本實(shí)用新型涉及電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，本實(shí)用新型涉及一種用于充電式設(shè)備的過壓保護(hù)電路及充電式設(shè)備。

背景技術(shù)：

對(duì)于現(xiàn)有的充電式設(shè)備，都包括可充電電池、MCU和為該MCU供電的低壓差線性穩(wěn)壓器(本領(lǐng)域技術(shù)人員也稱之為LDO)，該MCU可用于控制設(shè)備充電、電量指示、識(shí)別連接的外設(shè)等。有的充電式設(shè)備的過壓保護(hù)電路結(jié)構(gòu)如圖1所示，當(dāng)電池電壓降到LDO的輸出電壓之下時(shí)，LDO無法正常工作，則MCU得不到供電，整個(gè)系統(tǒng)則處于癱瘓狀態(tài)，即使插入U(xiǎn)SB線也無法正常充電；有的充電式設(shè)備的過壓保護(hù)電路結(jié)構(gòu)如圖2所示，當(dāng)誤用高適配器時(shí)，會(huì)導(dǎo)致LDO因過壓損壞，導(dǎo)致充電式設(shè)備損壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的一個(gè)目的是提供一種用于充電式設(shè)備的過壓保護(hù)的新的技術(shù)方案。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種用于充電式設(shè)備的過壓保護(hù)電路，所述充電式設(shè)備包括用于控制所述充電式設(shè)備進(jìn)行充電的處理器和用于所述低壓差線性穩(wěn)壓器，所述線性穩(wěn)壓器被設(shè)置為將輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓穩(wěn)定的供電信號(hào)、以向所述處理器供電，所述過壓保護(hù)電路包括保護(hù)電壓輸出端、及串聯(lián)連接在所述充電信號(hào)輸入端與接地端之間的穩(wěn)壓二極管和限流電阻，所述穩(wěn)壓二極管的陽極與所述接地端連接，所述穩(wěn)壓二極管與所述限流電阻之間的電位點(diǎn)作為穩(wěn)壓信號(hào)輸出端與所述保護(hù)電壓輸出端連接。

可選的是，所述過壓保護(hù)電路還包括兩個(gè)NPN型三極管，第一個(gè)所述三極管的基極與所述穩(wěn)壓信號(hào)輸出端連接，第一個(gè)所述三極管的集電極與所述充電信號(hào)輸入端連接，第一個(gè)所述三極管的發(fā)射極與第二個(gè)所述三極管的基極連接，第二個(gè)所述三極管的集電極與所述充電信號(hào)輸入端連接，第二個(gè)所述三極管的發(fā)射極與所述保護(hù)電壓輸出端連接。

可選的是，所述過壓保護(hù)電路還包括第一電容，所述第一電容連接在所述充電信號(hào)輸入端與所述接地端之間。

可選的是，所述過壓保護(hù)電路還包括第二電容，所述第二電容連接在所述保護(hù)電壓輸出端與所述接地端之間。

根據(jù)本實(shí)用新型的第二方面，提供了一種充電式設(shè)備，包括：

根據(jù)本實(shí)用新型第一方面所述的過壓保護(hù)電路；

處理器，所述處理器被設(shè)置為控制所述充電式設(shè)備進(jìn)行充電；

低壓差線性穩(wěn)壓器，所述低壓差線性穩(wěn)壓器連接在所述過壓保護(hù)電路的保護(hù)電壓輸出端和所述處理器的電源信號(hào)輸入端之間，所述低壓差線性穩(wěn)壓器被設(shè)置為將所述電壓信號(hào)輸入端輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓穩(wěn)定的供電信號(hào)、以向所述處理器供電。

可選的是，所述充電式設(shè)備還包括充電芯片和充電電池，所述充電芯片被設(shè)置為根據(jù)所述充電信號(hào)輸入端的輸入的充電信號(hào)為所述充電電池充電，所述充電電池輸出電池電壓信號(hào)至所述電壓信號(hào)輸入端。

可選的是，所述充電式設(shè)備還包括兩個(gè)二極管，第一個(gè)所述二極管連接在所述保護(hù)電壓輸出端與所述電壓信號(hào)輸入端之間，第二個(gè)所述二極管連接在所述充電電池的電池電壓信號(hào)輸出端與所述電壓信號(hào)輸入端之間，兩個(gè)所述二極管的陰極均與所述電壓信號(hào)輸入端連接。

