電動(dòng)汽車車載通信設(shè)備數(shù)據(jù)讀寫接口的制作方法
【專利摘要】電動(dòng)汽車車載通信設(shè)備數(shù)據(jù)讀寫接口，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、限流電阻、第一上拉電阻和第二上拉電阻組成；還包括與邏輯電路；所述比較器的輸出端連接兩個(gè)NMOS管的柵極。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對移動(dòng)設(shè)備USB電源輸出線的有效保護(hù)，無論USB電源輸出線VBUS發(fā)生對電源還是對地短路及過溫狀態(tài)下，均可實(shí)現(xiàn)內(nèi)部電路的隔離，實(shí)現(xiàn)了可靠的短路保護(hù)。
【專利說明】
電動(dòng)汽車車載通信設(shè)備數(shù)據(jù)讀寫接口
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電子電路領(lǐng)域，具體地，涉及一種電動(dòng)汽車車載通信設(shè)備數(shù)據(jù)讀寫接
□O
【背景技術(shù)】
[0002]為了保證使用安全，移動(dòng)設(shè)備，例如電動(dòng)汽車等使用的車載設(shè)備的安全性能要求很高，在設(shè)計(jì)時(shí)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(dòng)外設(shè)與主機(jī)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(kuò)展等特點(diǎn)，在車載娛樂和存儲(chǔ)設(shè)備上獲得了廣泛的應(yīng)用。因?yàn)閁SB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(dòng)硬盤等，其瞬時(shí)驅(qū)動(dòng)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及過熱情況，此時(shí)將會(huì)損壞機(jī)體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服可對外供電充電的通信設(shè)備接口發(fā)生對電源或地短路時(shí)大電流及升溫導(dǎo)致?lián)p壞內(nèi)部器件及設(shè)備的技術(shù)缺陷，本發(fā)明公開了一種電動(dòng)汽車車載通信設(shè)備數(shù)據(jù)讀寫接
□O
[0004]本發(fā)明所述電動(dòng)汽車車載通信設(shè)備數(shù)據(jù)讀寫接口，可以實(shí)現(xiàn)對通信設(shè)備USB電源輸出線的有效保護(hù)，無論USB電源輸出線VBUS發(fā)生對電源短路還是對地短路，及由于大電流導(dǎo)致內(nèi)部過熱，均會(huì)自動(dòng)關(guān)閉外界接口對設(shè)備內(nèi)部電路的正常工作，實(shí)現(xiàn)了可靠的全面保護(hù)。
【附圖說明】
[0005]圖1是本發(fā)明一種【具體實(shí)施方式】示意圖；
圖2是本發(fā)明所述溫度延時(shí)控制電路一種【具體實(shí)施方式】示意圖；
附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的零部件名稱:VIN-供電端，VBUS-總線端，VCCl-第一直流電源，COMP-比較器，Rl-限流電阻，R2-極點(diǎn)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，TD-溫度延時(shí)控制電路，AND2-與邏輯電路，VT-可控硅器件；
B1-第一緩沖器、B2-第二緩沖器、B3-第三緩沖器、B4-第四緩沖器、R5-集電極電阻、R6-第一基極電阻、R7-第二基極電阻，T-三極管，C-延時(shí)電容，OUT-溫度延時(shí)控制電路的輸出端，NOR-或非門。
【具體實(shí)施方式】
[0006]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步地的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0007]本發(fā)明所述電動(dòng)汽車車載通信設(shè)備數(shù)據(jù)讀寫接口，連接在移動(dòng)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、第一匪OS管、第二NMOS管、第一二極管、第二二極管、第一直流電源、限流電阻、第一上拉電阻和第二上拉電阻組成；
還包括與邏輯電路，所述與邏輯電路的輸出端連接兩個(gè)NMOS管的柵極;所述與邏輯電路包括兩個(gè)輸入端，分別連接比較器的輸出端及溫度檢測電路輸出端;所述溫度檢測電路檢測溫度并輸出溫度檢測數(shù)字信號；
所述比較器的輸出端連接兩個(gè)NMOS管的柵極，兩個(gè)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(gè)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)極與比較器反相輸入端之間，比較器正相輸入端通過第一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，比較器反相輸入端連接第一二極管負(fù)極。
