一种USB设备的过流保护装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种USB设备的过流保护装置及方法，其通过电流检测模块的MCU控制可变负载电路使其负载逐渐增加，供电电压检测电路检测USB供电器的供电电压，当供电电压小于电压阈值时，供电电压检测电路向MCU发送信号，通知其USB供电器即将限流保护；MCU接收信号后获取USB供电器的最大输出电流，并根据该最大输出电流控制USB从设备的后级模块的功耗，避免后级模块的功耗超过USB供电器的限流值。

【技术实现步骤摘要】
一种USB设备的过流保护装置及方法
本专利技术涉及一种过流保护装置，具体涉及一种USB设备的过流保护装置及方法。
技术介绍
负载，是指连接在电路中的电源两端的电子元件，其把电能转换成其他形式的能。常用的负载有电阻、引擎和灯泡等可消耗功率的元件。MCU，为微控制单元(MicrocontrollerUnit)，又称单片微型计算机或者单片机，是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。USB供电器是指带有USB接口，能够给USB从设备主动供电的设备；而USB从设备是指必须由USB供电器供电的设备。目前，大部分USB供电器，如电脑、平板或者USB充电器，其USB接口都带有过流保护功能：一旦USB接口的负载过大，就会切断USB供电，保护USB接口不被损坏。USB接口在进行过流保护时，会切断端USB供电器对USB从设备的供电，而在无电源的情况下，USB从设备就会停止工作。这也就导致了用户在使用USB从设备时，USB会突然停止工作，这就降低了用户体验。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种USB设备的过流保护装置及方法，其可以避免USB从设备超过USB供电器的最大限流，避免USB从设备在使用过程中被切断供电，提高用户体验。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种USB设备的过流保护装置，其包括USB供电器和USB从设备，所述USB供电器与USB从设备通过USB接口连接，所述USB从设备设有电流检测模块和后级模块，所述后级模块连接电流检测模块，而电流检测模块包括MCU、供电电压检测电路和可变负载电路；所述可变负载电路连接MCU，所述供电电压检测电路连接MCU。所述供电电压检测电路由电阻R10、电阻R11、电阻R12和三极管Q2构成，所述三极管Q2的基极经电阻R10连接USB供电器的供电电压V_USB，同时，三极管Q2的基极经由电阻R11接地；所述三极管Q2的集电极经电阻R12连接USB供电器的供电电压V_USB，同时三极管Q2的集电极连接MCU的输入端；而三极管Q2的发射极接地。所述可变负载电路由运算放大器U1A、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和MOS管Q1构成，所述MOS管的源极经电阻R4连接USB供电器的供电电压V_USB，MOS管的栅极经电阻R1连接运算放大器U1A的输出端，MOS管的漏极经由电阻R3接地，同时，MOS管的漏极经由电阻R2连接运算放大器U1A的反向输入端；所述MCU内部DAC输出端一方面经由电容C1接地，另一方面连接运算放大器的同向输入端；所述电阻R3两端连并联接有电容C2。所述可变负载电路由电阻R5、电阻R6、电阻R7、三极管Q3、三极管Q4和三极管Q5构成，所述三极管Q5的基极连接MCU的接口IO3，发射极接地，而集电极经由依次串联在一起的R7、R6和R5后连接USB供电器的供电电压V_USB；所述三极管Q4的基极连接MCU的接口IO2，发射极接地，而集电极连接于电阻R6和电阻R7之间；所述三极管Q3的基极连接MCU的接口IO1，发射极接地，而集电极连接于电阻R5和R6之间。所述USB从设备为USBPhone。一种USB设备的过流保护方法，其采用上述USB设备过流保护装置，当USB供电器给USB从设备上电瞬间，电流检测模块的MCU控制可变负载电路使其负载逐渐增加，供电电压检测电路检测供电器的供电电压，当供电电压小于电压阈值时，供电电压检测电路向MCU发送信号，通知其USB供电器即将限流保护；MCU接收信号后获取USB供电器的最大输出电流，并根据该最大输出电流控制USB从设备的后级模块的功耗，限制后级模块的功耗超过USB供电器的限流值。采用上述方案后，本专利技术的USB设备的过流保护装置包括USB供电器和USB从设备，USB从设备设有电流检测模块和后级模块，而电流检测模块包括MCU、供电电压检测电路和可变负载电路；本专利技术USB供电器在给USB从设备供电时，通过USB从设备的MCU、可变负载电路和供电电压检测电路之间相互配合，实现了USB从设备主动检测USB供电器的最大限流，并且可以记录这个限值，使得USB从设备的后级模块能够根据该最大限流值限制自身的功耗，有效避免USB从设备超过USB供电器的最大限流，避免USB从设备在使用过程中被切断供电，提高用户体验。