专利名称：一种通用串行总线限流电路和方法
技术领域：
本发明电路领域，具体涉及一种通用串行总线限流电路和方法。
背景技术：
由于通用串行总线(USB，Universal Serial Bus)具有热拔插特性，因此USB接口很快成为电脑与外设的连接接口。随着电脑的普及，与电脑相关的外围设备更是不胜枚举， 尤其对多媒体工作者和玩游戏的人而言，一台电脑主机就可能通过USB端口连接很多外围设备，而这些外围设备所需的工作电流又不尽相同。目前电脑外围设备都是靠USB供电，USB协议规定USB端口电压为5V，最大输出电流为500毫安。但是当负载过重或者设备突然短路的情况下，USB上流经的电流超过额定值，损害USB端口，甚至引起主板故障。现有技术中不能提供一种在负载过重或者设备突然短路的情况下，限制USB上流经的电流的技术方案，因此，损害USB端口，甚至引起主板故障。
发明内容
本发明实施例提供通用串行总线限流电路和方法，实现了对USB总线电流进行限制，从而保护了 USB接口的安全。本发明实施例提供了一种通用串行总线限流电路，所述电路包括获取电流单元， 获取电压单元，比较单元，和开关单元；所述获取电流单元，用于通过电流镜像，获取流经USB电源线上的电流；所述获取电压单元，用于将获取的电流转换为对应的电压；所述比较单元，用于将转换获取的电压与预置电压比较大小；所述开关单元，用于根据比较大小的结果，控制通用串行总线的电源线的通断。
优选的，所述电路还包括电流调整单元，用于根据镜像获取的电流，和USB电源线上实际流经的电流，调整使得镜像获取的电流与USB电源线上实际流经的电流成比例。优选的，所述电路还包括获取预置电压单元，用于根据输入的控制电压，获取与控制电压对应的预置电压。优选的，所述获取电流单元和开关单元，具体包括P型MOS管MS、MP，其中，P型 MOS管MS和MP的源极分别接到电源供给设备的USB电源线上，P型MOS管MS和MP的栅极分别与比较单元的输出端连接，P型MOS管MS的漏极与获取电压单元的输入端连接，P型 MOS管MP的漏极接到USB外围设备的USB电源线上。优选的，所述比较单元具体包括放大器0P1，其正相输入端与获取电压单元的输出端连接，其反相输入端输入预置电压，放大器OPl的输出端为所述比较单元的输出端。优选的，所述电流调整单元具体包括放大器0P2和P型MOS管MF，其中，P型MOS 管MS的漏极与放大器0P2的反相输入端连接，P型MOS管MP的漏极与放大器0P2的正相输入端连接，放大器0P2的输出端与P型MOS管MF的栅极连接，P型MOS管MF的源极与P 型MOS管MS的漏极连接，P型MOS管MF的漏极与OPl的正相端连接。优选的，所述获取电压单元具体包括电阻RS，电阻RS的一端接地，另一端与P型 MOS管MF的漏极连接。优选的，所述获取预置电压单元，具体包括电阻R0、R1、R2，N型MOS管M1、M2，电流源IO ；其中，电阻R0、Rl、R2依次串联，电阻R0、Rl、R2依次串联的支路连接于电流源IO和地之间；N型MOS管Ml的漏极与电流源IO输出端连接、源极分别与N型MOS管M2的漏极和电阻Rl连接、栅极输入第一控制电压VRl ；N型MOS管M2的漏极与MOS管Ml的源极连接、源极与电阻R2非接地的一端连接、 栅极输入第二控制电压VR2。本发明实施例还提供了一种通用串行总线限流方法，所述方法包括通过电流镜像，获取流经USB电源线上的电流；将获取的电流转换为对应的电压；将转换获取的电压与预置电压比较大小；根据比较大小的结果，控制通用串行总线的电源线的通断。优选的，所述将转换获取的电压与预置电压比较大小之前，所述方法还包括根据镜像获取的电流，和USB电源线上实际流经的电流，调整使得镜像获取的电流与USB电源线上实际流经的电流成比例。优选的，所述方法还包括根据输入的控制电压，获取与控制电压对应的预置电压。本发明实施例中通过镜像获取流经USB电源线上的电流，并将电流转换为对应的电压值，通过比较转换获取的电压值与预置的电压值大小，控制USB接口上电源线路的通断，从而实现了限制流经USB电源线上电流，避免电流过大对主板等其它元器件的损伤。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明实施例提供的一种通用串行总线限流电路示意图；图2是本发明实施例提供的另一种通用串行总线限流电路图；图3是本发明实施例提供的一种通用串行总线限流方法流程简图。
具体实施例方式本发明实施例提供了一种通用串行总线限流电路和方法，可用于需要对USB总线电流工作范围进行选择和对USB总线电流进行限流的设备中，用户可以方便地对电流进行选择。本发明通过在空载下将晶体管MP完全导通，此时设备电源端与USB总线相连，设备可从USB总线抽取电流，即USB总线对设备进行供电。当设备从USB总线抽取的电流大于最大电流限定值时，通过正反馈环路输出的控制信号将晶体管MP关断，从而实现了对USB 总线电流进行限制。通过开关来选择电阻的大小可以方便地改变USB总线输出电流的范围。本发明能用简单的电路很好地实现USB总线电流的范围的选择和限流功能；既节省成本，又能够提高可靠性，而且还可以减小电路的体积，尤其对于某些成本受限制的设备尤为重要。以下分别进行详细说明。如图1所示，本发明实施例提供了一种通用串行总线限流电路，该电路包括获取电流单元101、获取电压单元102、比较单元103、和开关单元104。