[0008]例如第一直流電源取3.3V，VIN=5V，對于兩個(gè)匪OS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(gè)NMOS管連接在一起的源極A點(diǎn)，當(dāng)在VBUS端接入外界設(shè)備時(shí)，無論VBUS端電壓高于或低于VIN的電壓值5V，在A點(diǎn)電壓都是VBUS端和VIN端之間的較高者。
[0009]當(dāng)VBUS端電壓誤接地即小于3.3V時(shí)，A點(diǎn)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(gè)MOS管，避免VBUS端電壓過低，即通常的短路接地時(shí)，造成VIN與地之間短路。而當(dāng)VBUS電壓高于5V時(shí)，A點(diǎn)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(gè)MOS管保持關(guān)閉，此時(shí)不充電，避免電流倒灌5V電壓，損害電池。
[0010]而當(dāng)VBUS電壓高于5V時(shí)，由于此時(shí)對于第二匪OS管，柵極電壓被VCCl限制在最多5V，第二 NMOS管VGS已經(jīng)變?yōu)樨?fù)值，M2不會(huì)導(dǎo)通，避免高壓損害內(nèi)部器件。
[0011 ] 溫度檢測電路在正常的溫度狀態(tài)下保證與邏輯電路AND2開啟，但在過溫狀態(tài)下，溫度檢測電路將使與邏輯電路輸出低電平信號，從而關(guān)閉兩個(gè)NMOS管。
[0012]比較器與溫度檢測電路的電源均可以直接使用第一直流電源VCCl，以減少電路布線及供電電源接口。
[0013]所述比較器反相輸入端可以通過限流電阻連接第一二極管負(fù)極，以避免第一二極管上電流過大。
[0014]本發(fā)明A點(diǎn)反饋到比較器反相輸入端，實(shí)際構(gòu)成一個(gè)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，例如在所述比較器反相輸入端與輸出端之間連接有第一電容，比較器正相輸入端與地之間連接有第二電容，比較器反相輸入端與地之間連接有極點(diǎn)電阻R2;在設(shè)置限流電阻Rl時(shí)，通常極點(diǎn)電阻R2阻值遠(yuǎn)大于限流電阻Rl，盡量削弱R1、R2分壓帶來的在比較器輸入端帶來的電壓變化影響。R2和CI共同提供一個(gè)主極點(diǎn)，通過對R2的調(diào)節(jié)，可以更好的調(diào)節(jié)主極點(diǎn)的位置，C2電容用于抵消R2、C1所帶來的零點(diǎn)，保證一定的相位裕度。
[0015]如圖1、圖2給出本發(fā)明所述溫度檢測電路的一種【具體實(shí)施方式】。
[0016]溫度檢測電路包括第二上拉電阻、可控硅器件及溫度延時(shí)控制電路組成，所述第二上拉電阻還與電源連接;所述溫度延時(shí)控制電路的輸出端連接可控硅器件的觸發(fā)極；所述溫度延時(shí)控制電路包括三極管T，連接在三極管集電極和電源之間的集電極電阻R5、連接在三極管基極和地之間的第一基極電阻R6、連接在三極管基極和電源之間的第二基極電阻R7及數(shù)字延時(shí)電路，所述三極管發(fā)射極接地;所述可控硅器件正負(fù)極分別連接第二上拉電阻R4和地，
所述數(shù)字延時(shí)電路包括或非門及四個(gè)緩沖器，其中第一緩沖器輸入端及輸出端分別連接三極管集電極與或非門第一輸入端，第二緩沖器與第三緩沖器串聯(lián)，第二緩沖器輸入端連接第一緩沖器輸出端，第三緩沖器輸出端連接或非門NOR第二輸入端，或非門輸出端連接第四緩沖器輸入端，所述第四緩沖器輸出端作為溫度延時(shí)控制電路的輸出端，所述第二緩沖器的輸出端連接有接地的延時(shí)電容;緩沖器的作用在于增強(qiáng)信號驅(qū)動(dòng)能力，緩沖器并不改變信號的邏輯狀態(tài)。
[0017]所述可控硅器件的正極連接與邏輯電路的一個(gè)輸入端。
[0018]正常溫度狀態(tài)下，通過設(shè)置第一基極電阻和第二基極電阻的比例，使得三極管T不導(dǎo)通，在三極管集電極輸出高電平，經(jīng)過第一緩沖器、或非門和第四緩沖器后，輸出低電平，使得可控硅器件的觸發(fā)端為低電平，不能導(dǎo)通，此時(shí)由于R3與電源連接，使與邏輯電路正常工作。其中第二基極電阻可以設(shè)置為可調(diào)電阻，以方便調(diào)節(jié)過溫點(diǎn)的溫度設(shè)置。
[0019]當(dāng)溫度升高時(shí)，三極管T的閾值電壓減小，使得T導(dǎo)通，將三極管集電極電壓拉低，經(jīng)過第一緩沖器后在或非門的第一輸入端仍然是低電平，三極管集電極電壓的另一條傳輸支路為經(jīng)過第二緩沖器和第三緩沖器到達(dá)或非門的第二輸入端，該條傳輸支路中，在兩個(gè)緩沖器之間設(shè)置了延時(shí)電容Cl，由于對延時(shí)電容Cl的充放電需要時(shí)間，使得或非門的第二輸入端的信號發(fā)生延遲。采用延時(shí)設(shè)計(jì)，可以有效避免溫度瞬間波動(dòng)帶來的誤關(guān)，以及電源紋波造成的誤動(dòng)作，使得三極管閾值電壓僅短暫時(shí)間的降低不會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)接口直接關(guān)閉。
