本發(fā)明涉及電源管理和電路保護(hù)技術(shù)，特別是一種對電源輸入輸出進(jìn)行分束保護(hù)的電路，所述分束保護(hù)是把電源連線分成若干束以分別進(jìn)行均流、限流控制，從而實(shí)現(xiàn)在PLS限制下和在Type-C/USB環(huán)境中按分束電流和總電流限流，可靠授受更大功率，解決安全限制和可靠連接問題。

背景技術(shù)：

電源向電路中的電子器件提供電能，但電能供應(yīng)采用單一路徑，即一個(gè)電源僅當(dāng)做一條線路和接觸來處理。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在PLS限制下只能輸送8A·60V電壓，如果分解到不同連線，則需要每條連線只輸出8A。同樣，Type-C/USB定義了有4對電源連接線，而每條連接線對應(yīng)一個(gè)觸點(diǎn)與功率授受端連接，在20V以下范圍提供總電流<5A的連接。如果5A集中到一對觸點(diǎn)，該觸點(diǎn)會(huì)因電流過大產(chǎn)生灼熱和最終燒結(jié)。Type-C/USB：USB IF發(fā)布的接口標(biāo)準(zhǔn)，廣泛用于電腦和手機(jī)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在Type-C的接頭和電纜中使用4對8條線作為電源授受連接。PLS/UL2054：UL2054安全標(biāo)準(zhǔn)有限功率源的規(guī)定，該標(biāo)準(zhǔn)指出超出60V和8A的電源要求更高等級的操作以及要求更高代價(jià)的硬件?，F(xiàn)有技術(shù)中只有針對單個(gè)束的電壓、電流檢測和保護(hù)電路，沒有把電源連接分解成多個(gè)束進(jìn)行檢測和保護(hù)的結(jié)構(gòu)，不能做分束管理，不能確定每條引線和每對觸點(diǎn)都處于其安全范圍內(nèi)，從而阻礙了電源傳輸能力的更大發(fā)揮，以及線路和接觸的更好保護(hù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷或不足，提供一種對電源輸入輸出進(jìn)行分束保護(hù)的電路，所述分束保護(hù)是把電源連線分成若干束以分別進(jìn)行均流、限流控制，從而實(shí)現(xiàn)在PLS限制下和在Type-C/USB環(huán)境中按分束和總電流限流，可靠授受更大功率，解決安全限制和可靠連接問題。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

對電源輸入輸出進(jìn)行分束保護(hù)的電路，其特征在于，包括具有若干對觸點(diǎn)的分束電源連接器，其中一對觸點(diǎn)的電源輸入側(cè)連接第一分束電源線，另一對觸點(diǎn)的電源輸入側(cè)連接第二分束電源線，所述第一分束電源線連接第一NMOS管的源極，所述第一NMOS管的漏極連接總電源端，所述第一NMOS管的源極連接第二NMOS管的源極，所述第一NMOS管的通道面積是所述第二NMOS管的若干倍即n倍，所述第二NMOS管的漏極為第一分束電流采樣信號(hào)節(jié)點(diǎn)，所述第二分束電源線連接第四NMOS管的源極，所述第四NMOS管的漏極連接所述總電源端，所述第四NMOS管的源極連接第五NMOS管的源極，所述第四NMOS管的通道面積是所述第五NMOS管的若干倍即n倍，所述第五NMOS管的漏極為第二分束電流采樣信號(hào)節(jié)點(diǎn)，所述第一NMOS管的柵極、所述第二NMOS管的柵極、所述第四NMOS管的柵極和所述第五NMOS管的柵極均連接開關(guān)控制電路。

所述第一分束電流采樣信號(hào)節(jié)點(diǎn)分別連接第三PMOS管的源極和第一放大器的負(fù)輸入端，所述第一放大器的正輸入端連接所述第一NMOS管的漏極，所述第一放大器的輸出端連接所述第三PMOS管的柵極，所述第三PMOS管的漏極灌出第一分束電流值的1/n采樣。