可選的是，所述充電式設(shè)備還包括第三電容，所述第三電容連接在所述低壓差線性穩(wěn)壓器的供電信號(hào)輸出端和所述接地端之間。

可選的是，所述充電式設(shè)備還包括充電接口，所述充電接口的電源端子與所述充電信號(hào)輸入端連接。

可選的是，所述充電接口至少包括micro USB接口、mini USB接口、Type-C接口或者CA-101接口。

本實(shí)用新型的一個(gè)技術(shù)效果在于，通過對(duì)低壓差線性穩(wěn)壓器的輸入電壓信號(hào)進(jìn)行穩(wěn)壓處理，避免在充電式設(shè)備使用匹配的適配器進(jìn)行充電的過程中，低壓差線性穩(wěn)壓器因過壓導(dǎo)致?lián)p壞的問題，進(jìn)而保護(hù)充電式設(shè)備不因過壓而損壞。

通過以下參照附圖對(duì)本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。

附圖說明

構(gòu)成說明書的一部分的附圖描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，并且連同說明書一起用于解釋本實(shí)用新型的原理。

圖1為現(xiàn)有充電式設(shè)備的一種實(shí)施結(jié)構(gòu)的方框原理圖；

圖2為現(xiàn)有充電式設(shè)備的另一種實(shí)施結(jié)構(gòu)的方框原理圖。

圖3為根據(jù)本實(shí)用新型一種用于充電式設(shè)備的過壓保護(hù)電路的一種實(shí)施結(jié)構(gòu)的方框原理圖；

圖4為根據(jù)本實(shí)用新型一種用于充電式設(shè)備的過壓保護(hù)電路的另一種實(shí)施結(jié)構(gòu)的方框原理圖；

圖5為根據(jù)本實(shí)用新型一種充電式設(shè)備的一種實(shí)施結(jié)構(gòu)的方框原理圖。

附圖標(biāo)記說明：

U1-低壓差線性穩(wěn)壓器； U2-處理器；

D1-穩(wěn)壓二極管； R1-限流電阻；

Q1、Q2-NPN型三極管； C1、C2、C3-電容；

D2、D3-二極管； b1、b2-三極管的基極；

c1、c2-三極管的集電極； e1、e2-三極管的發(fā)射極；

U3-充電芯片； U4-充電電池；

Vin-充電信號(hào)輸入端； P1-穩(wěn)壓信號(hào)輸出端；

Vout-保護(hù)電壓輸出端； GND-接地端；

J1-充電接口； VBUS-充電接口的電源端子；

GND1-充電接口的接地端子； VCC2-處理器的電源信號(hào)輸入端；

Vin1-低壓差線性穩(wěn)壓器的電壓信號(hào)輸入端；

Vout1-低壓差線性穩(wěn)壓器的供電信號(hào)輸出端。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照附圖來詳細(xì)描述本實(shí)用新型的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到：除非另外具體說明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本實(shí)用新型的范圍。

以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說明性的，決不作為對(duì)本實(shí)用新型及其應(yīng)用或使用的任何限制。

對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為說明書的一部分。

在這里示出和討論的所有例子中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它例子可以具有不同的值。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步討論。

現(xiàn)有的大部分充電式設(shè)備，充電電壓通常為5V，控制其進(jìn)行充電的處理器的供電電壓通常為1.8-3.5V，因此需要線性穩(wěn)壓器將5V的充電電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的供電電壓、以向處理器供電，由于線性穩(wěn)壓器的輸入電壓與輸出電壓之間的壓差較小，因此線性穩(wěn)壓器通常采用低壓差線性穩(wěn)壓器，并且低壓差線性穩(wěn)壓器具有成本低、噪音低、靜態(tài)電流小的優(yōu)點(diǎn)，低壓差線性穩(wěn)壓器U1例如可以輸出穩(wěn)定電壓為2V的供電信號(hào)向處理器供電。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的當(dāng)充電式設(shè)備誤用高充電電壓例如12V或者20V的適配器時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致低壓差線性穩(wěn)壓器因過壓損壞，進(jìn)而導(dǎo)致充電式設(shè)備損壞的問題，提供了一種用于充電式設(shè)備的過壓保護(hù)電路，如圖3所示，該過壓保護(hù)電路包括保護(hù)電壓輸出端Vout、及串聯(lián)連接在充電信號(hào)輸入端Vin與接地端GND之間的穩(wěn)壓二極管D1和限流電阻R1，穩(wěn)壓二極管D1的陽極與接地端GND連接，穩(wěn)壓二極管D1與限流電阻R1之間的電位點(diǎn)作為穩(wěn)壓信號(hào)輸出端P1與保護(hù)電壓輸出端Vout連接。

