CN113824107A - 一种具有usb otg智能识别及电压/电流保护功能的电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有USB OTG智能识别及电压/电流保护功能的电路，所述电路包括：USB接口、供电/受电控制模块、供电模块和受电模块；通过供电/受电控制模块识别外部设备的信号，通过供电模块和受电模块实现所述电路的供电受电状态的切换；过压/欠压保护模块对受电模块的受电信号进行电压检测，检测外部供电电源的供电电压达到***要求后才开启受电，防止外部供电电压过低导致负载工作异常，防止外部供电电压过高导致电路损坏。通过过流/限流保护模块，防止外部负载异常，导致瞬态电流及稳态电流过大导致电路损坏或工作异常；电路结构简单，能够实现供电/受电切换，通过过压/欠压保护模块和过流/限流保护模块保护电路，提高电路的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体地说，涉及一种具有USB OTG智能识别及电压/电流保护功能的电路。
背景技术
USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)是一种数据交换的通用接口，现已广泛应用于各种通信产品中。OTG(On The Go技术)是在USB2.0引入的一种技术，主要应用于各种不同设备或移动设备间的联接，进行数据交换。
现有技术中，所述电路的供电和受电的切换，是通过USB接口的OTG功能实现的。具有OTG功能的所述电路检测到USB ID连接的OTG ID为低电平时，表示接入的外设设备为受电设备，所述电路通过USB接口给外设设备供电；而当具有OTG功能的所述电路检测到USBID连接的OTG ID为高电平时，表示接入的外设设备为供电设备，外部设备通过USB接口给所述电路供电。
目前一般USB OTG功能的设备需要借助特殊的芯片进行状态切换，例如常用的采用PHILIPS ISP1362芯片来实现USB OTG功能，电路复杂，并且不具备电流/电压保护功能，电路易损坏，成本较高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明实施例提出一种具有USB OTG智能识别及电压/电流保护功能的电路，可实现所述电路的供电/受电状态的切换，电路结构简单，并具有电流/电压保护功能。
本发明实施例提供的一种具有USB OTG智能识别及电压/电流保护功能的电路，所述电路包括：USB接口、供电/受电控制模块、供电模块、受电模块、过压/欠压保护模块和过流/限流保护模块；
所述USB接口用于连接外部设备；
所述USB接口的USB ID端与所述供电/受电控制模块的输入端连接，所述供电/受电控制模块的输出端与所述供电模块的控制端连接；
所述过流/限流保护模块的输入端用于连接第一供电电源，所述过流/限流保护模块的输出端与所述供电模块的输入端连接，所述供电模块的输出端与所述USB接口的VBUS端连接；
所述受电模块的输入端与所述USB接口的VBUS端连接，所述受电模块的输出端与所述过压/欠压保护模块的输入端连接，所述过压/欠压保护模块的输出端用于连接负载；
所述供电/受电控制模块用于根据所述USB ID端的电平信号，生成并输出供电控制信号给所述供电模块；
所述过流/限流模块用于减小所述第一供电电源传输给所述供电模块的供电信号的瞬态电流及稳态电流；
所述供电模块用于根据所述供电控制信号控制所述供电信号的导通或截止；
所述受电模块用于接收所述USB接口的VBUS端的电压信号，生成并输出受电信号给所述过压/欠压保护模块；
所述过压/欠压保护模块用于判断所述受电信号的电压是否在预设的受电电压范围，并根据判断结果控制是否给所述负载供电。
作为一种优选方式，所述供电/受电控制模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一开关单元和第二开关单元；
所述第一电阻的第一端用于连接第二供电电源，所述第一电阻的第一端还与所述第二电阻的第一端连接；所述第一电阻的第二端与所述第一开关单元的控制端连接，所述第一电阻的第二端还与所述供电/受电控制模块的输入端连接；
所述第一开关单元的输入端分别与所述第二电阻的第二端、所述第二开关单元的控制端连接，所述第一开关单元的输出端接地；
所述第三电阻的第一端用于连接第三供电电源，所述第三电阻的第二端分别与所述第二开关单元的输入端、所述供电/受电控制模块的输出端连接，所述第二开关单元的输出端接地。
作为一种优选方式，所述供电模块包括第三开关单元；
所述第三开关单元的控制端与所述供电模块的控制端连接，所述第三开关单元的输入端与所述供电模块的输入端连接，所述第三开关单元的输出端与所述供电模块的输出端连接。
