第一二极管、第一电阻和第一电容；

所述第一开关管的漏极连接电源接口的电源正极脚，第一开关管的源极连接第一二极管的负极和防干扰模块；第一开关管的栅极连接第一电阻的一端、第一电容的一端和第一二极管的正极；第一电阻的另一端连接第一电容的另一端和电源接口的电源负极脚。

所述的接口保护电路中，所述防干扰模块包括第二电容和第三电容；

所述第二电容的一端连接第三电容的一端、第一开关管的源极和防浪涌过压模块；第二电容的另一端连接第三电容的另一端、第一电容的另一端和电源接口的电源负极脚。

所述的接口保护电路中，所述防浪涌过压模块包括比较器、第二开关管、第二电阻和第三电阻；

所述比较器的反相输入端连接第二电阻的一端和第三电阻的一端，比较器的同相输入端输入基准电压，比较器的输出端连接第二开关管的栅极；第二电阻的另一端连接第二开关管的源极、正压输出端和第三电容的一端；第三电阻的另一端连接第二开关管的漏极、负压输出端和第三电容的另一端。

所述的接口保护电路中，所述防浪涌过压模块还包括第二二极管、第四电阻和第四电容；

所述第二二极管的负极连接第四电阻的一端、第四电容的一端、第二电阻的另一端和正压输出端；第二二极管的正极连接比较器的输出端、第四电阻的另一端、第四电容的另一端和第二开关管的栅极。

所述的接口保护电路中，所述防干扰模块包括第一电感、第二电容和第三电容；

所述第二电容的一端连接第一电感的一端和第一开关管的源极，第三电容的一端连接第一电感的另一端和防浪涌过压模块；第二电容的另一端连接第三电容的另一端、第一电容的另一端和电源接口的电源负极脚。

所述的接口保护电路中，所述防干扰模块包括第一电感、第二电容、第三电容、第五电容、第六电容、第七电容和第八电容；

所述第二电容的一端连接第一电感的一端和第一开关管的源极；第三电容的一端连接第一电感的另一端、第五电容的一端、第六电容的一端、第七电容的一端、第八电容的一端和防浪涌过压模块；第二电容的另一端连接第三电容的另一端、第五电容的另一端、第六电容的另一端、第七电容的另一端、第八电容的另一端和电源接口的电源负极脚。

所述的接口保护电路中，所述第一开关管是P型MOS管。

所述的接口保护电路中，所述第二开关管是P型MOS管。

一种移动设备，包括一电路板，所述电路板上设有电源接口，其中，所述电路板上设有所述的接口保护电路；所述接口保护电路连接电源接口；

所述接口保护电路检测电源接口外接电源的正反状态并进行防反接保护，滤除正极电压上的高频干扰，检测正极电压的压值大小并进行防浪涌和过压保护。

相较于现有技术，本实用新型提供的接口保护电路及移动设备，移动设备连接手机，包括ATA检测盒、测试端和测试板，所述测试板上设有检测电路；所述检测电路连接手机上的音频功放和HAC电感，所述ATA检测盒连接检测电路和测试端；所述音频功放根据测试的音频信号输出驱动电压给检测电路，HAC电感根据音频信号发射交变磁场；所述检测电路根据驱动电压生成隔离电压和串联电压，根据隔离电压和串联电压的比较结果输出对应的检测信号、并传输给ATA检测盒；所述ATA检测盒将检测信号传输至测试端存储，测试端根据检测信号的电平判断HAC电感的方向。通过比较两路直流信号的大小即可判断HAC电感的方向，解决了现有HAC电感不能检测方向的问题。

附图说明

图1 是本实用新型提供的移动设备的结构框图。

图2 是本实用新型提供的接口保护电路第一实施例的电路图。

图3 是本实用新型提供的接口保护电路第二实施例的电路图。

图4是本实用新型提供的接口保护电路第三实施例的电路图。

图5是本实用新型提供的接口保护电路第四实施例的电路图。

具体实施方式

本实用新型提供一种接口保护电路及移动设备。为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请同时参阅图1和图2，本实用新型提供的移动设备包括一电路板，所述电路板上设有接口保护电路和电源接口，所述接口保护电路连接电源接口；所述接口保护电路检测电源接口外接电源的正反状态并进行防反接保护，滤除正极电压上的高频干扰，检测正极电压VIN+的压值大小并进行防浪涌和过压保护。

所述接口保护电路包括防反接模块10、防干扰模块20和防浪涌过压模块30；所述防反接模块10连接防干扰模块20和电源接口的电源正负极脚（输入正负极电压VIN±），防浪涌过压模块30连接防干扰模块20和正负压输出端（输出供电正负压VOUT±）。所述防反接模块10检测电源接口外接电源的正反状态并进行防反接保护，具体为：检测正接时将正负极电压（VIN±）输出给防干扰模块20，检测反接时断开正极电压VIN+的输出。所述防干扰模块20用于滤除正极电压VIN+上的高频干扰；所述防浪涌过压模块30根据正极电压VIN+的压值大小进行防浪涌和过压保护，具体为：根据压值大小判断有浪涌电压或过压（突变的高压超过设定值）时断开输出，没有则将正负极电压（VIN±）转换为供电正负压（VOUT±）并输出。

请继续参阅图2，所述防反接模块10包括第一开关管Q1、第一二极管D1、第一电阻R1和第一电容C1；所述第一开关管Q1的漏极（D）连接电源接口的电源正极脚（输入正极电压VIN+），第一开关管Q1的源极（S）连接第一二极管D1的负极和防干扰模块20；第一开关管Q1的栅极（G）连接第一电阻R1的一端、第一电容C1的一端和第一二极管D1的正极；第一电阻R1的另一端连接第一电容C1的另一端和电源接口的电源负极脚（输入负极电压VIN-）。

其中，所述第一开关管Q1是P型MOS管；当电源接口正常连接外部电源时，第一开关管Q1的栅极被第一电阻R1下拉到地，第一开关管Q1导通，输出正极电压VIN+给后级电路模块供电。当电源正负极接反时，第一开关管Q1的栅极电压为高，第一开关管Q1无法导通，正极电压VIN+断开输出，后级电路模块的供电被阻断。第一二极管D1用于保护Q1，防止输入的正极电压VIN+过高损坏Q1。第一电容C1用于滤除Q1栅极上的干扰，防止Q1误导通。第一电阻R1的阻值影响第一开关管Q1的打开速度（通过R1给C1和Q1的寄生电容充电)，优选阻值范围是10k~100k。

所述防干扰模块20包括第二电容C2和第三电容C3，所述第二电容C2的一端连接第三电容C3的一端、第一开关管Q1的源极（S）和防浪涌过压模块；第二电容C2的另一端连接第三电容C3的另一端、第一电容C1的另一端和电源接口的电源负极脚。

其中，所述第二电容C2和第三电容C3用于滤除正极电压VIN+上的高频干扰。在具体实施时，也可以由更多的电阻网络、或π型滤波、或L型滤波等滤波网络组成。如图3所示的第二实施例中采用π型滤波模块（此处以20_1来表示），则防干扰模块（此处为标号20_1）包括第一电感L1、第二电容C2和第三电容C3，所述第二电容C2的一端连接第一电感L1的一端和第一开关管Q1的源极（S），第三电容C3的一端连接第一电感L1的另一端和防浪涌过压模块；第二电容C2的另一端连接第三电容C3的另一端、第一电容C1的另一端和电源接口的电源负极脚。图2和图3通常用于滤除高频干扰。

如图4所示的第三实施例中，在π型滤波的基础上增加若干个（此处是4个）电容（此处以20_2来表示）。则防干扰模块（此处为标号20_2）包括第一电感L1、第二电容C2、第三电容C3、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7和第八电容C8；所述第二电容C2的一端连接第一电感L1的一端和第一开关管Q1的源极（S）；第三电容C3的一端连接第一电感L1的另一端、第五电容C5的一端、第六电容C6的一端、第七电容C7的一端、第八电容C8的一端和防浪涌过压模块；第二电容C2的另一端连接第三电容C3的另一端、第五电容C5的另一端、第六电容C6的另一端、第七电容C7的另一端、第八电容C8的另一端和电源接口的电源负极脚。图4中，电感L1的感值取值范围是1~10uH，C2和C3的容值取值范围是10~100uF，C5的容值取值范围是100nF~1uF，C6的容值取值范围是10nF~100nF，C7的容值取值范围是1nF~10nF，C8的容值取值范围是100pF~1nF。这样组成由低频到高频的滤波网络，还能进一步滤除电源上叠加的低频到高频的干扰。