其中，穩(wěn)壓二極管是利用pn結(jié)反向擊穿狀態(tài)，其電流可在很大范圍內(nèi)變化而電壓基本不變的現(xiàn)象，制成的起穩(wěn)壓作用的二極管。其反向特性是在反向電壓低于反向擊穿電壓時(shí)，反向電阻很大，反向漏電流極小。但是，當(dāng)反向電壓臨近反向電壓的臨界值時(shí)，反向電流驟然增大，稱為擊穿，在這一臨界擊穿點(diǎn)上，反向電阻驟然降至很小值。盡管電流在很大的范圍內(nèi)變化，而二極管兩端的電壓卻基本上穩(wěn)定在擊穿電壓附近，從而實(shí)現(xiàn)了二極管的穩(wěn)壓功能。本實(shí)用新型的過壓保護(hù)電路采用的穩(wěn)壓二極管D1的穩(wěn)定電壓可以為但不局限于5.6V。

在充電式設(shè)備使用匹配的適配器進(jìn)行充電的過程中，充電信號(hào)輸入端Vin輸入電壓是5V的充電信號(hào)，由于充電信號(hào)的電壓小于穩(wěn)壓二極管D1的穩(wěn)定電壓，因此，穩(wěn)壓信號(hào)輸出端P1將輸出5V的穩(wěn)壓信號(hào)，那么，低壓差線性穩(wěn)壓器U1的輸入電壓也為5V，不會(huì)發(fā)生損壞；在充電式設(shè)備使用高充電電壓的適配器進(jìn)行充電的過程中，充電信號(hào)輸入端Vin輸入電壓例如是20V的充電信號(hào)，由于充電信號(hào)的電壓大于穩(wěn)壓二極管D1的穩(wěn)定電壓，穩(wěn)壓二極管D1反向擊穿，并將穩(wěn)壓信號(hào)輸出端P1的電壓穩(wěn)定在5.6V，此時(shí)低壓差線性穩(wěn)壓器U1的輸入電壓也為5.6V，沒有超過可能使其損壞的6.5V，因此低壓差線性穩(wěn)壓器U1也不會(huì)發(fā)生損壞。這樣，通過本實(shí)用新型的過壓保護(hù)電路，就能夠有效保護(hù)低壓差線性穩(wěn)壓器U1，避免其因過壓損壞的問題。

為了滿足處理器對(duì)電流的需求，可以通過降低限流電阻R1的阻值以增大輸入低壓差線性穩(wěn)壓器U1的電流來實(shí)現(xiàn)，但是，當(dāng)限流電阻R1的阻值較小時(shí)，流經(jīng)該限流電阻R1的電流就會(huì)較大，限流電阻R1產(chǎn)生的功耗也會(huì)隨之增加。為了在降低過流保護(hù)電路功耗的基礎(chǔ)上滿足處理器對(duì)電流的需求，在本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例中，過壓保護(hù)電路還包括兩個(gè)NPN型三極管Q1、Q2，如圖4所示，第一個(gè)三極管Q1的基極b1與穩(wěn)壓信號(hào)輸出端P1連接，第一個(gè)三極管Q1的集電極c1與充電信號(hào)輸入端Vin連接，第一個(gè)三極管Q1的發(fā)射極e1與第二個(gè)三極管Q2的基極b2連接，第二個(gè)三極管Q2的集電極c2與充電信號(hào)輸入端Vin連接，第二個(gè)三極管Q2的發(fā)射極e2與保護(hù)電壓輸出端Vout連接。