作为一种优选方式，所述受电模块包括二极管单元；
所述二极管单元的输入端与所述受电模块的输入端连接，所述二极管单元的输出端与所述受电模块的输出端连接。
作为一种优选方式，所述第一开关单元包括第一开关管；
所述第一开关管的控制端与所述第一开关单元的控制端连接，所述第一开关管的输入端与所述第一开关单元的输入端连接，所述第一开关管的输出端与所述第一开关单元的输出端连接；
所述第二开关单元包括第二开关管；
所述第二开关管的控制端与所述第二开关单元的控制端连接，所述第二开关管的输入端与所述第二开关单元的输入端连接，所述第二开关管的输出端与所述第二开关单元的输出端连接。
作为一种优选方式，所述第三开关单元包括第三开关管；
所述第三开关管的控制端与所述第三开关单元的控制端连接，所述第三开关管的输入端与所述第三开关单元的输入端连接，所述第三开关管的输出端与所述第三开关单元的输出端连接。
作为一种优选方式，所述二极管单元包括至少一个二极管，所述二极管的正极与所述二极管单元的输入端连接，所述二极管的负极与所述二极管单元的输出端连接。
作为一种优选方式，所述过流/限流保护模块包括第四电阻、第五电阻、基准电压源和第四开关单元；
所述第四电阻的第一端分别与所述过流/限流保护模块的输入端、所述第四开关单元的输入端连接，所述第四电阻的第二端分别与所述第四开关单元的控制端、所述基准电压源的正极连接；
所述第四开关单元的输出端分别与所述基准电压源的参考端、所述第五电阻的第一端连接；
所述基准电压源的负极分别与所述第五电阻的第二端、所述过流/限流保护模块的输出端连接。
优选地，所述过压/欠压保护模块包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一比较器、第二比较器、与门、第五开关单元和第六开关单元；
所述第一比较器的反相输入端分别与所述过压/欠压保护模块的输入端、所述第二比较器的正相输入端连接，所述第一比较器的正相输入端用于连接第四供电电源，所述第一比较器的输出端与所述与门的第一输入端连接；
所述第二比较器的反相输入端用于连接第五供电电源，所述第二比较器的输出端与所述与门的第二输入端连接；
所述与门的输出端通过所述第六电阻与所述第五开关单元的控制端连接，所述第五开关单元的输出端接地，所述第五开关单元的输入端通过所述第七电阻与所述第六开关单元的控制端连接；
所述第六开关单元的输入端与所述过压/欠压保护模块的输入端连接，所述第六开关单元的输出端与所述过压/欠压保护模块输出端连接，所述第六开关单元的输出端还通过所述第八电阻与所述第六开关单元的控制端连接。
优选地，所述第四开关单元包括第四开关管；
所述第四开关管的控制端与所述第四开关单元的控制端连接，所述第四开关管的输入端与所述第四开关单元的输入端连接，所述第四开关管的输出端与所述第四开关单元的输出端连接。
作为一种优选方式，所述第五开关单元包括第五开关管；
所述第五开关管的控制端与所述第五开关单元的控制端连接，所述第五开关管的输入端与所述第五开关单元的输入端连接，所述第五开关管的输出端与所述第五开关单元的输出端连接；
所述第六开关单元包括第六开关管；
所述第六开关管的控制端与所述第六开关单元的控制端连接，所述第六开关管的输入端与所述第六开关单元的输入端连接，所述第六开关管的输出端与所述第六开关单元的输出端连接。
本发明提供的一种具有USB OTG智能识别及电压/电流保护功能的电路，所述电路包括：USB接口、供电/受电控制模块、供电模块和受电模块；通过供电/受电控制模块识别外部设备的信号，通过供电模块和受电模块实现所述电路的供电受电状态的切换；过压/欠压保护模块对受电模块的受电信号进行电压检测，检测外部供电电源的供电电压达到***要求后才开启受电，防止外部供电电压过低导致负载工作异常，防止外部供电电压过高导致电路损坏。通过过流/限流保护模块，防止外部负载异常，导致瞬态电流及稳态电流过大导致电路损坏或工作异常；电路结构简单，能够实现供电/受电切换，通过过压/欠压保护模块和过流/限流保护模块保护电路，提高电路的稳定性。
附图说明
图1是本使用新型实施例提供的一种具有USB OTG智能识别及电压/电流保护功能的电路的结构示意图；
图2是本使用新型另一实施例提供的一种具有USB OTG智能识别及电压/电流保护功能的电路的原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种具有USB OTG智能识别及电压/电流保护功能的电路，参见图1，是本发明实施例提供的一种具有USB OTG智能识别及电压/电流保护功能的电路的结构示意图。
所述电路包括：USB接口、供电/受电控制模块、供电模块、受电模块、过压/欠压保护模块和过流/限流保护模块；
所述USB接口用于连接外部设备；