[0020]當(dāng)溫度持續(xù)保持高溫狀態(tài)，三極管閾值電壓降低后并一直保持，則延時(shí)電容也被持續(xù)放電至低電平，導(dǎo)致或非門的第二輸入端也為低電平，從而或非門輸出高電平，使得可控硅器件VT被觸發(fā)導(dǎo)通，拉低可控硅器件的正極，導(dǎo)致與邏輯電路輸出低電平，關(guān)閉兩個(gè)匪OS管，實(shí)現(xiàn)VBUS與VIN的隔離。在可控硅器件的負(fù)極可以連接一個(gè)接地的發(fā)光二極管D3，當(dāng)可控硅器件導(dǎo)通時(shí)，該發(fā)光二極管發(fā)光，可以直觀的提示出此時(shí)電路過熱。
[0021]如上所述，可較好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.電動(dòng)汽車車載通信設(shè)備數(shù)據(jù)讀寫接口，連接在移動(dòng)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、限流電阻、第一上拉電阻和第二上拉電阻組成； 還包括與邏輯電路，所述與邏輯電路的輸出端連接兩個(gè)NMOS管的柵極;所述與邏輯電路包括兩個(gè)輸入端，分別連接比較器的輸出端及溫度檢測電路輸出端;所述溫度檢測電路檢測溫度并輸出溫度檢測數(shù)字信號； 所述比較器的輸出端連接兩個(gè)NMOS管的柵極，兩個(gè)匪OS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(gè)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)極與比較器反相輸入端之間，比較器正相輸入端通過第一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，比較器反相輸入端連接第一二極管負(fù)極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車車載通信設(shè)備數(shù)據(jù)讀寫接口，其特征在于，所述比較器及溫度檢測電路的供電電源為第一直流電源。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車車載通信設(shè)備數(shù)據(jù)讀寫接口，其特征在于，所述比較器反相輸入端與輸出端之間連接有第一電容，比較器正相輸入端與地之間連接有第二電容，比較器反相輸入端與地之間連接有極點(diǎn)電阻。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車車載通信設(shè)備數(shù)據(jù)讀寫接口，其特征在于，所述比較器反相輸入端通過限流電阻連接第一二極管負(fù)極。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車車載通信設(shè)備數(shù)據(jù)讀寫接口，其特征在于，所述溫度檢測電路包括第二上拉電阻、可控硅器件及溫度延時(shí)控制電路組成，所述第二上拉電阻還與電源連接;所述溫度延時(shí)控制電路的輸出端連接可控硅器件的觸發(fā)極； 所述溫度延時(shí)控制電路包括三極管，連接在三極管集電極和電源之間的集電極電阻、連接在三極管基極和地之間的第一基極電阻、連接在三極管基極和電源之間的第二基極電阻及數(shù)字延時(shí)電路，所述三極管發(fā)射極接地;所述可控硅器件正負(fù)極分別連接第二上拉電阻和地， 所述數(shù)字延時(shí)電路包括或非門及四個(gè)緩沖器，其中第一緩沖器輸入端及輸出端分別連接三極管集電極與或非門第一輸入端，第二緩沖器與第三緩沖器串聯(lián)，第二緩沖器輸入端連接第一緩沖器輸出端，第三緩沖器輸出端連接或非門第二輸入端，或非門輸出端連接第四緩沖器輸入端，所述第四緩沖器輸出端作為溫度延時(shí)控制電路的輸出端，所述第二緩沖器的輸出端連接有接地的延時(shí)電容； 所述可控硅器件的正極連接與邏輯電路的一個(gè)輸入端。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電動(dòng)汽車車載通信設(shè)備數(shù)據(jù)讀寫接口，其特征在于，所述第二基極電阻為可調(diào)電阻。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電動(dòng)汽車車載通信設(shè)備數(shù)據(jù)讀寫接口，其特征在于，所述可控硅器件的負(fù)極通過發(fā)光二極管接地。
【文檔編號】G06F13/40GK106095709SQ201610413747
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月14日 公開號201610413747.9, CN 106095709 A, CN 106095709A, CN 201610413747, CN-A-106095709, CN106095709 A, CN106095709A, CN201610413747, CN201610413747.9
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】羅艷平