充电保护电路和电子设备的制作方法

1.本技术实施例涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种充电保护电路和电子设备。


背景技术：

2.随着智能手机等移动终端的功能越来越强大，用户频繁使用造成电量消耗的增加，移动终端的充电。其中，在充电过程中，开始充电和断开充电的瞬间会产生浪涌电压，造成终端的损坏。并且，由于终端的充电端口容易进水、进入铁屑或碳粉等情况，造成充电端口内部的电路短路，使端口温度升高，从而会导致充电过程中端口发生烧毁变形甚至引发火灾事故。
3.为保护终端，在终端上设置充电保护电路，该充电保护电路包括用于浪涌泄放的浪涌泄放电路，以及用于防止终端充电短路而造成热熔的防烧电路。图1为现有技术示出的一种充电保护电路，如图1所示，浪涌防护电路100包括一个大功率的瞬态二极管(transient voltage suppressor，tvs)d，防烧电路200包括与通用型输入/输出口(general
‑
purpose input/output，gpio)连接的电阻r和金属
‑
氧化物半导体场效应晶体管q(metal
‑
oxide
‑
semiconductor field
‑
effect transistor，mos)。
4.其中，图1所示的充电保护电路的工作原理为：tvs二极管d连接在电源vbus(也就是被保护电源电路)与电线接地端(gnd)之间，当电源vbus上有浪涌电压产生时，tvs二极管d导通，短路电源vbus，起到泄放浪涌的作用；在充电端口附件设置温度检测装置，例如，ntc电阻，用来检测端口温度，当端口温度升高时，温度检测装置通过cpu控制gpio，使gpio控制mos管q导通，将电源vbus短路，由于电源都是有保护功能，被短路后瞬间保护，不对外输出，这样端口温度就下降，避免了热熔烧毁。
5.因此，现有技术中，浪涌泄放电路中需要使用大功率的tvs，提高能耗和成本。


技术实现要素：

6.本技术实施例提供一种充电保护电路和电子设备，以在充电端口充电时，对充电端口进行保护。
7.第一方面，本技术实施例提供一种充电保护电路，包括：
8.浪涌控制电路、防烧控制电路和受控电路；
9.所述浪涌控制电路与被保护电源电路连接，所述浪涌控制电路与所述受控电路的第一端连接，所述防烧控制电路与所述受控电路的第一端连接，所述受控电路的第二端与所述被保护电源电路连接，第三端与电线接地端gnd连接；
10.所述浪涌控制电路，用于检测所述被保护电源电路的电压，在所述被保护电源电路上的电压大于预设电压时，向所述受控电路发送第一控制信号，所述第一控制信号用于控制所述受控电路导通，导通所述被保护电源电路与所述gnd之间的通路；
11.所述防烧控制电路，用于在温度检测装置检测到充电端口的温度大于预设温度时，向所述受控电路的第一端发送第二控制信号，所述第二控制信号用于控制所述受控电
路导通，以导通所述被保护电源电路与所述gnd之间的通路；
12.所述受控电路，用于在接收到所述第一控制信号时，将所述被保护电源电路短路，泄放所述被保护电源电路上的电压；以及在接收到所述第二控制信号时，将所述被保护电源电路短路，停止充电，降低所述充电端口的温度。
13.在一些可能的设计中，所述浪涌控制电路包括：第一电容；其中，所述第一电容的第一端与所述被保护电源电路连接，第二端与所述受控电路的第一端连接；
14.所述第一电容，用于在所述被保护电源电路的电压大于预设电压时，向所述受控电路的第一端发送所述第一控制信号；
15.所述受控电路，用于在接收到所述第一控制信号时，将所述被保护电源电路短路，泄放所述被保护电源电路上的电压。
16.在一些可能的设计中，所述浪涌控制电路包括：第一电阻；所述第一电阻的第一端与所述第一电容的第二端连接，所述第一电阻的第二端与所述gnd连接；