所述USB接口的USB ID端与所述供电/受电控制模块的输入端连接，所述供电/受电控制模块的输出端与所述供电模块的控制端连接；
所述过流/限流保护模块的输入端用于连接第一供电电源，所述过流/限流保护模块的输出端与所述供电模块的输入端连接，所述供电模块的输出端与所述USB接口的VBUS端连接；
所述受电模块的输入端与所述USB接口的VBUS端连接，所述受电模块的输出端与所述过压/欠压保护模块的输入端连接，所述过压/欠压保护模块的输出端用于连接负载。
在本实施例具体实施时，所述USB接口与外部设备的USB’接口连接，具体的，USB接口的USB ID端与外部设备的USB’接口的USB ID’端连接，识别外部设备的USB ID’信号；
USB接口的USB ID端与供电/受电控制模块的输入端连接，供电/受电控制模块的输出端与供电模块的控制端连接；
过流/限流保护模块的输入端用于连接第一供电电源，第一供电电源为所述电路的供电装置，具体可为电池或电源转换装置；过流/限流保护模块的输出端与供电模块的输入端连接，供电模块的输出端与USB接口的VBUS端连接；
受电模块的输入端与所述USB接口的VBUS端连接，所述受电模块的输出端与所述过压/欠压保护模块的输入端连接，所述过压/欠压保护模块的输出端用于连接负载，外部设备通过USB接口的VBUS端、受电模块和过压/欠压保护模块给所述电路的负载供电。
本发明的具体工作原理为：
所述供电/受电控制模块用于识别USB ID端的电平信号，根据USB ID端的电平信号，生成并输出供电控制信号给供电模块；
所述供电模块用于根据供电控制信号控制供电模块的电路导通或截止；
所述过流/限流模块用于限制通过供电模块的信号的电流强度；
第一供电电源通过过流/限流模块限制供电电流的强度，经过供电模块和USB接口的VBUS端给外部负载供电；
所述受电模块用于根据接收USB接口的VBUS端的供电电压，并输出受电信号给过压/欠压保护模块；
所述过压/欠压保护模块用于判断受电信号的电压是否在预设的受电电压范围，并根据判断结果导通/断开过压/欠压保护模块；
当受电信号的电压在预设的受电电压范围，过压/欠压保护模块导通，外部供电电压通过USB接口的VBUS端、受电模块、过压/欠压保护模块给所述负载供电；
当受电信号的电压不在预设的受电电压范围，过压/欠压保护模块断开，外部电源无法给所述负载供电；
过压/欠压保护模块能够防止外部供电损坏***或电压过低导致***工作异常；在对外供电模块开关之前，通过过流/限流保护模块防止外部负载异常，导致瞬态电流及稳态电流过大导致电路损坏。
USB接口的USB ID端接收外部设备的USB ID’的电平信号，当外部设备为host时，外部设备的USB ID’端悬空，此时所述电路的USB ID端默认接高电平，供电/受电控制模块的输入端检测到高电平信号，输出端输出高电平，此时供电模块控制端接收高电平，不开启，受电模块开启，外部设备通过USB接口的VBUS端、受电模块和过压/欠压保护模块给所述电路的负载供电；
USB接口的USB ID端接收外部设备的USB ID’的电平信号，当外部设备为device时，外部设备的USB ID’端接地，此时所述电路的USB ID端接地，供电/受电控制模块的输入端检测到低电平信号，输出端输出低电平，此时供电模块控制端接收低电平，供电模块开启，受电模块关闭，所述电路的供电电源通过过流/限流保护模块、受电模块、USB接口的VBUS端和给外部设备供电；
本发明提供的一种具有USB OTG智能识别及电压/电流保护功能的电路，所述电路包括：USB接口、供电/受电控制模块、供电模块和受电模块；通过供电/受电控制模块识别外部设备的信号，通过供电模块和受电模块实现所述电路的供电受电状态的切换，电路结构简单，成本较低。
在本发明提供的又一实施例中，所述供电/受电控制模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一开关单元和第二开关单元；
所述第一电阻的第一端用于连接第二供电电源，所述第一电阻的第一端还与所述第二电阻的第一端连接；所述第一电阻的第二端与所述第一开关单元的控制端连接，所述第一电阻的第二端还与所述供电/受电控制模块的输入端连接；
所述第一开关单元的输入端分别与所述第二电阻的第二端、所述第二开关管的控制端连接，所述第一开关单元的输出端接地；
所述第三电阻的第一端用于连接第三供电电源，所述第三电阻的第二端分别与所述第二开关单元的输入端、所述供电/受电控制模块的输出端连接，所述第二开关单元的输出端接地。
在本实施例具体实施时，参见图2，是本发明又一实施例提供的一种具有USB OTG智能识别及电压/电流保护功能的电路的原理图；
供电/受电控制模块包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一开关单元Q1和第二开关单元Q2；
