一種usb接口及其中的穩(wěn)壓限流電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種USB接口及其中的穩(wěn)壓限流電路，穩(wěn)壓限流電路包括：第一晶體管和第二晶體管，第二晶體管的第一連接端和控制端分別與第一晶體管的第一連接端和控制端相連，第二晶體管的第二連接端與穩(wěn)壓限流電路的輸出端相連；電壓反饋單元，其提供反映輸出端電壓的反饋電壓；第一運算放大器，其第一輸入端與反饋電壓相連，第二輸入端與第一基準(zhǔn)電壓相連，輸出端與第一晶體管控制端相連；電流-電壓轉(zhuǎn)換單元，其產(chǎn)生與流過第一晶體管的電流成比例的轉(zhuǎn)換電壓；第二運算放大器，其第一輸入端與轉(zhuǎn)換電壓相連，第二輸入端與第二基準(zhǔn)電壓相連，輸出端與第一晶體管控制端相連。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以對USB接口進行穩(wěn)壓限流保護。
【專利說明】—種USB接口及其中的穩(wěn)壓限流電路
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及電路設(shè)計領(lǐng)域,特別涉及一種USB (Universal Serial Bus,通用串行總線)接口及其中的穩(wěn)壓限流電路。
【【背景技術(shù)】】
[0002]隨著USB數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的日益普及，越來越多的電子設(shè)備選擇配置USB接口來實現(xiàn)其與外部設(shè)備的傳輸通信。目前，主機系統(tǒng)給USB設(shè)備供電都采用直接供電的方式，這種供電方式?jīng)]有任何的保護和檢測功能，由于一般USB接口都有額定的電流輸出能力，因此，一旦USB設(shè)備出現(xiàn)內(nèi)部短路等情況，造成USB接口過流，就會造成電子產(chǎn)品的損壞。另外，如果USB設(shè)備占用電流過多，也有可能會造成主機系統(tǒng)電壓降低，從而影響整個系統(tǒng)的正常工作。
[0003]因此，有必要提供一種改進的技術(shù)方案來對USB接口進行保護。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種USB接口及其中的穩(wěn)壓限流電路，其可以對USB接口進行保護。
[0005]為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供一種穩(wěn)壓限流電路，其包括第一晶體管、第二晶體管、第一運算放大器、第二運算放大器、電壓反饋單元和電流-電壓轉(zhuǎn)換單元。所述第二晶體管的第一連接端和控制端分別與所述第一晶體管的第一連接端和控制端相連，所述第二晶體管的第二連接端與所述穩(wěn)壓限流電路的輸出端相連，所述第一晶體管產(chǎn)生與流過所述第二晶體管的電流成比例的鏡像電流；所述電壓反饋單元提供反映所述輸出端電壓的反饋電壓；所述第一運算放大器的第一輸入端與所述反饋電壓相連，其第二輸入端與第一基準(zhǔn)電壓相連，其輸出端與第一晶體管和第二晶體管的控制端相連；所述電流-電壓轉(zhuǎn)換單元用于產(chǎn)生與所述鏡像電流成比例的轉(zhuǎn)換電壓；所述第二運算放大器的第一輸入端與所述轉(zhuǎn)換電壓相連，其第二輸入端與所述第二基準(zhǔn)電壓相連，其輸出端與第一晶體管和第二晶體管的控制端相連。
[0006]進一步的，所述穩(wěn)壓限流電路還包括等壓控制單元，所述等壓控制單元用于控制第一晶體管的第二連接端和第二晶體管的第二連接端的電壓相等。
[0007]進一步的，所述等壓控制單元包括第三晶體管和第三運算放大器，所述第三運算放大器的第一輸入端與第一晶體管的第二連接端相連，其第二輸入端與第二晶體管的第二連接端相連，其輸出端與所述第三晶體管的控制端相連；所述第三晶體管的第一連接端與所述第一晶體管的第二連接端相連，其第二連接端與所述電流-電壓轉(zhuǎn)換單元相連。
[0008]進一步的，流經(jīng)所述第一晶體管的鏡像電流與流經(jīng)所述第二晶體管的電流之比等于所述第一晶體管的幾何尺寸與所述第二晶體管的幾何尺寸之比。
[0009] 進一步的，所述第一晶體管、第二晶體管和第三晶體管都為PMOS晶體管，所述第一連接端為源極，所述第二連接端為漏極，所述控制端為柵極，所述幾何尺寸為溝道寬長比。
[0010]進一步的，所述第一晶體管、第二晶體管和第三晶體管都為PNP型晶體管，
[0011 ] 所述第一連接端為發(fā)射極，所述第二連接端為集電極，所述控制端為基極，所述幾何尺寸為發(fā)射極面積。
[0012]進一步的，所述第一晶體管的第一連接端和第二晶體管的第一連接端都與輸入電壓相連，所述電壓反饋單元包括依次串聯(lián)于地接點和所述輸出端之間的第一分壓電阻和第二分壓電阻，第一分壓電阻和第二分壓電阻之間的連接節(jié)點輸出所述反饋電壓；所述電流-電壓轉(zhuǎn)換單元包括連接于所述第三晶體管的第二連接端和地節(jié)點之間的外置電阻，外置電阻未與地節(jié)點相連的一端輸出所述轉(zhuǎn)換電壓。
[0013]進一步的，所述第二運算放大器基于第二基準(zhǔn)電壓和轉(zhuǎn)換電壓的差值輸出第二控制信號控制所述第一晶體管和第二晶體管的控制端，最大輸出電流
【權(quán)利要求】