附图说明图1为本专利技术结构框图；图2为本专利技术供电电压检测电路图；图3为本专利技术可变负载电路图；图4为本专利技术另一可变负载电路图；图5为本专利技术USB从设备为USBPhone时的结构框图。具体实施方式如图1所示，本专利技术揭示了一种USB设备的过流保护装置，其包括USB供电器1和USB从设备2，USB供电器1与USB从设备2通过USB接口连接，其中，USB从设备2设有电流检测模块21和后级模块22，后级模块22连接电流检测模块21，而电流检测模块21包括MCU211、供电电压检测电路213和可变负载电路212，可变负载电路212连接MCU211，供电电压检测电路213连接MCU211；当USB供电器1给USB从设备2上电瞬间，电流检测模块21的MCU211控制可变负载电路212使其负载逐渐增加，供电电压检测电路213检测USB供电器1的供电电压，当供电电压小于电压阈值时，供电电压检测电路213向MCU211发送信号，通知其USB供电器1即将限流保护；MCU211接收信号后获取USB供电器1的最大输出电流，并根据该最大输出电流控制USB从设备2的后级模块22的功耗，避免后级模块22的功耗超过USB供电器1的限流值。图2为电流检测模块的供电电压检测电路213的具体电路图，根据图2所示，供电电压检测电路213由电阻R10、电阻R11、电阻R12和三极管Q2构成，其中三极管Q2的基极一方面经电阻R10连接USB供电器的供电电压V_USB，另一方面经由电阻R11接地；三极管Q2的集电极一方面经电阻R12连接USB供电器的供电电压V_USB，另一方面连接MCU的输入端；而三极管Q2的发射极接地。上述供电电压检测电路213的工作原理是：电阻R10和电阻R11对USB供电器的供电电压V_USB进行分压，当供电电压V_USB的电压正常时，Q2导通，对MCU输入低电平；当V_USB的电压逐步降低到R11两端的电压小于三极管Q2基极和发射极之间的导通电压时，Q2关断，给MCU输入的电平从低到高，MCU获知此时USB供电器已输出极限电流。图3为电流检测模块的可变负载电路212的第一种实施方式的具体电路图，在该实施方式中，MCU211通过内部的DAC模块输出可变的电压，控制可变负载电路212，MCU211输出的电压越大，负载越重。根据图3所示，可变负载电路212由运算放大器U1A、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和MOS管Q1构成，其中，MOS管的源极经电阻R4连接USB供电器的供电电压V_USB，MOS管的栅极经电阻R1连接运算放大器U1A的输出端，MOS管的漏极一方面经由电阻R3接地，另一方面经由电阻R2连接运算放大器U1A的反向输入端。在电阻R3两端并联连接有电容C2；MCU内部DAC输出端一方面经本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种USB设备的过流保护装置，其包括USB供电器和USB从设备，所述USB供电器与USB从设备通过USB接口连接，其特征在于：所述USB从设备设有电流检测模块和后级模块，所述后级模块连接电流检测模块，而电流检测模块包括MCU、供电电压检测电路和可变负载电路；所述可变负载电路连接MCU，所述供电电压检测电路连接MCU。

【技术特征摘要】
1.一种USB设备的过流保护装置，其包括USB供电器和USB从设备，所述USB供电器与USB从设备通过USB接口连接，其特征在于：所述USB从设备设有电流检测模块和后级模块，所述后级模块连接电流检测模块，而电流检测模块包括MCU、供电电压检测电路和可变负载电路；所述可变负载电路连接MCU，所述供电电压检测电路连接MCU。2.根据权利要求1所述的一种USB设备的过流保护装置，其特征在于：所述供电电压检测电路由电阻R10、电阻R11、电阻R12和三极管Q2构成，所述三极管Q2的基极经电阻R10连接USB供电器的供电电压V_USB，同时，三极管Q2的基极经由电阻R11接地；所述三极管Q2的集电极经电阻R12连接USB供电器的供电电压V_USB，同时三极管Q2的集电极连接MCU的输入端；而三极管Q2的发射极接地。3.根据权利要求1所述的一种USB设备的过流保护装置，其特征在于：所述可变负载电路由运算放大器U1A、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和MOS管Q1构成，所述MOS管的源极经电阻R4连接USB供电器的供电电压V_USB，MOS管的栅极经电阻R1连接运算放大器U1A的输出端，MOS管的漏极经由电阻R3接地，同时，MOS管的漏极经由电阻R2连接运算放大器U1A的反向输入端；所述MCU内部DAC输出端一方面经由...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖昀，赖志豪，朱国良，廖嘉祥，黄能跃，
申请(专利权)人：厦门亿联网络技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35