需要说明的是，在本实施例中，第一开关单元Q1为一PMOS管，但在其他实施例中，第一开关单元Q1可为具有开关功能的器件，包括至少一个三极管、至少一个场效应管或为其他具有开关功能的器件，本发明实施例不作具体限定。
需要说明的是，在本实施例中，第二开关单元Q2为一PMOS管，但在其他实施例中，第二开关单元Q2可为具有开关功能的器件，包括至少一个三极管、至少一个场效应管或为其他具有开关功能的器件，本发明实施例不作具体限定。
第一电阻R1的第一端用于连接第二供电电源VCC2，第一电阻R1的第一端还与第二电阻R2的第一端连接；第一电阻R1的第二端与第一开关单元Q1的控制端连接，第一电阻R1的第二端还与供电/受电控制模块的输入端连接；
第一开关单元Q1的输入端分别与第二电阻R2的第二端、第二开关单元Q2的控制端连接，第一开关单元Q1的输出端接地；
第三电阻R3的第一端用于连接第三供电电源VCC3，第三电阻R3的第二端分别与第二开关单元Q2的输入端、供电/受电控制模块的输出端连接，第二开关单元Q2的输出端接地。
供电/受电控制模块具体工作原理为：
供电/受电控制模块的输入端输入高电平时，第一开关单元控制端为高电平，第一开关单元满足导通条件，第一开关单元导通，此时第二开关单元的控制端为低电平，此时第二开关单元不满足导通条件，因此，供电/受电控制端输出高电平；
供电/受电控制模块的输入端输入低电平时，第一开关单元控制端为低电平，第一开关单元部不满足导通条件，第一开关单元部导通，此时第二开关单元的控制端为高电平，此时第二开关单元满足导通条件，因此，供电/受电控制端输出低电平；
供电/受电控制模块通过识别输入端的高低电平信号，将高低电平信号转化为输出信号，用于控制供电模块或受电模块，实现供电/受电的控制。
在本发明提供的又一实施例中，所述供电模块包括第三开关单元；
所述第三开关单元的控制端与所述供电模块的控制端连接，所述第三开关单元的输入端与所述供电模块的输入端连接，所述第三开关单元的输出端与所述供电模块的输出端连接。
在本实施例具体实施时，参见图2所示，供电模块包括第三开关单元Q3；
需要说明的是，在本实施例中，第三开关单元Q3为一PMOS管，但在其他实施例中，第三开关单元Q3可为具有开关功能的器件，包括至少一个三极管、至少一个场效应管或为其他具有开关功能的器件，本发明实施例不作具体限定。
第三开关单元Q3的控制端与供电模块的控制端连接，第三开关单元Q3的输入端与供电模块的输入端连接，第三开关单元Q3的输出端与供电模块的输出端连接；
供电模块的工作原理具体为：
当供电模块的控制端输入高电平时，第三开关单元的控制端为高电平，第三开关单元不满足导通条件，第三开关单元不导通，供电模块不导通；
当供电模块的控制端输入低电平时，第三开关单元的控制端为低电平，第三开关单元满足导通条件，第三开关单元导通，供电模块导通，所述电路的供电电源通过供电模块向外部设备供电。
供电模块的控制端控制供电模块的导通或截止，所述电路通过供电模块向外部设备供电。
在发明提供的又一实施例中，所述受电模块包括二极管单元；
所述二极管单元的输入端与所述受电模块的输入端连接，所述二极管单元的输出端与所述受电模块的输出端连接。
在本实施例具体实施时，参见图2，受电模块包括二极管单元D1；
需要说明的是，在本实施例中，二极管单元D1为二极管，但在其他实施例中，二极管单元D1可为具有单向导通功能的器件，包括至少一个二极管或为其他具有单向导通功能的器件，本发明实施例不作具体限定。
二极管单元D1的输入端与受电模块的输入端连接，二极管单元D1的输出端与受电模块的输出端连接；
受电模块的工作原理具体为：
当受电模块的输入端电平比输出端电平高时，二极管单元的输入端电平比输出端电平高，二极管单元满足导通条件，受电模块导通，外部设备通过受电模块的给所述电路的负载供电；
当受电模块的输入端电平比输出端电平低时，二极管单元的输入端电平比输出端电平低，二极管单元不满足导通条件，受电模块截止。
在本发明提供的又一实施例中，所述第一开关单元包括第一开关管；
所述第一开关管的控制端与所述第一开关单元的控制端连接，所述第一开关管的输入端与所述第一开关单元的输入端连接，所述第一开关管的输出端与所述第一开关单元的输出端连接。
在本实施例具体实施时，第一开关单元可为第一开关管，第一开关管的控制端与第一开关单元的控制端连接，第一开关管的输入端与第一开关单元的输入端连接，第一开关管的输出端与第一开关单元的输出端连接；
需要说明的是，作为一种优选实施例，第一开关管可为PMOS管，PMOS管的栅极与第一开关单元的控制端连接，PMOS管的源极与第一开关单元的输入端连接，PMOS管的漏极与第一开关单元的输出端连接；