17.所述第一电阻，用于与所述第一电容协同作用，控制所述第一电容向所述受控电路的第一端发送所述第一控制信号的时长。
18.在一些可能的设计中，所述第一电容为自举电容。
19.在一些可能的设计中，所述浪涌控制电路还包括：第一瞬态二极管tvs；其中，第一tvs的第一端与所述被保护电源电路连接，第二端与所述受控电路的第一端连接；
20.所述第一tvs，用于在所述被保护电源的充电电压大于所述第一tvs的导通电压时导通，向所述受控电路的第一端发送所述第一控制信号；
21.所述受控电路，用于在接收到所述第一控制信号时，将所述被保护电源电路短路，泄放所述被保护电源电路上的电压。
22.在一些可能的设计中，所述浪涌控制电路还包括：第二电阻；其中，所述第二电阻的第一端与所述第一tvs第二端连接，所述第二电阻的第二端与所述gnd连接；
23.所述第二电阻，用于使所述第一tvs与所述第二电阻构成的支路产生电流，以在所述被保护电源电路的电压大于所述第一tvs的导通电压时，使所述第一tvs导通。
24.在一些可能的设计中，所述浪涌控制电路还包括：第二电容；其中，所述第二电容的第一端与所述第一tvs的第二端连接，所述第二电容的第二端与所述受控电路的第一端连接；
25.所述第二电容，用于在所述第一tvs损坏后，向所述受控电路发送所述第一控制信号，并与所述第二电阻协同，控制所述第二电容向所述受控电路的第一端发送所述第一控制信号的时长。
26.在一些可能的设计中，所述第二电容为自举电容。
27.在一些可能的设计中，所述受控电路包括：可控元件；
28.其中，所述可控元件的第一端与所述浪涌控制电路、防烧控制电路连接，第二端与所述被保护电源电路连接，第三端与所述gnd连接；
29.所述浪涌控制电路，用于检测所述被保护电源电路的电压，在所述被保护电源电路上的电压大于预设电压时，向所述可控器件的第一端发送所述第一控制信号；
30.所述防烧控制电路，用于在充电端口的温度大于预设温度时，向所述可控器件的第一端发送所述第二控制信号；
31.所述可控器件，用于在其第一端接收到所述第一控制信号和/或第二控制信号时由第一状态切换为第二状态，其中，当所述可控器件处于所述第一状态时，所述被保护电源电路与所述gnd之间不导通，当所述可控器件处于所述第二状态时，所述被保护电源电路与所述gnd之间导通。
32.在一些可能的设计中，所述可控元件为金属
‑
氧化物半导体场效应晶体mos管。
33.在一些可能的设计中，所述防烧控制电路包括：通用型输入/输出口gpio；所述gpio与所述受控电路的第一端连接；
34.所述gpio，用于在所述充电端口的温度大于预设温度时，向所述受控电路的第一端发送第二控制信号。
35.第二方面，本技术实施例提供一种电子设备，该电子设备包括本技术第一方面任一项所述的充电装置，其中，所述充电保护电路的一端与充电连接器连接，另一端与充电单元连接；
36.所述充电保护电路，用于在所述电子设备通过所述充电连接器接入外部电源为所述充电单元充电时，进行充电保护。
37.本技术实施例提供一种充电保护电路和电子设备，在充电保护电路中，被保护电源电路上产生浪涌电压时，通过将被保护电源电路短路，受控电路泄放浪涌电压，端口温度过高时，也通过受控电路将被保护电源电路短路，停止充电，降低端口的温度，即浪涌控制电路和防烧控制电路共用受控电路。从而使现有技术中只用于在端口温度过高时将被保护电源电路短路的受控电路，还用于在被保护电源电路产生浪涌电压时，将被保护电源电路短路。
附图说明
38.图1为一种充电保护电路的结构示意图；
39.图2为本技术一实施例提出的充电保护电路的结构示意图；
40.图3为本技术另一实施例提出的充电保护电路的结构示意图；
41.图4为本技术另一实施例提出的充电保护电路的结构示意图；
42.图5为本技术另一实施例提出的充电保护电路的结构示意图；
