一種usb供電保護電路及應用該電路的電視機的製作方法

2023-12-04 13:02:01 2

專利名稱：一種usb供電保護電路及應用該電路的電視機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種USB接口的供電電路，更具體的，涉及一種為USB接口的供電 提供保護的USB供電保護電路及應用該電路的電視機。
背景技術：
USB接口是當前應用最廣泛的一種數據接口 ，具有通用性強，使用方便等特點。目 前大多數消費類電子產品上均帶有USB接口 ，用來與外接設備之間進行數據通信，擴展產 品功能。例如，電視機中往往採用USB接口作為DMP(DigitalMulti Player)通道，用來連 接U盤、媒體播放機等外接設備，實現音樂、電影播放等功能。 目前，普遍通過USB接口為外接USB設備提供電能。圖3是現有技術中USB接口 供電電路的示意圖，其中採用MOS管Nl作為開關，負責USB供電電路的通斷。主晶片MCU 的GOIP—X 口輸出電平置高時，VI導通，使M0S管N1打開，開始為USB接口供電，當GPIO—X 電平拉低後，VI截止，使MOS管Nl關斷，停止為USB接口供電。 由於現有技術中直接採用普通的MOS管作為USB供電電路的開關，無法對供電電 路提供任何保護， 一旦出現短路或外接負載過大等異常狀況，容易造成輸出電流過流或接 口過熱，對USB接口和外接設備造成嚴重的損壞。另外現有USB供電電路也不具有向主機 報告上述故障的功能。因而，需要一種USB供電保護電路，能夠在供電過程中對USB接口和 外接設備提供保護，並及時向主機反饋接口故障，從而使接口供電變得更加安全可靠。

發明內容本實用新型的目的是提供一種USB供電保護電路。在USB接口為外接USB設備供 電時，該USB供電保護電路提供過流保護和熱保護，並具有故障報告功能，從而提高了 USB 接口供電的可靠性。 為解決上述問題，本實用新型採用以下技術方案 USB供電保護電路包括主晶片MCU、供電電源以及USB接口 ，所述USB供電保護電 路還包括一供電保護開關，其輸入端IN連接供電電源，輸出端OUT連接USB接口的電源引 腳，啟動埠 EN和反饋埠 OC分別連接主晶片MCU ;所述供電保護開關在其輸出電流超出 預定值時切換到恆定限流輸出狀態，將輸出電流限定在一安全值上。 所述供電保護開關在其結溫上升到一定程度後切換到熱保護狀態而切斷，直至其 結溫恢復正常後再自動打開。 所述主晶片MCU在啟動USB連接時向所述供電保護開關的啟動埠 EN發出開啟 信號，打開所述供電保護開關。 所述供電保護開關在進入恆定限流輸出狀態時，通過反饋埠 OC向主晶片MCU反 饋故障報告信號。所述主晶片MCU可根據該故障報告信號提示用戶外接設備異常。 本實用新型的另一目的是提供一種應用上述USB供電保護電路的電視機。所述電 視機包括主晶片MCU、供電電源以及USB接口 ，所述電視機還包括一供電保護開關，其輸入
3端IN連接供電電源，輸出端OUT連接USB接口的電源引腳，啟動埠 EN和反饋埠 OC分 別連接主晶片MCU;所述供電保護開關在其輸出電流超出預定值時切換到恆定限流輸出狀 態，將輸出電流限定在一安全值上。此外，所述供電保護開關在其結溫上升到一定程度後切 換到熱保護狀態而切斷，直至其結溫恢復正常後再自動打開。 所述USB接口作為電視機的DMP通道。電視機主晶片MCU在用戶選擇開啟電視機 的匿P通道時向所述供電保護開關的啟動埠 EN發出開啟信號，打開所述供電保護開關。 所述供電保護開關在進入所述恆定限流輸出狀態時，通過反饋埠 OC向主晶片 MCU反饋故障報告信號。所述主晶片MCU根據所述故障報告信號，在電視機上顯示提示故障 的OSD界面，以便提示用戶外接設備出現異常。 所述供電電源可採用電視機主板電源。 與現有技術相比，本實用新型的優點和積極效果是當由於短路或外接負載過大 導致電流過大時，通過供電保護電路能夠及時將輸出電流限制在一個安全範圍之內，並且 能夠通過熱保護模式防止USB接口溫度過高，從而避免了 USB接口及USB外接設備由於過 流或過熱造成損壞，還可以向用戶提供故障報告，提高了供電的安全性和可靠性。