所述第二分束電流采樣信號(hào)節(jié)點(diǎn)分別連接第六PMOS管的源極和第二放大器的負(fù)輸入端，所述第二放大器的正輸入端連接所述第四NMOS管的漏極，所述第二放大器的輸出端連接所述第六PMOS管的柵極，所述第六PMOS管的漏極灌出第二分束電流值的1/n采樣。

所述第三PMOS管的漏極分別連接第一跨導(dǎo)放大器的正輸入端和第一電阻的一端，所述第一電阻的另一端連接第三放大器的負(fù)輸入端，所述第一跨導(dǎo)放大器帶有第一偏移，所述第一跨導(dǎo)放大器的負(fù)輸入端通過所述第一偏移連接參考電壓端，所述第一跨導(dǎo)放大器的輸出端通過第三電阻連接參考電壓端，所述第三放大器的正輸入端連接參考電壓端。

所述第六PMOS管的漏極分別連接第二跨導(dǎo)放大器的正輸入端和第二電阻的一端，所述第二電阻的另一端連接第三放大器的負(fù)輸入端，所述第二跨導(dǎo)放大器帶有第二偏移，所述第二跨導(dǎo)放大器的負(fù)輸入端通過所述第二偏移連接參考電壓端，所述第二跨導(dǎo)放大器的輸出端通過第三電阻連接參考電壓端，所述第三放大器的正輸入端連接參考電壓端。

所述第三放大器的負(fù)輸入端通過第四電阻連接第一輸出電壓端，所述第一輸出電壓端連接所述第三放大器的輸出端。

所述第三放大器的輸出端連接第三跨導(dǎo)放大器的正輸入端，所述第三跨導(dǎo)放大器帶有第三偏移，所述第三跨導(dǎo)放大器的負(fù)輸入端通過所述第三偏移連接參考電壓端，所述第三跨導(dǎo)放大器的輸出端通過第三電阻連接參考電壓端，所述第三跨導(dǎo)放大器的輸出端連接第四放大器的正輸入端，所述第四放大器的負(fù)輸入端連接參考電壓端，所述第四放大器的輸出端連接第二輸出電壓端。

本發(fā)明技術(shù)效果如下：本發(fā)明對電源輸入輸出進(jìn)行分束保護(hù)的電路，把電源連接分解成多個(gè)束進(jìn)行檢測和保護(hù)的結(jié)構(gòu)，從而得到更大的傳輸能力和更好的線路和接觸保護(hù)。本發(fā)明是一個(gè)把電源路徑分解成一路以上的檢測和保護(hù)的，便于利用集成電路實(shí)現(xiàn)的技術(shù)解決方案。

附圖說明

圖1是實(shí)施本發(fā)明對電源輸入輸出進(jìn)行分束保護(hù)的電路示意圖。

附圖標(biāo)記列示如下：J-分束連接器；Ia-第一分束電源線或第一分束電流或第一分束電流值；Ib-第二分束電源線或第二分束電流或第第二分束電流值；QPa-第一分束電源通道控制區(qū)域或第一雙MOS管；QPb-第二分束電源通道控制區(qū)域；sw-開關(guān)控制電路；Isum-總電源線總電源端；QPa1-第一NMOS管；QPa2-第二NMOS管；Qa-第三PMOS管；Aa-第一放大器；QPb1-第四NMOS管；QPb2-第五NMOS管；Qb-第六PMOS管；Ab-第二放大器；Rai-第一電阻；Rbi-第二電阻；Rcor-第三電阻；Rsum-第四電阻；TCAa-第一跨導(dǎo)放大器；TCAb-第二跨導(dǎo)放大器；TCAs-第三跨導(dǎo)放大器；As-第三放大器；CA-第四放大器；Vai-第一轉(zhuǎn)換電壓；ea-第一偏移或第一偏移電壓值；eb-第二偏移或第二偏移電壓值；es-第三偏移或第三偏移電壓值；Visum-第一輸出電壓或第一輸出電壓端；Vcor-第二輸出電壓或第二輸出電壓端；Vref-參考電壓端。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖(圖1)對本發(fā)明進(jìn)行說明。