為了降低過流保護(hù)電路功耗，限流電阻R1的阻值比較大，那么流經(jīng)該限流電阻R1的電流則比較小，三極管Q1的基極電流為幾個(gè)uA，所以Q1的發(fā)射極只能驅(qū)動(dòng)幾百個(gè)uA的電流，而一般處理器消耗的電流都在幾個(gè)mA左右，所以電流只經(jīng)過Q1一級(jí)放大不能滿足處理器對(duì)電流的需求，所以增加了Q2，Q2為二級(jí)放大，能把Q1發(fā)射極輸出的電流再放大100倍，所以Q2發(fā)射極的驅(qū)動(dòng)能力就能達(dá)到幾十mA，這樣就滿足處理器的供電需求了。

并且，在充電式設(shè)備使用匹配的適配器進(jìn)行充電的過程中，穩(wěn)壓信號(hào)輸出端P1的電壓為5V，三極管Q1基極b1與發(fā)射極e1之間形成的pn結(jié)兩端的電壓為0.7V，三極管Q2基極b2與發(fā)射極e2之間形成的pn結(jié)兩端的電壓頁為0.7V，此時(shí)保護(hù)電壓輸出端Vout的電壓為5-0.7-0.7＝3.6V，能夠使低壓差線性穩(wěn)壓器U1正常工作且不會(huì)致其損壞；在充電式設(shè)備使用高充電電壓的適配器進(jìn)行充電的過程中，穩(wěn)壓信號(hào)輸出端P1的電壓為5.6V，此時(shí)保護(hù)電壓輸出端Vout的電壓為5.6-0.7-0.7＝4.2V，也能夠使低壓差線性穩(wěn)壓器U1正常工作且不會(huì)致其損壞。

進(jìn)一步地，該過壓保護(hù)電路還包括第一電容C1，第一電容C1連接在充電信號(hào)輸入端Vin與接地端GND之間。

在此基礎(chǔ)上，該過壓保護(hù)電路還包括第二電容C2，第二電容C2連接在保護(hù)電壓輸出端Vout與接地端GND之間。

其中，電容C1和電容C2均具有儲(chǔ)能和濾波的作用，能夠使該過壓保護(hù)電路的工作性能更加穩(wěn)定，同時(shí)也降低了交變脈動(dòng)波紋對(duì)該過壓保護(hù)電路的干擾。

本實(shí)用新型還提供了一種充電式設(shè)備，包括前述的過壓保護(hù)電路、處理器U2和低壓差線性穩(wěn)壓器U1，處理器U2用于控制充電式設(shè)備進(jìn)行充電；低壓差線性穩(wěn)壓器U1連接在過壓保護(hù)電路的保護(hù)電壓輸出端Vout和處理器U2的電源信號(hào)輸入端VCC2之間，低壓差線性穩(wěn)壓器U1被設(shè)置為將電壓信號(hào)輸入端Vin1輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓穩(wěn)定的供電信號(hào)、以向處理器U2供電。該充電式設(shè)備例如可以是移動(dòng)電源、藍(lán)牙耳機(jī)、充電臺(tái)燈等通過處理器控制進(jìn)行充電的電子產(chǎn)品，上述處理器U2例如可以是MCU。

這樣，通過保護(hù)低壓差線性穩(wěn)壓器U1、避免其發(fā)生過壓損壞，進(jìn)而保護(hù)充電式設(shè)備不會(huì)因?yàn)榈蛪翰罹€性穩(wěn)壓器U1過壓損壞導(dǎo)致的充電式設(shè)備不可用。

本實(shí)用新型的充電式設(shè)備例如為移動(dòng)電源時(shí)，在其未充電的過程中，處理器U2還將用于識(shí)別連接的外設(shè)、控制電量指示燈等，因此，為了保證處理器U2在未充電的過程中能夠正常工作，在本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例中，該充電式設(shè)備還包括充電芯片U3和充電電池U4，充電芯片U3被設(shè)置為根據(jù)充電信號(hào)輸入端Vin的輸入的充電信號(hào)為充電電池U4充電，充電電池U4輸出電池電壓信號(hào)至電壓信號(hào)輸入端Vin1，該充電電池U4例如可以是鋰電池。

