數(shù)據(jù)接口保護電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電子電路領(lǐng)域，具體地，涉及一種數(shù)據(jù)接口保護電路。
【背景技術(shù)】
[0002]為了保證使用安全，移動設(shè)備，例如野外數(shù)據(jù)采集時使用的車載設(shè)備的安全性能要求很高，在設(shè)計時便要保證故障發(fā)生率盡量低。作為目前應(yīng)用最為廣泛的移動外設(shè)與主機間通訊接口，USB (Universal Serial Bus)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(shè)備上獲得了廣泛的應(yīng)用。因為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(shè)備，如移動硬盤等，其瞬時驅(qū)動電流則可達(dá)到IA以上。對于USB總線這種可以直接輸出電源的接口，可能發(fā)生接口電路對電源或?qū)Φ囟搪返那闆r，此時將會損壞機體。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]為克服可對外供電充電的移動設(shè)備接口發(fā)生對電源或地短路時大電流損壞內(nèi)部器件及設(shè)備的技術(shù)缺陷，本實用新型公開了一種數(shù)據(jù)接口保護電路。
[0004]數(shù)據(jù)接口保護電路，連接在移動設(shè)備數(shù)據(jù)接口的供電端和總線端之間，其特征在于，由比較器、第一 NMOS管、第二 NMOS管、第一二極管、第二二極管、第一直流電源、第二直流電源、限流電阻、第一上拉電阻和第二上拉電阻組成；
[0005]所述比較器的輸出端連接兩個NMOS管的柵極，兩個NMOS管的襯底分別連接供電端和總線端，并與各自的漏極連接，兩個NMOS管的源極互聯(lián)，并連接第一二極管的正極，限流電阻連接在第一二極管的負(fù)極比較器反相輸入端之間，比較器正相輸入端通過第二上拉電阻連接第一直流電源，并連接第二二極管正極，第二二極管負(fù)極連接總線端，比較輸出端通過第一上拉電阻連接第二直流電源；
[0006]所述第二直流電源的電壓值大于第一直流電源。
[0007]優(yōu)選的，所述比較器輸出端到地之間連接有發(fā)光二極管。
[0008]優(yōu)選的，所述限流電阻兩端和地之間分別連接有第一電容和極點電阻。
[0009]優(yōu)選的，所述比較器正相輸入端和地之間連接有第二電容。
[0010]本實用新型所述數(shù)據(jù)接口保護電路，可以實現(xiàn)對移動設(shè)備USB電源輸出線的有效保護，無論USB電源輸出線VBUS發(fā)生對電源還是對地短路，均不影響移動設(shè)備內(nèi)部電路的正常工作，實現(xiàn)了可靠的短路保護。通過使用成本極低的普通分離器件，大幅降低了制造成本。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型一種【具體實施方式】示意圖；
[0012]附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的零部件名稱:VIN-供電端，VBUS-第一分壓電阻，VCCl-第一直流電源，VCC2-第二直流電源，COMP-比較器，Rl -限流電阻，R2-極點電阻，R3-第一上拉電阻，R4-第二上拉電阻，Dl-第一二極管，D2-第二二極管，D3-發(fā)光二極管，Cl -第一電容，C2-第二電容，Ml-第一 NMOS管，M2-第二 NMOS管。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合實施例及附圖，對本實用新型作進(jìn)一步地的詳細(xì)說明，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0014]本實用新型所述數(shù)據(jù)接口保護電路，連接在移動設(shè)備數(shù)據(jù)接口的供電端和總線端之間，其特征在于，由比較器、第一 NMOS管、第二 NMOS管、第一二極管、第二二極管、第一直流電源、第二直流電源、第一分壓電阻、第二分壓電阻、第一上拉電阻和第二上拉電阻組成；
[0015]所述比較器的輸出端連接兩個NMOS管的柵極，兩個NMOS管的襯底分別連接供電端和總線端，并與各自的漏極連接，兩個NMOS管的源極互聯(lián)，并連接第一二極管的正極，限流電阻連接在第一二極管的負(fù)極比較器反相輸入端之間，比較器正相輸入端通過第二上拉電阻連接第一直流電源，并連接第二二極管正極，第二二極管負(fù)極連接總線端，比較輸出端通過第一上拉電阻連接第二直流電源；
[0016]所述第二直流電源的電壓值大于第一直流電源。
[0017]例如第一直流電源取3.3V，第二直流電源取12V，此時對于供電端，輸入電壓應(yīng)該在3.3至12V之間，例如為5V。