圖1是實(shí)施本發(fā)明對電源輸入輸出進(jìn)行分束保護(hù)的電路示意圖。如圖1所示，對電源輸入輸出進(jìn)行分束保護(hù)的電路，其特征在于，包括具有若干對觸點(diǎn)的分束電源連接器J，其中一對觸點(diǎn)的電源輸入側(cè)連接第一分束電源線Ia，另一對觸點(diǎn)的電源輸入側(cè)連接第二分束電源線Ib，所述第一分束電源線Ia連接第一NMOS管QPa1的源極，所述第一NMOS管QPa1的漏極連接總電源端Isum，所述第一NMOS管QPa1的源極連接第二NMOS管QPa2的源極，所述第一NMOS管QPa1的通道面積是所述第二NMOS管QPa2的若干倍即n倍，所述第二NMOS管QPa2的漏極為第一分束電流采樣信號(hào)節(jié)點(diǎn)，所述第二分束電源線Ib連接第四NMOS管QPb1的源極，所述第四NMOS管QPb1的漏極連接所述總電源端Isum，所述第四NMOS管QPb1的源極連接第五NMOS管QPb2的源極，所述第四NMOS管QPb1的通道面積是所述第五NMOS管QPb2的若干倍即n倍，所述第五NMOS管QPb2的漏極為第二分束電流采樣信號(hào)節(jié)點(diǎn)，所述第一NMOS管QPa1的柵極、所述第二NMOS管QPa2的柵極、所述第四NMOS管QPb1的柵極和所述第五NMOS管QPb2的柵極均連接開關(guān)控制電路sw。

所述第一分束電流采樣信號(hào)節(jié)點(diǎn)分別連接第三PMOS管Qa的源極和第一放大器Aa的負(fù)輸入端，所述第一放大器Aa的正輸入端(+)連接所述第一NMOS管QPa1的漏極，所述第一放大器Aa的輸出端連接所述第三PMOS管Qa的柵極，所述第三PMOS管Aa的漏極灌出第一分束電流值的1/n采樣(即Ia/n)。所述第二分束電流采樣信號(hào)節(jié)點(diǎn)分別連接第六PMOS管Qb的源極和第二放大器Ab的負(fù)輸入端，所述第二放大器Ab的正輸入端(+)連接所述第四NMOS管QPb1的漏極，所述第二放大器Ab的輸出端連接所述第六PMOS管Qb的柵極，所述第六PMOS管Qb的漏極灌出第二分束電流值的1/n采樣(即Ib/n)。所述第三PMOS管Qa的漏極分別連接第一跨導(dǎo)放大器TCAa的正輸入端和第一電阻Rai的一端，所述第一電阻Rai的另一端連接第三放大器As的負(fù)輸入端，所述第一跨導(dǎo)放大器TCAa帶有第一偏移ea，所述第一跨導(dǎo)放大器TCAa的負(fù)輸入端通過所述第一偏移ea連接參考電壓端Vref，所述第一跨導(dǎo)放大器TCAa的輸出端通過第三電阻Rcor連接參考電壓端Vref，所述第三放大器As的正輸入端連接參考電壓端Vref。所述第六PMOS管Qb的漏極分別連接第二跨導(dǎo)放大器TCAb的正輸入端和第二電阻Rbi的一端，所述第二電阻Rbi的另一端連接第三放大器As的負(fù)輸入端，所述第二跨導(dǎo)放大器TCAb帶有第二偏移eb，所述第二跨導(dǎo)放大器TCAb的負(fù)輸入端通過所述第二偏移eb連接參考電壓端Vref，所述第二跨導(dǎo)放大器TCAb的輸出端通過第三電阻Rcor連接參考電壓端Vref，所述第三放大器As的正輸入端連接參考電壓端Vref。所述第三放大器As的負(fù)輸入端通過第四電阻Rsum連接第一輸出電壓端Visum，所述第一輸出電壓端Visum連接所述第三放大器As的輸出端。所述第三放大器As的輸出端連接第三跨導(dǎo)放大器TCAs的正輸入端，所述第三跨導(dǎo)放大器TCAs帶有第三偏移es，所述第三跨導(dǎo)放大器TCAs的負(fù)輸入端通過所述第三偏移es連接參考電壓端Vref，所述第三跨導(dǎo)放大器TCAs的輸出端通過第三電阻Rcor連接參考電壓端Vref，所述第三跨導(dǎo)放大器TCAs的輸出端連接第四放大器CA的正輸入端，所述第四放大器CA的負(fù)輸入端連接參考電壓端Vref，所述第四放大器CA的輸出端連接第二輸出電壓端Vcor。