在此基礎(chǔ)上，為了避免在該充電式設(shè)備充電過程中，充電電池U4輸出的電池電壓信號(hào)和過壓保護(hù)電路的保護(hù)電壓輸出端輸出的保護(hù)電壓信號(hào)之間相互干擾，在本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例中，充電式設(shè)備還包括兩個(gè)二極管D2、D3，二極管D2連接在保護(hù)電壓輸出端Vout與電壓信號(hào)輸入端Vin1之間，二極管D3連接在充電電池的電池電壓輸出端與電壓信號(hào)輸入端Vin1之間，二極管D1和二極管D2的陰極均與電壓信號(hào)輸入端Vin1連接，這樣，二極管D2和D3就構(gòu)成了一個(gè)或門電路，保證處理器在充電或者用自帶的充電電池供電的過程中都能夠正常工作。

在低壓差線性穩(wěn)壓器U1通過充電電池U4輸出的電池電壓信號(hào)為處理器U2供電時(shí)，充電電池U4輸出的電池電壓信號(hào)的電壓通常在3-4.2V之間，隨著充電電池U4電池電量的降低，電池電壓信號(hào)的電壓也隨之降低，當(dāng)電池電壓信號(hào)的電壓下降至2.3V以下時(shí)，由于二極管D3兩端的電壓為0.3V，因此低壓差線性穩(wěn)壓器U1的電壓信號(hào)輸入端Vin1輸入的電壓信號(hào)的電壓小于2V，導(dǎo)致低壓差線性穩(wěn)壓器U1無法輸出2V的供電電壓為處理器供電，此時(shí)該充電式設(shè)備將不能使用。但是，當(dāng)該設(shè)備再次充電后，低壓差線性穩(wěn)壓器U1通過充電信號(hào)輸入端Vin輸入的充電信號(hào)為處理器U2繼續(xù)供電，使得充電信號(hào)同時(shí)能夠用于為充電電池U4充電，保證該充電式設(shè)備可用。

這樣，在充電式設(shè)備使用匹配的適配器進(jìn)行充電的過程中，保護(hù)電壓輸出端Vout的電壓為3.6V，二極管D2兩端的電壓為0.3V，此時(shí)低壓差線性穩(wěn)壓器U1的電壓信號(hào)輸入端Vin1輸入的電壓信號(hào)的電壓為3.3V；在充電式設(shè)備使用高充電電壓的適配器進(jìn)行充電的過程中，保護(hù)電壓輸出端Vout的電壓為4.2V，此時(shí)低壓差線性穩(wěn)壓器U1的電壓信號(hào)輸入端Vin1輸入的電壓信號(hào)的電壓為3.9V，在這兩種情況下，均能夠使低壓差線性穩(wěn)壓器U1正常工作且不會(huì)致其損壞。

進(jìn)一步地，充電式設(shè)備還包括第三電容C3，第三電容C3連接在低壓差線性穩(wěn)壓器U1的供電信號(hào)輸出端Vout1和接地端GND之間，其中，電容C3具有儲(chǔ)能和濾波的作用，能夠使該低壓差線性穩(wěn)壓器U1輸出的供電信號(hào)更加穩(wěn)定。

充電式設(shè)備還包括充電接口J1，充電接口J1的電源端子VBUS與充電信號(hào)輸入端Vin連接，充電接口J1的接地端子GND1與該充電式設(shè)備的接地端GND連接，保證充電信號(hào)形成回路。

其中，該充電接口J1至少包括micro USB接口、mini USB接口、Type-C接口或者CA-101接口。

上述各實(shí)施例主要重點(diǎn)描述與其他實(shí)施例的不同之處，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚的是，上述各實(shí)施例可以根據(jù)需要單獨(dú)使用或者相互結(jié)合使用。

雖然已經(jīng)通過示例對(duì)本實(shí)用新型的一些特定實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上示例僅是為了進(jìn)行說明，而不是為了限制本實(shí)用新型的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可在不脫離本實(shí)用新型的范圍和精神的情況下，對(duì)以上實(shí)施例進(jìn)行修改。本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求來限定。