43.图6为本技术一实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
44.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
45.电子设备在充电过程中，容易出现浪涌现象，造成终端的损坏，并且，如果充电端口进水、进入铁屑或碳粉等情况，会造成充电端口内部的电路短路，从而使端口温度升高，也会造成终端甚至引发火灾事故。因此，在终端上通常设置有充电保护电路，避免终端损坏，其中，充电保护电路例如如图1所示，包括用于浪涌泄放的浪涌泄放电路110，以及用于防止终端充电短路而造成热熔的防烧电路120。其中，对于现有技术中示出的充电保护电
路，浪涌泄放电路110和防烧电路120之间独立工作，例如对于图1示出的充电保护电路，在电路中出现浪涌现象时，瞬态二极管d导通，从而将浪涌电压泄放；在端口温度过高而出现热熔现象时，gpio抬高mos管q控制端的电位，使mos管导通，从而将电源vbus短路，不再进行充电。
46.图2为本技术一实施例提出的充电保护电路的结构示意图。如图2所示，充电保护电路包括：浪涌控制电路210、防烧控制电路220和受控电路230。
47.对于图2示出的充电保护电路，其连接关系为：
48.浪涌控制电路210和被保护电源电路vbus连接，浪涌控制电路210与受控电路230的控制端连接，防烧控制电路220与受控电路230的控制端连接，受控电路230的第二端与被保护电源电路vbus连接，受控电路230的第三端与电线接地端gnd连接。
49.对于图2示出的充电保护电路，其工作原理为：
50.当被保护电源电路vbus上出现浪涌电压时，被保护电源电路vbus上的电压急剧增加，使得被保护电源电路vbus上的电压大于预设电压。此时，浪涌控制电路210检测到被保护电源电路vbus上的电压大于预设电压，并向受控电路230发送第一控制信号，受控电路230在第一控制信号的作用下导通。又由于受控电路230的第二端与被保护电源电路vbus连接，第三端与电线接地端gnd连接，因此，在受控电路230导通后，被保护电源电路vbus与gnd连通，从而短路被保护电源电路vbus，泄放被保护电源电路vbus上的浪涌电压。例如，当被保护电源电路vbus上的电压大于预设电压时，浪涌控制电路210在浪涌电压的作用下导通，使浪涌控制电路210上有电流流过，由于浪涌控制电路210与受控电路230的第一端连接，因此，受控电路230的第一端处有电流流过，从而受控电路230的第一端产生可使受控电路230导通的电压，此时，第一控制信号可以是电流信号。
51.充电端口处的设置温度检测装置，用于在充电器通过充电端口为电子设备充电时检测端口的温度，其中，温度检测装置例如可以是ntc电阻，ntc电阻将检测到的温度信息发送给中央处理器(central processing unit，cpu)，当ntc电阻检测到端口处的温度大于预设温度时，cpu控制防烧控制电路220向受控电路230的第一端发送第二控制信号，受控电路230在第一控制信号的作用下导通。又由于受控电路230的第二端与被保护电源电路vbus连接，第三端与电线接地端gnd连接，因此，在受控电路230导通后，被保护电源电路vbus与gnd连通，从而短路被保护电源电路vbus，泄放被保护电源电路vbus上的浪涌电压。例如，端口处的温度大于预设温度时，防烧控制电路220与受控电路230的第一端之间导通，防烧控制电路220与受控电路230的第一端之间有电流流过，受控电路230的第一端在该电流的作用下产生可使受控电路230导通的电压，此时，第二控制信号可以是电流信号。
52.本实施例，在充电保护电路中，被保护电源电路上产生浪涌电压时，通过将被保护电源电路短路，受控电路泄放浪涌电压，端口温度过高时，也通过受控电路将被保护电源电路短路，停止充电，降低端口的温度，即浪涌控制电路和防烧控制电路共用受控电路。从而使现有技术中只用于在端口温度过高时将被保护电源电路短路的受控电路，还用于在被保护电源电路产生浪涌电压时，将被保护电源电路短路。
53.图3为本技术另一实施例提出的充电保护电路的结构示意图。在图2所示实施例的基础上，如图3所示，浪涌控制电路210包括：第一电容c1。其中，电容c1的第一端与被保护电源电路vbus连接，第二端与受控电路的第一端连接且与gnd连接。
54.需要说明的是，可选的，如图3所示，防烧控制电路220例如可以如图1所示，即防烧控制电路220包括通用型输入/输出口gpio，其中，gpio通过一电阻r与受控电路230的第一端连接。可选的，受控电路230包括一受控元件，其中，如图3所示，受控元件例如可以是nmos管q1。
55.对于图3所示的充电保护电路，电容c1例如可以是自举电容，当被保护电源电路vbus上出现浪涌电压，使得被保护电源电路vbus上的电压大于预设电压时，与被保护电源电路vbus连接的电容c1的第一端上电压升高，由于电容c1为自举电容，根据自举电容的特性可知，当电容c1的一端电压升高时，另一端的电压也升高。因此，在电容c1与被保护电源电路vbus连接的第一端的电压升高时，使得与nmos管q1的控制端连接的第二端的电压随之升高，也就是使nmos管q1的控制端的电压升高，从而使nmos管q1导通。nmos管q1导通后，nmos管q1的源极和漏极将被保护电源电路vbus短路，使被保护电源电路vbus上的浪涌电压通过gnd释放。
56.其中，被保护电源电路vbus上的浪涌电压峰值的持续时长一般为20ms
‑
100ms，当浪涌电压的峰值过去，即浪涌电压的电压值降为预设电压以下时，电容c1无法为受控电路230的第一端提供高电压，从而使nmos管q1截止，因此，nmos管q1不会因为浪涌电压一直处于导通状态。但是，被保护电源电路vbus上除了浪涌电压，还会存在电压值大于预设电压的直流电压，电压值大于预设电压的直流电压也会使nmos管q1导通。其中，若电压值大于预设电压的直流电压持续时间较长，会使nmos管处于导通状态的时间较长，从而损坏nmos管q1。因此，继续参考图3，浪涌控制电路210中例如还可以包括：第一电阻r1。
57.如图3所示，电阻r1的第一端与电容c1的第二端连接，电阻r1的第二端与gnd连接，即电容c1的第二端通过电阻r1与gnd连接。这样，对于图3所示的电路，nmos管q1的导通时长由电容c1和电阻r1的乘积确定，因此，调整电容c1和/或电阻r1的参数，可以调整nmos管q1的导通时长。
58.当充电端口温度大于预设温度时，cpu控制gpio导通nmos管q1，例如，cpu使gpio上与nmos管q1的控制端连接的引脚上有电流流过，从而抬高nmos管q1的控制端的电压，使nmos管q1导通，从而短路被保护电源电路vbus，停止充电，保护充电端口。
59.本实施例中，浪涌控制电路包括第一电容，并且，第一电容的第一端与被保护电源电路连接，第二端与受控电路的第一端(即nmos管的控制端)连接，并且，防烧控制电路也与受控电路的第一端(即nmos管的控制端)连接，因此，当被保护电源电路上有浪涌电压产生时，利用nmos管将被保护电源电路短路，泄放浪涌电压，以及在充电端口温度大于预设温度时，利用nmos管将被保护电源电路短路，停止充电。与图1所示的充电保护电路相比，将在充电端口温度过高时用于将电源vbus的短路nmos管还用于泄放浪涌电压，这样，通过nmos管既可以实现泄放浪涌电压，也可以避免因充电端口内部电路短路造成的热熔烧毁。并且，本技术中通过电容实现被保护电源电路中是否有浪涌电压的检测，而不需要使用大功率的tvs，节省充电保护电路的设计成本以及降低电能的损耗。
60.图4为本技术另一实施例提出的充电保护电路的结构示意图。在图2所示实施例的基础上，如图4所示，浪涌控制电路210包括：第一瞬态二极管，图4中用符号d1标识。其中，瞬态二极管d1的第一端与被保护电源电路vbus连接，第二端与nmos管的控制端连接且与gnd连接。
61.对于图4所示的充电保护电路，被保护电源电路vbus上出现的浪涌电压的电压值或者直流电压未达到瞬态二极管d1的导通电压时，瞬态二极管d1不导通，此时，如果充电端口温度小于或等于预设温度，nmos管的控制端的电压较低，nmos管不会导通。当被保护电源电路vbus上出现的浪涌电压的电压值或者直流电压大于预设电压时，瞬态二极管d1被击穿，从而使nmos管的控制端的电压升高，当nmos管的控制端的电压升高到可使nmos管导通的电压时，nmos管导通。这样，nmos管q1的源极和漏极将被保护电源电路vbus短路，使被保护电源电路vbus上的浪涌电压通过gnd释放。其中，nmos管q1的导通时长与浪涌电压的峰值的持续时长(浪涌电压的峰值)有关。需要说明的是，通过本技术中在被保护电源电路vbus上的浪涌电压的电压值或者直流电压大于预设电压时，击穿瞬态二极管d1，从而通过nmos管泄放被保护电源电路vbus上的电压，这样，只需通过瞬态二极管d1控制nmos管控制端的电压即可，因此，瞬态二极管d1可以选择低功率的tvs，从而减少成本和能耗。
62.由于图4中是通过瞬态二极管d1检测被保护电源电路vbus上的浪涌电压是否大于预设电压，根据瞬态二极管d1可知，只有当瞬态二极管d1两端的电压达到其导通电压后，瞬态二极管d1导通。这样，当被保护电源电路vbus上的电压小于瞬态二极管d1的导通电压时，瞬态二极管d1不会动作，从而在被保护电源电路vbus上的充电电压小于预设电压时，不对充电保护电路的电路保护作用产生影响，只有在被保护电源电路vbus上的充电电压大于预设电压时，才进行浪涌保护。
63.其中，瞬态二极管d1两端有电压，需要使瞬态二极管d1所在的支路上有电流产生，因此，可选的，如图4所示，浪涌控制电路210还包括：第二电阻r2。其中，电阻r2的第一端与瞬态二极管d1的第二端连接，电阻r2的第二端与gnd连接。这样，瞬态二极管d1与电阻r2串联，从而使该支路上有电流产生，从而在被保护电源电路vbus上的浪涌电压使得瞬态二极管d1两端的电压大于其导通电压时，瞬态二极管d1导通。
64.需要说明的是，图4中示出的防烧控制电路220的结构和工作原理可参考图3，此处不再赘述。
65.本实施例中，浪涌控制电路包括第一tvs，并且，第一tvs的第一端与被保护电源电路连接，第二端与受控电路的第一端(即nmos管的控制端)连接，并且，防烧控制电路也与受控电路的第一端(即nmos管的控制端)连接，因此，当被保护电源电路上有浪涌电压产生时，利用nmos管将被保护电源电路短路，泄放浪涌电压，以及在充电端口温度大于预设温度时，利用nmos管将被保护电源电路短路，停止充电。与图1所示的充电保护电路相比，将在充电端口温度过高时用于将电源vbus的短路nmos管还用于泄放浪涌电压，这样，通过nmos管既可以实现泄放浪涌电压，也可以避免因充电端口内部电路短路造成的热熔烧毁。并且，本技术中由于通过nmos管实现浪涌电压的泄放，因此，用于检测是否有浪涌电压的第一tvs的功率远远小于图1中所使用的tvs的功率，节省充电保护电路的设计成本以及降低电能的损耗。
66.需要说明的是，图4所示的充电保护电路中，当充电保护电路用于被保护电源电路的浪涌保护时，nmos管的导通时长与充电电压大于预设电压持续的时长有关，其中，浪涌电压峰值的持续时长一般为20ms
‑