[0018]對于兩個NMOS管，漏極為P區(qū)，襯底為N區(qū)，襯底與漏極連接，形成從漏極指向襯底的二極管，對于兩個NMOS管連接在一起的源極A點，當(dāng)在VBUS端接入外界設(shè)備時，無論VBUS端電壓高于或低于5V，在A點電壓都是VBUS端和VIN端之間的較高者。
[0019]當(dāng)VBUS端電壓在第一直流電源和第二直流電源電壓區(qū)間值之外，即大于12V或小于3.3V時，例如當(dāng)小于3.3V時，A點電壓為5V，通過第一二極管Dl和限流電阻在比較器反相輸入端電壓輸入，而由于VBUS電壓低于3.3V，使第二二極管導(dǎo)通，在比較器正相輸入端，電壓為低于3.3V的值，比較器輸出低電平，關(guān)閉兩個MOS管，避免VBUS端電壓過低，即通常的短路接地時，造成VIN與地之間短路。而當(dāng)VBUS電壓高于5V時，A點電壓為VBUS電壓，但第二二極管不導(dǎo)通，使比較器正相輸入端電壓仍然為第一直流電源的3.3V,比較器正相輸入端輸入電壓高于5V，輸出電壓仍然為負(fù)值，兩個MOS管保持關(guān)閉，此時不充電，避免電流倒灌5V電壓，損害電池。
[0020]而當(dāng)VBUS電壓高于第二直流電源12V時，由于此時對于第二 NMOS管，柵極電壓被VCC2限制在12V，VGS已經(jīng)變?yōu)樨?fù)值，M2不會導(dǎo)通，避免高壓損害內(nèi)部器件。
[0021]可以在比較器輸出端設(shè)置一個發(fā)光二極管D3，正負(fù)極分別連接比較器輸出端和地，在比較器輸出正電壓，兩個NMOS管開啟時，D3發(fā)光，提示此時數(shù)據(jù)接口正常，如D3不亮，則比較器輸出低電平，表示接入電源幅值超范圍。
[0022]本實用新型A點反饋到比較器反相輸入端，實際構(gòu)成一個反饋環(huán)路，為提高環(huán)路穩(wěn)定性，可以采取在輸入端接電容的措施，例如在所述限流電阻兩端和地之間分別連接有第一電容和極點電阻，或在所述比較器正相輸入端和地之間連接有第二電容，都可以提供一個主極點，其中第一種方式更加復(fù)雜，通常極點電阻R2阻值遠(yuǎn)大于R1，盡量削弱Rl、R2分壓帶來的在比較器輸入端帶來的電壓變化影響，R2和Cl共同提供一個主極點，通過對R2的調(diào)節(jié)，可以更好的調(diào)節(jié)主極點的位置，這與第二種方式僅在輸入端連接C2電容，對比較器的輸入阻抗模糊處理相比，更加精確。
[0023]如上所述，可較好的實現(xiàn)本實用新型。
【主權(quán)項】
1.數(shù)據(jù)接口保護電路，連接在移動設(shè)備數(shù)據(jù)接口的供電端和總線端之間，其特征在于，由比較器、第一 NMOS管、第二 NMOS管、第一二極管、第二二極管、第一直流電源、第二直流電源、限流電阻、第一上拉電阻和第二上拉電阻組成； 所述比較器的輸出端連接兩個NMOS管的柵極，兩個NMOS管的襯底分別連接供電端和總線端，并與各自的漏極連接，兩個NMOS管的源極互聯(lián)，并連接第一二極管的正極，限流電阻連接在第一二極管的負(fù)極比較器反相輸入端之間，比較器正相輸入端通過第二上拉電阻連接第一直流電源，并連接第二二極管正極，第二二極管負(fù)極連接總線端，比較輸出端通過第一上拉電阻連接第二直流電源； 所述第二直流電源的電壓值大于第一直流電源。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)接口保護電路，其特征在于，所述比較器輸出端到地之間連接有發(fā)光二極管。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)接口保護電路，其特征在于，所述限流電阻兩端和地之間分別連接有第一電容和極點電阻。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)接口保護電路，其特征在于，所述比較器正相輸入端和地之間連接有第二電容。
【專利摘要】數(shù)據(jù)接口保護電路，連接在移動設(shè)備數(shù)據(jù)接口的供電端和總線端之間，由比較器、第一NMOS管、第二NMOS管、第一二極管、第二二極管、第一直流電源、第二直流電源、限流電阻、第一上拉電阻和第二上拉電阻組成；所述比較器的輸出端連接兩個NMOS管的柵極，兩個NMOS管的襯底分別連接供電端和總線端，并與各自的漏極連接；所述第二直流電源的電壓值大于第一直流電源。本實用新型可以實現(xiàn)對移動設(shè)備USB電源輸出線的有效保護，無論USB電源輸出線VBUS發(fā)生對電源還是對地短路，均不影響移動設(shè)備內(nèi)部電路的正常工作，實現(xiàn)了可靠的短路保護。
【IPC分類】H02H9/02
【公開號】CN204651917
【申請?zhí)枴緾N201520400461
【發(fā)明人】趙沖, 夏樹平, 唐毅, 宋永娟
【申請人】國網(wǎng)四川省電力公司南充供電公司, 國家電網(wǎng)公司
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年6月11日