需要说明的是，作为另一种优选实施例，第一开关管可为NMOS管，NMOS管的栅极与第一开关单元的控制端连接，NMOS管的漏极与第一开关单元的输入端连接，NMOS管的源极与第一开关单元的输出端连接；
需要说明的是，作为又一种优选实施例，第一开关管可为三极管，三极管的基极与第一开关单元的控制端连接，三极管的集电极与第一开关单元的输入端连接，三极管的发射极与第一开关单元的输出端连接。
通过开关管实现第一开关单元的开关功能，电路结构简单，工作性能稳定。
在本发明提供的又一实施例中，所述第二开关单元包括第二开关管；
所述第二开关管的控制端与所述第二开关单元的控制端连接，所述第二开关管的输入端与所述第二开关单元的输入端连接，所述第二开关管的输出端与所述第二开关单元的输出端连接。
在本实施例具体实施时，第二开关单元可为第二开关管，第二开关管的控制端与第二开关单元的控制端连接，第二开关管的输入端与第二开关单元的输入端连接，第二开关管的输出端与第二开关单元的输出端连接；
需要说明的是，作为一种优选实施例，第二开关管可为PMOS管，PMOS管的栅极与第二开关单元的控制端连接，PMOS管的源极与第二开关单元的输入端连接，PMOS管的漏极与第二开关单元的输出端连接；
需要说明的是，作为另一种优选实施例，第二开关管可为NMOS管，NMOS管的栅极与第二开关单元的控制端连接，NMOS管的漏极与第二开关单元的输入端连接，NMOS管的源极与第二开关单元的输出端连接；
需要说明的是，作为又一种优选实施例，第二开关管可为三极管，三极管的基极与第二开关单元的控制端连接，三极管的集电极与第二开关单元的输入端连接，三极管的发射极与第二开关单元的输出端连接。
通过开关管实现第二开关单元的开关功能，电路结构简单，工作性能稳定。
在本发明提供的又一实施例中，所述第三开关单元包括第三开关管；
所述第三开关管的控制端与所述第三开关单元的控制端连接，所述第三开关管的输入端与所述第三开关单元的输入端连接，所述第三开关管的输出端与所述第三开关单元的输出端连接。
在本实施例具体实施时，第三开关单元可为第三开关管，第三开关管的控制端与第三开关单元的控制端连接，第三开关管的输入端与第三开关单元的输入端连接，第三开关管的输出端与第三开关单元的输出端连接；
需要说明的是，作为一种优选实施例，第三开关管可为PMOS管，PMOS管的栅极与第三开关单元的控制端连接，PMOS管的源极与第三开关单元的输入端连接，PMOS管的漏极与第三开关单元的输出端连接；
需要说明的是，作为另一种优选实施例，第三开关管可为NMOS管，NMOS管的栅极与第三开关单元的控制端连接，NMOS管的漏极与第三开关单元的输入端连接，NMOS管的源极与第三开关单元的输出端连接；
需要说明的是，作为又一种优选实施例，第三开关管可为三极管，三极管的基极与第三开关单元的控制端连接，三极管的集电极与第三开关单元的输入端连接，三极管的发射极与第三开关单元的输出端连接。
通过开关管实现第三开关单元的开关功能，电路结构简单，工作性能稳定。
在本发明提供的又一实施例中，所述二极管单元包括至少一个二极管，所述二极管的正极与所述二极管单元的输入端连接，所述二极管的负极与所述二极管单元的输出端连接。
在本实施例具体实施时，二极管单元包括至少一个二极管，二极管的正极与二极管单元的输入端连接，二极管的负极与二极管单元的输出端连接。
需要说明的是，二极管单元也可是多个二极管组成的具有单向导通的器件或具有单向导通功能的其他器件，本发明实施例不作具体限定。
通过二极管实现受电模块的功能，电路结构简单，性能稳定。
在本发明提供的又一实施例中，所述过流/限流保护模块包括第四电阻、第五电阻、基准电压源和第四开关单元；
所述第四电阻的第一端分别与所述过流/限流保护模块的输入端、所述第四开关单元的输入端连接，所述第四电阻的第二端分别与所述第四开关单元的控制端、所述基准电压源的正极连接；
所述第四开关单元的输出端分别与所述基准电压源的参考端、所述第五电阻的第一端连接；
所述基准电压源的负极分别与所述第五电阻的第二端、所述过流/限流保护模块的输出端连接。
在本实施例具体实施时，参见图2所示，过流/限流保护模块包括第四电阻R4、第五电阻R5、基准电压源U和第四开关单元Q4；
基准电压源U可选TL431型基准电压源元器件或其他基准电压源器件；
需要说明的是，在本实施例中，第四开关单元Q4为一三极管，但在其他实施例中，第四开关单元Q4可为具有开关功能的器件，包括至少一个三极管、至少一个场效应管或为其他具有开关功能的器件，本发明实施例不作具体限定。
第四电阻R4的第一端分别与过流/限流保护模块的输入端、第四开关单元Q4的输入端连接，第四电阻R4的第二端分别与第四开关单元Q4的控制端、基准电压源U的正极连接；
第四开关单元Q4的输出端分别与基准电压源U的参考端、第五电阻R5的第一端连接；
基准电压源U的负极分别与第五电阻R5的第二端、过流/限流保护模块的输出端连接；
通过基准电压源和晶体管搭建低成本的过流/限流保护模块，防止外部负载异常，导致瞬态电流及稳态电流过大导致电路损坏。
在本发明提供的又一实施例中，所述过压/欠压保护模块包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一比较器、第二比较器、与门、第五开关单元和第六开关单元；
所述第一比较器的反相输入端分别与所述过压/欠压保护模块的输入端、所述第二比较器的正相输入端连接，所述第一比较器的正相输入端用于连接第四供电电源，所述第一比较器的输出端与所述与门的第一输入端连接；
所述第二比较器的反相输入端用于连接第五供电电源，所述第二比较器的输出端与所述与门的第二输入端连接；
所述与门的输出端通过所述第六电阻与所述第五开关单元的控制端连接，所述第五开关单元的输出端接地，所述第五开关单元的输入端通过所述第七电阻与所述第六开关单元的控制端连接；
所述第六开关单元的输入端与所述过压/欠压保护模块的输入端连接，所述第六开关单元的输出端与所述过压/欠压保护模块输出端连接，所述第六开关单元的输出端还通过所述第八电阻与所述第六开关单元的控制端连接。
在本实施例具体实施时，参图2所示，过压/欠压保护模块包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第一比较器A1、第二比较器A2、与门F、第五开关单元Q5和第六开关单元Q6；
需要说明的是，在本实施例的附图中，第五开关单元Q5和第六开关单元Q6均为一PMOS管，但在其他实施例中，第五开关单元Q5和第六开关单元Q6可为具有开关功能的器件，包括至少一个三极管、至少一个场效应管或为其他具有开关功能的器件，本发明实施例不作具体限定。
第一比较器A1的反相输入端分别与过压/欠压保护模块的输入端、第二比较器A2的正相输入端连接，第一比较器A1的正相输入端用于连接第四供电电源VCC4，第一比较器A1的输出端与与门F的第一输入端连接；
第二比较器A2的反相输入端用于连接第五供电电源VCC5，第二比较器A2的输出端与与门F的第二输入端连接；
第四供电电源VCC4的电压为预设的受电电压的电压最大值，第五供电电源VCC5的电压为预设的受电电压的电压最小值，通过第四供电电源VCC4和第五供电电源VCC5的供电电压设置受电电压范围，当第一供电电源的供电电压不在所述受电电压范围内时，过压/欠压保护模块截止，保护电路。
与门F的输出端通过第六电阻R6与第五开关单元Q5的控制端连接，第五开关单元Q5的输出端接地，第五开关单元Q5的输入端通过第七电阻R7与第六开关单元Q6的控制端连接；
第六开关单元Q6的输入端与过压/欠压保护模块的输入端连接，第六开关单元Q6的输出端与过压/欠压保护模块输出端连接，第六开关单元Q6的输出端还通过第八电阻R8与第六开关单元Q6的控制端连接。
过压/欠压保护模块对受电模块的受电信号进行电压检测，检测外部供电电源的供电电压达到***要求后才开启受电，防止外部供电电压过低导致负载工作异常，防止外部供电电压过高导致电路损坏。
在本发明提供的又一实施例中，所述第四开关单元包括第四开关管；
所述第四开关管的控制端与所述第四开关单元的控制端连接，所述第四开关管的输入端与所述第四开关单元的输入端连接，所述第四开关管的输出端与所述第四开关单元的输出端连接。
在本实施例具体实施时，第四开关单元可为第四开关管，第四开关管的控制端与第四开关单元的控制端连接，第四开关管的输入端与第四开关单元的输入端连接，第四开关管的输出端与第四开关单元的输出端连接；
需要说明的是，作为一种优选实施例，第四开关管可为PMOS管，PMOS管的栅极与第四开关单元的控制端连接，PMOS管的源极与第四开关单元的输入端连接，PMOS管的漏极与第四开关单元的输出端连接；
需要说明的是，作为另一种优选实施例，第四开关管可为NMOS管，NMOS管的栅极与第四开关单元的控制端连接，NMOS管的漏极与第四开关单元的输入端连接，NMOS管的源极与第四开关单元的输出端连接；
需要说明的是，作为又一种优选实施例，第四开关管可为三极管，三极管的基极与第四开关单元的控制端连接，三极管的集电极与第四开关单元的输入端连接，三极管的发射极与第四开关单元的输出端连接。
在本发明提供的又一实施例中，所述第五开关单元包括第五开关管；
所述第五开关管的控制端与所述第五开关单元的控制端连接，所述第五开关管的输入端与所述第五开关单元的输入端连接，所述第五开关管的输出端与所述第五开关单元的输出端连接；
所述第六开关单元包括第六开关管；
所述第六开关管的控制端与所述第六开关单元的控制端连接，所述第六开关管的输入端与所述第六开关单元的输入端连接，所述第六开关管的输出端与所述第六开关单元的输出端连接。