下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步的說明，附圖中 圖1是本實用新型的USB供電保護電路優選實施例的原理圖； 圖2是本實用新型的USB供電保護電路優選實施例的電路結構圖； 圖3是現有技術中USB供電電路的示意圖。
具體實施方式為了使本技術領域的人員更好地理解本實用新型方案，並使本實用新型的上述目 的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合實施例及實施例附圖對本實用新型作進一步 詳細的說明。 圖1是本實用新型的USB供電保護電路優選實施例的原理圖。該USB供電保護電 路可被應用於各種帶有USB接口的消費類電子設備。例如，當電視機採用USB接口作為其 DMP(Digital Multi Player)通道時，USB接口負責對U盤、媒體播放器等外接的USB設備 供電。這時，可以採用本實用新型的USB供電保護電路來保證USB接口供電的安全性。 如圖1所示，本實用新型的USB供電保護電路包括主晶片MCU，包括I/O埠 GPI0_1和GPI0_2 ;當USB連接啟動時，例如當電視用戶選擇開啟電視機的DMP通道時，MCU 通過GPIOj埠發出開啟信號打開供電保護開關；供電電源，通常採用主板電源作為供電 電源；供電保護開關，通過啟動埠 EN接收所述開啟信號而打開；供電保護開關打開後，在 正常狀態下把供電電源的電壓(+5V)提供給USB接口的VCC引腳，使得由該USB接口外接 的USB設備可以在+5V的電壓下穩定工作。如果在供電過程中，出現了短路或者外接負載過 重等異常情況，導致開關的輸出電流超出預定值，供電保護開關切換到恆定限流輸出狀態， 這時供電保護開關將輸出電流大小限制在一個安全值上。如果短路或過載等異常情況繼續 持續下去，將導致供電保護開關的結溫(j皿ction temperature)升高。當結溫上升到一定 程度後，供電保護電路啟動熱保護狀態而切斷，直至溫度恢復正常後供電保護開關才自動打開。通過上述供電保護開關及時限流和關閉，可以防止電流過大或溫度過高，保護了 USB 接口和外接設備的安全。 另外，當出現異常情況導致供電保護開關進入恆定限流輸出狀態時，該供電保護 開關的反饋埠 0C向MCU的GPI0_2埠反饋故障報告信號，MCU可根據該故障報告信號 提示用戶外接設備異常。例如，在電視機中，主晶片MCU在屏幕上顯示0SD，以便提示用戶外 接設備出現異常。 圖2是本實用新型的USB供電保護電路優選實施例的電路結構圖。圖2中Nl是 供電保護開關，可採用單路1A限流配電開關，例如電源開關TPS2061晶片；XS1為是USB接 口 ；R1和R2是兩個0歐電阻，R308為100K的上拉電阻；D1和D2為兩個壓敏電阻，主要是 起ESD(Electro-Static discharge)保護作用，均可取值O. 15P ;MCU是主晶片，包括GPIOj 和GPI0_2兩個I/O 口 。當啟動USB連接時，例如電視機用戶選擇開啟採用USB接口的電視 機DMP通道時，MCU會將GPI0_1的輸出電平拉低使得供電保護開關Nl開通。在正常狀態 下，主板上的+5V電壓通過供電保護開關N1供給USB接口 XS1的第四引腳VCC，使得外接 的USB設備可以在+5V的電壓下穩定工作。正常工作時，供電保護開關N1的第五引腳OCft 被上拉電阻R308上拉至3. 3V，此時該引腳向MCU的GPI0_2埠輸出的信號表示USB接口 處於正常狀態。當工作異常(如短路，外部負載過重等導致電流過大)時，Nl切換到恆定 限流輸出狀態，將輸出電流大小限制在一個安全水平上，同時Nl的0C#引腳輸出電平變低。 如果這種異常持續，則Nl的結溫會不斷升高，當達到一定程度時Nl會啟用熱保護功能，將 開關斷開，當溫度恢復正常時Nl再自動打開。Nl的OCft引腳電平變低這個信號可以作為一 個故障報告信號，通過GPI02埠反饋給MCU，通過屏幕上的OSD提示用戶，外接設備出現異 常。 通過本實用新型實施例的供電保護電路結構，可以對USB接口電路同時提供過流