圖1以分成2束為例介紹技術(shù)方案。圖中元件和信號(hào)的標(biāo)號(hào)中后綴部分的a和b用于區(qū)別通道a和通道b；s代表電流采樣信號(hào)的加和部分；c代表用于負(fù)載功率修正的部分。圖中虛線環(huán)繞部分中的2個(gè)MOSFET工作在同樣的區(qū)域中，QPa1的通道面積是QPa2的n倍。放大器Aa控制Qa流出的電流，使其輸入端電壓一致，這時(shí)Qa的灌出電流是Ia的1/n。這部分電路組成對Ia的1/n采樣。通道b電路與通道a一致，Qb的灌出電流是Ib的1/n。這2個(gè)電流各自在電阻Rai和Rbi上轉(zhuǎn)換成電壓Vai和Vbi；這2個(gè)電流經(jīng)放大器As加和后輸出與總電流成比例的電壓Visum，供其它電路使用。Vai、Vbi和Visum分別送入帶有偏移ea、eb和es的跨導(dǎo)放大器，這些跨導(dǎo)放大器當(dāng)輸入小于偏置時(shí)，輸出電流為0；大于偏移時(shí)按一定增益把高出的電壓轉(zhuǎn)換成電流輸出。這3個(gè)跨導(dǎo)放大器的輸出電流全部流入Rcor，經(jīng)放大器CA緩沖輸出Vcor；這個(gè)Vcor用來要求負(fù)載按比例降低需要的功率，實(shí)現(xiàn)基于線路分束承載能力和總承載能力的保護(hù)。

在PLS限制下只能輸送8A·60V電壓，如果分解到不同連線，則需要每條連線只輸出8A。同樣，Type-C/USB定義了有4對電源連接線，而每條連接線對應(yīng)一個(gè)觸點(diǎn)與功率授受端連接，在20V以下范圍提供總電流<5A的連接。如果5A集中到一對觸點(diǎn)，該觸點(diǎn)會(huì)因電流過大產(chǎn)生灼熱和最終燒結(jié)。本發(fā)明能夠利用分束檢查和保護(hù)，實(shí)現(xiàn)在PLS限制下和在Type-C/USB環(huán)境中按分束和總電流限流，可靠授受更大功率，解決安全限制和可靠連接問題。分束：即把電源連線分成若干束，分別進(jìn)行均流、限流控制。PLS/UL2054：UL2054安全標(biāo)準(zhǔn)有限功率源的規(guī)定。該標(biāo)準(zhǔn)指出超出60V和8A的電源要求更高等級的操作以及要求更高代價(jià)的硬件。Type-C/USB：USB IF發(fā)布的接口標(biāo)準(zhǔn)，廣泛用于電腦和手機(jī)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在Type-C的接頭和電纜中使用4對8條線作為電源授受連接。

在此指明，以上敘述有助于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本發(fā)明創(chuàng)造，但并非限制本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍。任何沒有脫離本發(fā)明創(chuàng)造實(shí)質(zhì)內(nèi)容的對以上敘述的等同替換、修飾改進(jìn)和/或刪繁從簡而進(jìn)行的實(shí)施，均落入本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍。