[實(shí)用新型]一種USB電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320870407.0
• 申請(qǐng)日: 2013-12-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203747400U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 覃超;張旭光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海新進(jìn)半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號(hào): H02H9/02
• 分類號(hào): H02H9/02;H02H9/04
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于供電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種USB電路。?

背景技術(shù)

USB（Universal?Serial?Bus，通用串行外線）是電子設(shè)備中最通用、最流行的一種接口。計(jì)算機(jī)的外圍設(shè)備（如鍵盤、鼠標(biāo)、打印機(jī)和掃描儀），以及MP3、MP4和數(shù)碼相機(jī)都可以通過(guò)USB接口連接至計(jì)算機(jī)。?

現(xiàn)在的USB電路包括電源、功率管、電荷泵（也稱為開(kāi)關(guān)電容式電壓變換器）和USB接口，電源的正極通過(guò)功率管連接至USB接口的第一觸點(diǎn)，電源的負(fù)極連接至USB接口的第二觸點(diǎn)，功率管的控制端連接至電荷泵。當(dāng)負(fù)載接入U(xiǎn)SB接口后，負(fù)載通過(guò)第一觸點(diǎn)和第二觸點(diǎn)連接至電源。?

圖1示出了現(xiàn)有的USB電路在接入負(fù)載后的等效電路，其中輸入電容C_IN和輸出電容C_OUT為導(dǎo)線產(chǎn)生的分布電容，輸入電感L_IN和輸出電感L_OUT為導(dǎo)線產(chǎn)生的分布電感。當(dāng)接入的負(fù)載發(fā)生短路或者過(guò)流現(xiàn)象時(shí)，傳統(tǒng)的保護(hù)方法是將功率管作為一種硬開(kāi)關(guān)，進(jìn)行快速的關(guān)斷（shutdown），從而將電源和負(fù)載隔離，使得USB接口能夠安全可靠的工作。?

但是由于電源、功率管和負(fù)載之間都是由導(dǎo)線連接，導(dǎo)線在通電狀態(tài)下存在電感效應(yīng)。在功率管關(guān)斷之后，輸入電感L_IN產(chǎn)生的電流I_LIN會(huì)流到輸入電容C_IN上，使得輸入電壓V_IN出現(xiàn)電壓過(guò)沖（Overshoot）；輸出電感L_OUT產(chǎn)生的電流I_LOUT會(huì)對(duì)輸出電容C_OUT進(jìn)行放電，使得輸出電壓V_OUT出現(xiàn)電壓負(fù)脈沖（Undershoot），如圖2所示。輸入電感L_IN越大、輸入電容C_IN越小，輸入電壓V_IN的電壓過(guò)沖就會(huì)越嚴(yán)重，輸出電感L_OUT越大、輸出電容C_OUT越小，輸出電壓V_OUT的負(fù)電壓過(guò)沖就會(huì)越嚴(yán)重，一旦超出功率管的安全工作區(qū)域，就會(huì)導(dǎo)致功率管的損毀。?

實(shí)用新型內(nèi)容

有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種USB電路，在USB電路發(fā)生輸出短路或負(fù)載過(guò)流時(shí)，可以為功率管提供可靠的保護(hù)，防止功率管被損毀。?

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：?

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種USB電路，包括電源、功率管、電荷泵、USB接口、鉗位電路和第一電阻，所述功率管為N溝道場(chǎng)效應(yīng)管；?

所述電源的正極連接至所述功率管的漏極，所述USB接口的第一觸點(diǎn)連接至所述功率管的源極，所述USB接口的第二觸點(diǎn)連接至所述電源的負(fù)極，所述電源的負(fù)極同時(shí)接地，所述電荷泵連接至所述功率管的柵極；?

所述鉗位電路連接在所述功率管的柵極和源極之間，在所述USB電路發(fā)生輸出短路或負(fù)載過(guò)流時(shí)，所述鉗位電路將所述功率管的柵源電壓鉗位在預(yù)設(shè)電壓，以使得所述功率管進(jìn)入恒流區(qū)；?

所述第一電阻的一端連接至所述功率管的柵極、另一端接地或者連接至所述功率管的源極，在所述功率管進(jìn)入恒流區(qū)后所述第一電阻對(duì)所述功率管的柵極進(jìn)行放電。?

優(yōu)選的，在上述USB電路中，所述鉗位電路包括第一開(kāi)關(guān)管和第二開(kāi)關(guān)管，所述第二開(kāi)關(guān)管為N溝道場(chǎng)效應(yīng)管；?

所述第一開(kāi)關(guān)管的輸入端同時(shí)連接至所述電荷泵和所述功率管的柵極，所述第一開(kāi)關(guān)管的控制端連接至外置的電流檢測(cè)電路的輸出端，當(dāng)所述電流檢測(cè)電路確定所述USB電路發(fā)生輸出短路或負(fù)載過(guò)流時(shí)，所述第一開(kāi)關(guān)管在所述電流檢測(cè)電路的控制下導(dǎo)通；?

所述第二開(kāi)關(guān)管的漏極連接至所述第一開(kāi)關(guān)管的輸出端，所述第二開(kāi)關(guān)管的源極連接至所述功率管的源極，所述第二開(kāi)關(guān)管的柵極與第二開(kāi)關(guān)管的漏極短接；?

所述第一電阻的一端連接至所述第一開(kāi)關(guān)管的輸出端、另一端連接至所述功率管的源極。?

優(yōu)選的，在上述USB電路中，所述鉗位電路包括第一開(kāi)關(guān)管和第三開(kāi)關(guān)管，所述第三開(kāi)關(guān)管為P溝道場(chǎng)效應(yīng)管；?

所述第三開(kāi)關(guān)管的源極同時(shí)連接至所述電荷泵和所述功率管的柵極，所述第三開(kāi)關(guān)管的柵極連接至所述功率管的源極，所述第三開(kāi)關(guān)管的漏極連接至所述第一開(kāi)關(guān)管的輸入端；?

所述第一開(kāi)關(guān)管的輸出端接地，所述第一開(kāi)關(guān)管的控制端連接至外置的電流檢測(cè)電路的輸出端，當(dāng)所述電流檢測(cè)電路確定所述USB電路發(fā)生輸出短路或負(fù)載過(guò)流時(shí)，所述第一開(kāi)關(guān)管在所述電流檢測(cè)電路的控制下導(dǎo)通；?