在本实施例具体实施时，第五开关单元可为第五开关管，第五开关管的控制端与第五开关单元的控制端连接，第五开关管的输入端与第五开关单元的输入端连接，第五开关管的输出端与第五开关单元的输出端连接；
需要说明的是，作为一种优选实施例，第五开关管可为PMOS管，PMOS管的栅极与第五开关单元的控制端连接，PMOS管的源极与第五开关单元的输入端连接，PMOS管的漏极与第五开关单元的输出端连接；
需要说明的是，作为另一种优选实施例，第五开关管可为NMOS管，NMOS管的栅极与第五开关单元的控制端连接，NMOS管的漏极与第五开关单元的输入端连接，NMOS管的源极与第五开关单元的输出端连接；
需要说明的是，作为又一种优选实施例，第五开关管可为三极管，三极管的基极与第五开关单元的控制端连接，三极管的集电极与第五开关单元的输入端连接，三极管的发射极与第五开关单元的输出端连接。
第六开关单元可为第六开关管，第六开关管的控制端与第六开关单元的控制端连接，第六开关管的输入端与第六开关单元的输入端连接，第六开关管的输出端与第六开关单元的输出端连接；
需要说明的是，作为一种优选实施例，第六开关管可为PMOS管，PMOS管的栅极与第六开关单元的控制端连接，PMOS管的源极与第六开关单元的输入端连接，PMOS管的漏极与第六开关单元的输出端连接；
需要说明的是，作为另一种优选实施例，第六开关管可为NMOS管，NMOS管的栅极与第六开关单元的控制端连接，NMOS管的漏极与第六开关单元的输入端连接，NMOS管的源极与第六开关单元的输出端连接；
需要说明的是，作为又一种优选实施例，第六开关管可为三极管，三极管的基极与第六开关单元的控制端连接，三极管的集电极与第六开关单元的输入端连接，三极管的发射极与第六开关单元的输出端连接。
本发明提供的一种具有USB OTG智能识别及电压/电流保护功能的电路，所述电路包括：USB接口、供电/受电控制模块、供电模块和受电模块；通过供电/受电控制模块识别外部设备的信号，通过供电模块和受电模块实现所述电路的供电受电状态的切换；过压/欠压保护模块对受电模块的受电信号进行电压检测，检测外部供电电源的供电电压达到***要求后才开启受电，防止外部供电电压过低导致负载工作异常，防止外部供电电压过高导致电路损坏。通过过流/限流保护模块，防止外部负载异常，导致瞬态电流及稳态电流过大导致电路损坏或工作异常；电路结构简单，能够实现供电/受电切换，通过过压/欠压保护模块和过流/限流保护模块保护电路，提高电路的稳定性。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种具有USB OTG智能识别及电压/电流保护功能的电路，其特征在于，所述电路包括：USB接口、供电/受电控制模块、供电模块、受电模块、过压/欠压保护模块和过流/限流保护模块；
所述USB接口用于连接外部设备；
所述USB接口的USB ID端与所述供电/受电控制模块的输入端连接，所述供电/受电控制模块的输出端与所述供电模块的控制端连接；
所述过流/限流保护模块的输入端用于连接第一供电电源，所述过流/限流保护模块的输出端与所述供电模块的输入端连接，所述供电模块的输出端与所述USB接口的VBUS端连接；
所述受电模块的输入端与所述USB接口的VBUS端连接，所述受电模块的输出端与所述过压/欠压保护模块的输入端连接，所述过压/欠压保护模块的输出端用于连接负载；
所述供电/受电控制模块用于根据所述USB ID端的电平信号，生成并输出供电控制信号给所述供电模块；
所述过流/限流模块用于减小所述第一供电电源传输给所述供电模块的供电信号的瞬态电流及稳态电流；
所述供电模块用于根据所述供电控制信号控制所述供电信号的导通或截止；
所述受电模块用于接收所述USB接口的VBUS端的电压信号，生成并输出受电信号给所述过压/欠压保护模块；
所述过压/欠压保护模块用于判断所述受电信号的电压是否在预设的受电电压范围，并根据判断结果控制是否给所述负载供电。
2.根据权利要求1所述的具有USB OTG智能识别及电压/电流保护功能的电路，其特征在于，所述供电/受电控制模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一开关单元和第二开关单元；
所述第一电阻的第一端用于连接第二供电电源，所述第一电阻的第一端还与所述第二电阻的第一端连接；所述第一电阻的第二端与所述第一开关单元的控制端连接，所述第一电阻的第二端还与所述供电/受电控制模块的输入端连接；
所述第一开关单元的输入端分别与所述第二电阻的第二端、所述第二开关单元的控制端连接，所述第一开关单元的输出端接地；
所述第三电阻的第一端用于连接第三供电电源，所述第三电阻的第二端分别与所述第二开关单元的输入端、所述供电/受电控制模块的输出端连接，所述第二开关单元的输出端接地。