1.一種穩(wěn)壓限流電路，其特征在于，其包括第一晶體管、第二晶體管、第一運算放大器、第二運算放大器、電壓反饋單元和電流-電壓轉(zhuǎn)換單元， 所述第二晶體管的第一連接端和控制端分別與所述第一晶體管的第一連接端和控制端相連，所述第二晶體管的第二連接端與所述穩(wěn)壓限流電路的輸出端相連，所述第一晶體管產(chǎn)生與流過所述第二晶體管的電流成比例的鏡像電流； 所述電壓反饋單元提供反映所述輸出端電壓的反饋電壓； 所述第一運算放大器的第一輸入端與所述反饋電壓相連，其第二輸入端與第一基準(zhǔn)電壓相連，其輸出端與第一晶體管和第二晶體管的控制端相連； 所述電流-電壓轉(zhuǎn)換單元用于產(chǎn)生與所述鏡像電流成比例的轉(zhuǎn)換電壓； 所述第二運算放大器的第一輸入端與所述轉(zhuǎn)換電壓相連，其第二輸入端與所述第二基準(zhǔn)電壓相連，其輸出端與第一晶體管和第二晶體管的控制端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)壓限流電路，其特征在于，其還包括等壓控制單元，所述等壓控制單元用于控制第一晶體管的第二連接端和第二晶體管的第二連接端的電壓相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的穩(wěn)壓限流電路，其特征在于，所述等壓控制單元包括第三晶體管和第三運算放大器， 所述第三運算放大器的第一輸入端與第一晶體管的第二連接端相連，其第二輸入端與第二晶體管的第二連接端相連，其輸出端與所述第三晶體管的控制端相連； 所述第三晶體管的第一連接端與所述第一晶體管的第二連接端相連，其第二連接端與所述電流-電壓轉(zhuǎn)換單元相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的穩(wěn)壓限流電路，其特征在于，流經(jīng)所述第一晶體管的鏡像電流與流經(jīng)所述第二晶體管的電流之比等于所述第一晶體管的幾何尺寸與所述第二晶體管的幾何尺寸之比。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的穩(wěn)壓限流電路，其特征在于， 所述第一晶體管、第二晶體管和第三晶體管都為PMOS晶體管， 所述第一連接端為源極，所述第二連接端為漏極，所述控制端為柵極， 所述幾何尺寸為溝道寬長比。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的穩(wěn)壓限流電路，其特征在于， 所述第一晶體管、第二晶體管和第三晶體管都為PNP型晶體管， 所述第一連接端為發(fā)射極，所述第二連接端為集電極，所述控制端為基極， 所述幾何尺寸為發(fā)射極面積。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的穩(wěn)壓限流電路，其特征在于， 所述第一晶體管的第一連接端和第二晶體管的第一連接端都與輸入電壓相連， 所述電壓反饋單元包括依次串聯(lián)于地接點和所述輸出端之間的第一分壓電阻和第二分壓電阻，第一分壓電阻和第二分壓電阻之間的連接節(jié)點輸出所述反饋電壓； 所述電流-電壓轉(zhuǎn)換單元包括連接于所述第三晶體管的第二連接端和地節(jié)點之間的外置電阻，外置電阻未與地節(jié)點相連的一端輸出所述轉(zhuǎn)換電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的穩(wěn)壓限流電路，其特征在于， 所述第二運算放大器基于第二基準(zhǔn)電壓和轉(zhuǎn)換電壓的差值輸出第二控制信號控制所述第一晶體管和第二晶體管的控制端，最大輸出電流
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的穩(wěn)壓限流電路，其特征在于，其還包括狀態(tài)顯示電路，所述狀態(tài)顯示電路包括狀態(tài)判定模塊和LED， 所述狀態(tài)判定模炔基于所述反饋電壓和轉(zhuǎn)換電壓判定電路的工作狀態(tài)并輸出相應(yīng)的驅(qū)動信號； 所述LED在不同的驅(qū)動信號的驅(qū)動下，進行不同的LED顯示。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的穩(wěn)壓限流電路，其特征在于， 所述狀態(tài)判定模塊預(yù)先設(shè)置有第一基準(zhǔn)電壓VREF1、第二基準(zhǔn)電壓VREF2、第三基準(zhǔn)電壓VREF3和第四基準(zhǔn)電壓VREF4，所述LED包括一個或者多個LED燈， 當(dāng)VFB > VREFl時，所述狀態(tài)判定模塊判定電路處于過壓狀態(tài)；當(dāng)VFB < VREF3時，所述狀態(tài)判定模塊判定電路處于短路狀態(tài)或者電壓過低狀態(tài)；當(dāng)VREF3 < VFB < VREFl時，所述狀態(tài)判定模塊判定電路處于正常工作狀態(tài)， 當(dāng)VSET > VREF2時，所述狀態(tài)判定模塊判定電路處于過流狀態(tài)；當(dāng)VSET < VREF4時，所述狀態(tài)判定模塊判定電路處于空載狀態(tài)或者負載較小狀態(tài)；當(dāng)VREF4 < VSET < VREF2時，所述狀態(tài)判定模塊判定電路處于正常工作狀態(tài)， 所述狀態(tài)判定模塊根據(jù)判定結(jié)果輸出相應(yīng)的驅(qū)動信號給LED。
11.一種USB接口，其特征在于，其包括權(quán)利要求1-10任一所述的穩(wěn)壓限流電路，所述穩(wěn)壓限流電路的輸出端與所述USB接口的供電端相連。
【文檔編號】G05F1/56GK104020810SQ201410239652
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】田文博, 王釗, 李展 申請人:無錫中星微電子有限公司