所述防浪涌过压模块30包括比较器U1、第二开关管Q2、第二电阻R2和第三电阻R3；所述比较器U1的反相输入端（-）连接第二电阻R2的一端和第三电阻R3的一端，比较器U1的同相输入端（+）输入基准电压VREF，比较器U1的输出端（out）连接第二开关管Q2的栅极（G）；第二电阻R2的另一端连接第二开关管Q2的源极（S）、正压输出端（输出供电正压VOUT+）和第三电容C3的一端；第三电阻R3的另一端连接第二开关管Q2的漏极（D）、负压输出端（输出供电负压VOUT-）和第三电容C3的另一端。

其中，第二电阻R2和第三电阻R3组成分压电路、与输入的基准电压VREF通过比较器U1进行比较。利用分压电阻取值和基准电压VREF的电压值可以设置防过压和防浪涌的保护电压，设置方式比较灵活，适用范围更广。本实施例中，第二电阻R2和第三电阻R3的阻值取值范围需要比比较器U1的输入阻抗（几十兆~几百兆欧姆）小一个数量级以上，同时考虑到电阻的电流不宜太大，优选地，R2和R3的阻值取值范围是10K~1M。R2和R3的分压比例取决于设置的保护动作的电压和基准电压VREF，例如：保护动作的电压设置为10V，基准电压VREF设置为1.2V，可以取R2=110kΩ，R3=15kΩ。第二开关管Q2优选为P型MOS管。

在正常供电情况下，基准电压VREF大于R2和R3的分压值，比较器U1输出高电平，第二开关管Q2截止，正压输出端输出供电正压VOUT+，负压输出端输出供电负压VOUT-，给后级电路正常供电。

当出现浪涌电压或输入过高电压时，R2和R3的分压值大于基准电压VREF，比较器U1输出低电平使Q2导通，将电源正极脚和电源负极脚短接，即输入电源正负极短接，利用电源端的短路保护实现输入电源关断（正常的供电电源都有短路保护功能）。

优选地，所述防浪涌过压模块30还包括第二二极管D2、第四电阻R4和第四电容C4；所述第二二极管D2的负极连接第四电阻R4的一端、第四电容C4的一端、第二电阻R2的另一端和正压输出端；第二二极管D2的正极连接比较器U1的输出端（out）、第四电阻R4的另一端、第四电容C4的另一端和第二开关管Q2的栅极（G）。

其中，所述第二二极管D2用于保护Q2，防止输入的电压过高损坏Q2。第四电阻R4用于在比较器U1无输出时将Q2的栅极拉高，保持Q2的关断状态，R4的取值影响Q2的开关速度，优选阻值的取值范围是10kΩ~100kΩ。第四电容C4用于滤除Q2栅极干扰，防止Q2误导通。

需要理解的是，防反接模块10、防干扰模块20和防浪涌过压模块30是并联的关系，即相互之间的位置可以交换组合，排列次序对功能无影响。以各个模块的标号为例，可以是10（最左边）+30+20（最右边），20+10+30，20+30+10，30+10+20，30+20+10等，最左边的模块连接电源接口的电源正负极脚，最右边的模块连接正负压输出端。如图5所示的30+10+20方式，将防浪涌过压模块30放在最前面连接电源接口的电源正负极脚（输入正负极电压VIN±），防反接模块10在中间，防干扰模块20在最后并连接正负压输出端（输出供电正负压VOUT±），即先进行防浪涌过压保护，在进行防反接保护，最后防干扰后输出。这样设计更加灵活，可针对不同移动设备的电路板布局来改变各个模块的位置顺序，兼容性更强。当防浪涌过压模块30放在防反接模块10后面时，考虑到防浪涌动作时会有大电流通过防反接的第一开关管Q1，此第一开关管Q1需要选用大电流的器件。

综上所述，本实用新型的接口保护电路及移动设备，使用MOS管、比较器、电阻、电压等简单元器件组成接口保护电路，实现了防反接、防浪涌、防干扰、防过压等防护功能。现有技术通常由各种相应的芯片及其外围电路来进行保护，所用芯片成本较高且占用空间较大，元器件较多，成本较高；本电路结构简单，与现有使用芯片及其外围电路来进行保护相比，使用的元器件更少且电路结构简单，有利于电路布局。使用P型MOS管来实现输入电源的反接短路以及外部电源在浪涌过压时的短路保护；使用比较器和分压电阻来对浪涌和过压进行检测，当电压到达门限时直接使P型MOS管从截止状态进入饱和导通状态，避免打开过程P型MOS管工作在线性区的过程，加速了保护动作，防止对后级电路造成影响。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种接口保护电路，连接电源接口，其特征在于，包括防反接模块、防干扰模块和防浪涌过压模块；所述防反接模块连接防干扰模块和电源接口，防浪涌过压模块连接防干扰模块和正负压输出端；

所述防反接模块检测电源接口外接电源的正反状态，正接时将正负极电压输出给防干扰模块，反接时断开正极电压的输出；

所述防干扰模块用于滤除正极电压上的高频干扰；

所述防浪涌过压模块根据正极电压的压值大小判断有浪涌电压或过压时断开输出，没有则将正负极电压转换为供电正负压并输出。

2.根据权利要求1所述的接口保护电路，其特征在于，所述防反接模块包括第一开关管、第一二极管、第一电阻和第一电容；

所述第一开关管的漏极连接电源接口的电源正极脚，第一开关管的源极连接第一二极管的负极和防干扰模块；第一开关管的栅极连接第一电阻的一端、第一电容的一端和第一二极管的正极；第一电阻的另一端连接第一电容的另一端和电源接口的电源负极脚。

3.根据权利要求2所述的接口保护电路，其特征在于，所述防干扰模块包括第二电容和第三电容；

所述第二电容的一端连接第三电容的一端、第一开关管的源极和防浪涌过压模块；第二电容的另一端连接第三电容的另一端、第一电容的另一端和电源接口的电源负极脚。

4.根据权利要求3所述的接口保护电路，其特征在于，所述防浪涌过压模块包括比较器、第二开关管、第二电阻和第三电阻；

所述比较器的反相输入端连接第二电阻的一端和第三电阻的一端，比较器的同相输入端输入基准电压，比较器的输出端连接第二开关管的栅极；第二电阻的另一端连接第二开关管的源极、正压输出端和第三电容的一端；第三电阻的另一端连接第二开关管的漏极、负压输出端和第三电容的另一端。

5.根据权利要求4所述的接口保护电路，其特征在于，所述防浪涌过压模块还包括第二二极管、第四电阻和第四电容；

所述第二二极管的负极连接第四电阻的一端、第四电容的一端、第二电阻的另一端和正压输出端；第二二极管的正极连接比较器的输出端、第四电阻的另一端、第四电容的另一端和第二开关管的栅极。

6.根据权利要求2所述的接口保护电路，其特征在于，所述防干扰模块包括第一电感、第二电容和第三电容；

所述第二电容的一端连接第一电感的一端和第一开关管的源极，第三电容的一端连接第一电感的另一端和防浪涌过压模块；第二电容的另一端连接第三电容的另一端、第一电容的另一端和电源接口的电源负极脚。

7.根据权利要求2所述的接口保护电路，其特征在于，所述防干扰模块包括第一电感、第二电容、第三电容、第五电容、第六电容、第七电容和第八电容；

所述第二电容的一端连接第一电感的一端和第一开关管的源极；第三电容的一端连接第一电感的另一端、第五电容的一端、第六电容的一端、第七电容的一端、第八电容的一端和防浪涌过压模块；第二电容的另一端连接第三电容的另一端、第五电容的另一端、第六电容的另一端、第七电容的另一端、第八电容的另一端和电源接口的电源负极脚。

8.根据权利要求2所述的接口保护电路，其特征在于，所述第一开关管是P型MOS管。

9.根据权利要求4所述的接口保护电路，其特征在于，所述第二开关管是P型MOS管。

10.一种移动设备，包括一电路板，所述电路板上设有电源接口，其特征在于，所述电路板上设有如权利要求1-9任一项所述的接口保护电路；所述接口保护电路连接电源接口；

所述接口保护电路检测电源接口外接电源的正反状态并进行防反接保护，滤除正极电压上的高频干扰，检测正极电压的压值大小并进行防浪涌和过压保护。

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