3.根据权利要求1所述的具有USB OTG智能识别及电压/电流保护功能的电路，其特征在于，所述供电模块包括第三开关单元；
所述第三开关单元的控制端与所述供电模块的控制端连接，所述第三开关单元的输入端与所述供电模块的输入端连接，所述第三开关单元的输出端与所述供电模块的输出端连接。
4.根据权利要求1所述的具有USB OTG智能识别及电压/电流保护功能的电路，其特征在于，所述受电模块包括二极管单元；
所述二极管单元的输入端与所述受电模块的输入端连接，所述二极管单元的输出端与所述受电模块的输出端连接。
5.根据权利要求2所述的具有USB OTG智能识别及电压/电流保护功能的电路，其特征在于，所述第一开关单元包括第一开关管；
所述第一开关管的控制端与所述第一开关单元的控制端连接，所述第一开关管的输入端与所述第一开关单元的输入端连接，所述第一开关管的输出端与所述第一开关单元的输出端连接；
所述第二开关单元包括第二开关管；
所述第二开关管的控制端与所述第二开关单元的控制端连接，所述第二开关管的输入端与所述第二开关单元的输入端连接，所述第二开关管的输出端与所述第二开关单元的输出端连接。
6.根据权利要求3所述的具有USB OTG智能识别及电压/电流保护功能的电路，其特征在于，所述第三开关单元包括第三开关管；
所述第三开关管的控制端与所述第三开关单元的控制端连接，所述第三开关管的输入端与所述第三开关单元的输入端连接，所述第三开关管的输出端与所述第三开关单元的输出端连接。
7.根据权利要求4所述的具有USB OTG智能识别及电压/电流保护功能的电路，其特征在于，所述二极管单元包括至少一个二极管，所述二极管的正极与所述二极管单元的输入端连接，所述二极管的负极与所述二极管单元的输出端连接。
8.根据权利要求1所述的具有USB OTG智能识别及电压/电流保护功能的电路，其特征在于，所述过流/限流保护模块包括第四电阻、第五电阻、基准电压源和第四开关单元；
所述第四电阻的第一端分别与所述过流/限流保护模块的输入端、所述第四开关单元的输入端连接，所述第四电阻的第二端分别与所述第四开关单元的控制端、所述基准电压源的正极连接；
所述第四开关单元的输出端分别与所述基准电压源的参考端、所述第五电阻的第一端连接；
所述基准电压源的负极分别与所述第五电阻的第二端、所述过流/限流保护模块的输出端连接。
9.根据权利要求1所述的具有USB OTG智能识别及电压/电流保护功能的电路，其特征在于，所述过压/欠压保护模块包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一比较器、第二比较器、与门、第五开关单元和第六开关单元；
所述第一比较器的反相输入端分别与所述过压/欠压保护模块的输入端、所述第二比较器的正相输入端连接，所述第一比较器的正相输入端用于连接第四供电电源，所述第一比较器的输出端与所述与门的第一输入端连接；
所述第二比较器的反相输入端用于连接第五供电电源，所述第二比较器的输出端与所述与门的第二输入端连接；
所述与门的输出端通过所述第六电阻与所述第五开关单元的控制端连接，所述第五开关单元的输出端接地，所述第五开关单元的输入端通过所述第七电阻与所述第六开关单元的控制端连接；
所述第六开关单元的输入端与所述过压/欠压保护模块的输入端连接，所述第六开关单元的输出端与所述过压/欠压保护模块输出端连接，所述第六开关单元的输出端还通过所述第八电阻与所述第六开关单元的控制端连接。
10.根据权利要求8所述的具有USB OTG智能识别及电压/电流保护功能的电路，其特征在于，所述第四开关单元包括第四开关管；
所述第四开关管的控制端与所述第四开关单元的控制端连接，所述第四开关管的输入端与所述第四开关单元的输入端连接，所述第四开关管的输出端与所述第四开关单元的输出端连接。
11.根据权利要求9所述的具有USB OTG智能识别及电压/电流保护功能的电路，其特征在于，所述第五开关单元包括第五开关管；
所述第五开关管的控制端与所述第五开关单元的控制端连接，所述第五开关管的输入端与所述第五开关单元的输入端连接，所述第五开关管的输出端与所述第五开关单元的输出端连接；
所述第六开关单元包括第六开关管；
所述第六开关管的控制端与所述第六开关单元的控制端连接，所述第六开关管的输入端与所述第六开关单元的输入端连接，所述第六开关管的输出端与所述第六开关单元的输出端连接。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117134294A (zh) * | 2023-10-23 | 2023-11-28 | 智道网联科技(深圳)有限公司 | 一种供电保护装置及v2x基站一体机 |
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