100ms，因此，被保护电源电路的浪涌电压不会对nmos管造成损坏。但是，被保护电源电路的直流电压大于预设电压时，也会导致nmos管导通，并且如果大于预设电压的直流电压持续时长较长时，nmos管将持续导通，从而损坏nmos管q1。因
此，在图4所示实施例的基础上，如图5所示，在浪涌控制电路210设置第二电容c2，其中，电容c2的第一端与瞬态二极管d1的第二端连接，第二端与nmos管的控制端连接。可选的，电容c2为自举电容。
67.若被保护电源电路vbus上的直流电压大于预设电压，且持续时长较长时，会导致瞬态二极管d1失效，nmos管的控制端直接与被保护电源电路vbus连接，导致nmos管导通时长较长而损坏，或者即使瞬态二极管d1不失效，若被保护电源电路vbus上的直流电压大于预设电压的持续时长较长，也会使nmos管导通时长较长而损坏。因此，在浪涌控制电路210中设计一电容c2，通过电容c2和电阻r2的协同作用，通过调整电容c2和电阻r2的参数值，可控制nmos管q1的导通时长。
68.对于图5所示的充电保护电路，当瞬态二极管d1可正常工作时，即瞬态二极管d1和电阻r2串联在被保护电源电路vbus和gnd之间，构成一个回路，电路中有电流，被保护电源电路vbus上出现的浪涌电压的电压值或者直流电压未达到瞬态二极管d1的导通电压时，瞬态二极管d1不导通，此时，如果充电端口温度小于或等于预设温度，nmos管的控制端的电压较低，nmos管不会导通。当被保护电源电路vbus上出现的浪涌电压的电压值大于预设电压时，瞬态二极管d1被击穿，使电容c2与瞬态二极管d1连接的一端的电压升高，这样电容c2上与nmos管的控制端连接的一端的电压也升高，从而使nmos管的控制端的电压升高，当nmos管的控制端的电压达到nmos管的导通电压时，nmos管导通。这样，nmos管q1的源极和漏极将被保护电源电路vbus短路，使被保护电源电路vbus上的浪涌电压通过gnd释放。
69.当瞬态二极管d1失效时，相当于电容c2的第一端直接与被保护电源电路vbus连接，此时，图5所示的充电保护电路的结构与图3所示的充电保护电路的结构相同，其工作原理可参考图3所述的工作原理，此处不再赘述。
70.图6为本技术一实施例提供的电子设备的结构示意图，如图6所示，电子设备包括图1
‑
图5任一实施例示出的充电保护电路610、充电连接器620和充电单元630。需要说明的是，电子设备例如还可以包括处理器、多媒体组件，音频组件等多个组件，图6中未示出。
71.其中，充电保护电路610的一端与充电连接器620连接，另一端与充电单元630连接，从而在电子设备通过充电连接器620接入外部电源为充电单元630充电时，进行充电保护。
72.需要说明的是，本技术实施例对充电连接器620端口的类型不做限制，充电连接器620的端口例如可以是type
‑
c端口。本技术实施例对充电单元630也不做限制，充电单元630例如可以是电子设备的电池。
73.本实施例中，如图6所示，被保护电源vbus所在的线路是充电连接器620延伸出多条数据线中的一条，即供电线，因此，具体的，充电保护电路610与被保护电源vbus的一端连接。被保护电源vbus的另一端也与充电单元630连接，充电保护电路610连接在被保护电源vbus与充电单元630之间，用于检测被保护电源vbus上的电压以及充电端口的温度，使得通过被保护电源vbus安全的为充电单元630充电。
74.本实施例，电子设备可以执行上述图1
‑
图5任一实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
75.需要理解的是，在本技术的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。
76.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。