保護和熱保護，並且可以提供故障報告，大大提高了 USB接口的穩定性和可靠性。 以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式
，本實用新型還可以應用在其它帶有
USB接口的設備中，如多點觸摸電視機系統、電腦系統、人機遊戲系統、投影系統、手機系統
等。本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型
揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。因
此，本實用新型的保護範圍應該以權利要求所界定的保護範圍為準。
權利要求一種USB供電保護電路，包括主晶片MCU、供電電源以及USB接口，其特徵在於所述USB供電保護電路還包括一供電保護開關，所述供電保護開關的輸入端IN連接供電電源，輸出端OUT連接USB接口的電源引腳，啟動埠EN和反饋埠OC分別連接主晶片MCU；所述供電保護開關在其輸出電流超出預定值時切換到恆定限流輸出狀態，將輸出電流限定在一安全值上。
2. 根據權利要求1所述的USB供電保護電路，其特徵在於所述供電保護開關在其結 溫上升到一定程度後切換到熱保護狀態而切斷，直至其結溫恢復正常後再自動打開。
3. 根據權利要求1或2所述的USB供電保護電路，其特徵在於所述主晶片MCU向所 述供電保護開關的啟動埠EN發出開啟信號，打開所述供電保護開關。
4. 根據權利要求1或2所述的USB供電保護電路，其特徵在於所述供電保護開關在 進入所述恆定限流輸出狀態時，通過反饋埠 0C向主晶片MCU反饋故障報告信號。
5. 根據權利要求4所述的USB供電保護電路，其特徵在於所述主晶片MCU根據所述 故障報告信號提示用戶外接設備出現異常。
6. 根據權利要求1或2所述的USB供電保護電路，其特徵在於所述USB接口作為電 視機的DMP通道；所述主晶片MCU在用戶選擇開啟電視機的DMP通道時向所述供電保護開 關的啟動埠 EN發出開啟信號，打開所述供電保護開關。
7. —種電視機，包括主晶片MCU、供電電源以及USB接口，其特徵在於所述電視機還包 括一供電保護開關，所述供電保護開關的輸入端IN連接供電電源，輸出端OUT連接USB接 口的電源引腳，啟動埠 EN和反饋埠 OC分別連接主晶片MCU ;所述供電保護開關在其輸 出電流超出預定值時切換到恆定限流輸出狀態，將輸出電流限定在一安全值上。
8. 根據權利要求7所述的電視機，其特徵在於所述供電保護開關在其結溫上升到一定程度後切換到熱保護狀態而切斷，直至其結溫恢復正常後再自動打開。
9. 根據權利要求7或8所述的電視機，其特徵在於所述USB接口作為電視機的DMP通 道；所述主晶片MCU在用戶選擇開啟電視機的DMP通道時向所述供電保護開關的啟動埠 EN發出開啟信號，打開所述供電保護開關。
10. 根據權利要求7或8所述的電視機，其特徵在於所述供電保護開關在進入所述恆 定限流輸出狀態時，通過反饋埠 0C向主晶片MCU反饋故障報告信號；所述主晶片MCU根 據所述故障報告信號，在電視機上顯示提示故障的OSD界面。
專利摘要本實用新型公開了一種USB供電保護電路，該電路包括主晶片MCU、供電電源以及USB接口，還包括一供電保護開關。供電保護開關的輸入端IN連接供電電源，輸出端OUT連接USB接口的電源引腳，啟動埠EN和反饋埠OC分別連接主晶片MCU；所述供電保護開關在其輸出電流超出預定值時切換到恆定限流輸出狀態，將輸出電流限定在一安全值上。並且所述供電保護開關在其結溫上升到一定程度後切換到熱保護狀態而切斷，直至其結溫恢復正常後再自動打開。通過本實用新型的USB供電保護電路，能夠對USB接口及外接設備提供過流保護和熱保護，防止因過流或過熱造成的電路損壞，因而提高了USB接口供電的可靠性。本實用新型還公開了一種電視機，應用上述USB供電保護電路。
文檔編號H04N5/63GK201444667SQ20092002452
公開日2010年4月28日 申請日期2009年4月29日 優先權日2009年4月29日
發明者施慧傑 申請人:青島海信電器股份有限公