其中，获取电流单元101，用于通过电流镜像，获取流经USB电源线上的电流；获取电压单元102，用于将获取的电流转换为对应的电压；比较单元103，用于将转换获取的电压与预置电压比较大小；开关单元104，用于根据比较单元103中比较大小的结果，控制USB电源线路的通断。需要说明的是，获取电流单元101在实现获取USB电源线路上的电流时，在获取电流单元101中的部分元器件可以实现开关单元104的功能，可以认为在获取电流单元101 中也实现了开关单元104。其中，上述获取电流单元101中的部分元器件可以是P型MOS管， 当该P型MOS管的源极电压比栅极的电压低出MOS管的阈值电压时，该P型MOS管截止，相当于开关单元103断开；当该P型MOS管的源极电压比栅极的电压高出MOS管的阈值电压时，该P型MOS管导通，相当于开关单元103闭合。此处对于该P型MOS管的举例是便于理解本发明实施例子的说明，不应该理解为对本发明实施例的限制。通过对图1所示的一种通用串行总线限流电路的说明，该电路通过获取流经USB 电源线上的电流，并将电流转换为对应的电压值，通过比较转换获取的电压值与预置的电压值大小，控制USB接口上电源线路的通断，从而实现了限制流经USB上电流的大小，避免电流过大对主板等其它元器件的损伤。为了保证获取电流单元101中获取的流经USB电源线上的电流大小的准确度，该 USB限流电路还可以包括电流调整单元105，用于根据电流镜像获取的电流，和USB电源线上实际流经的电流，调整使得镜像获取的电流与USB电源线上实际流经的电流成比例。本发明实施例提供的USB限流电路还针对限流范围不同的USB接口，进行相应的设计，具体体现在该USB限流电路还包括获取预置电压单元106，通过获取预置电压单元 106中获取不同取值的预置电压，从而控制从USB电源线上能够通过的电流的大小。因此，获取预置电压单元106，用于根据输入的控制电压，获取与控制电压对应的预置电压。通过增加获取预置电压单元106，使得该USB限流电路可以控制流经USB电源线上最大电流的取值范围，当预置电压不同，则最大可以通过USB电源线上的最大电流不同。如图2所示为本发明实施例提供的另一种USB限流电路。该限流电路中，获取电流单元和开关单元可以具体包括P型MOS管MS、MP，其中，P型MOS管MS和MP的源极分别接到电源供给设备的USB电源线上，P型MOS管MS和MP的栅极分别与比较单元的输出端连接，P型MOS管MS的漏极与获取电压单元的输入端连接，P型MOS管MP的漏极接到USB 外围设备的USB电源线上；
还需要说明的是，P型MOS管MS和P型MOS管MP可以是具有相同的宽长比的，也可以是不同。当两种具有不同宽长比时，具体可以是MOS管MP的宽长比是MOS管MS的宽长比的N倍，则MOS管MS的漏极镜像获取的电流是USB电源线上实际流过电流的N分之一，
即
权利要求
1.一种通用串行总线限流电路，其特征在于，所述电路包括获取电流单元，获取电压单元，比较单元，和开关单元；所述获取电流单元，用于通过电流镜像，获取流经USB电源线上的电流； 所述获取电压单元，用于将获取的电流转换为对应的电压； 所述比较单元，用于将转换获取的电压与预置电压比较大小； 所述开关单元，用于根据比较大小的结果，控制通用串行总线的电源线的通断。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括电流调整单元，用于根据镜像获取的电流，和USB电源线上实际流经的电流，调整使得镜像获取的电流与USB电源线上实际流经的电流成比例。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括获取预置电压单元，用于根据输入的控制电压，获取与控制电压对应的预置电压。
4.根据权利要求1、2、或者3任一项所述的电路，其特征在于，所述获取电流单元和开关单元，具体包括P型MOS管MS、MP，其中，P型MOS管MS和MP的源极分别接到电源供给设备的USB电源线上，P型MOS管MS和MP的栅极分别与比较单元的输出端连接，P型MOS 管MS的漏极与获取电压单元的输入端连接，P型MOS管MP的漏极接到USB外围设备的USB 电源线上。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述比较单元具体包括放大器0P1，其正相输入端与获取电压单元的输出端连接，其反相输入端输入预置电压，放大器OPl的输出端为所述比较单元的输出端。
6.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述电流调整单元具体包括放大器0P2 和P型MOS管MF，其中，P型MOS管MS的漏极与放大器0P2的反相输入端连接，P型MOS管 MP的漏极与放大器0P2的正相输入端连接，放大器0P2的输出端与P型MOS管MF的栅极连接，P型MOS管MF的源极与P型MOS管MS的漏极连接，P型MOS管MF的漏极与OPl的正相端连接。
7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述获取电压单元具体包括电阻RS，电阻RS的一端接地，另一端与P型MOS管MF的漏极连接。
8.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述获取预置电压单元，具体包括 电阻R0、R1、R2，N型MOS管M1、M2，电流源IO ；其中，电阻R0、R1、R2依次串联，电阻R0、R1、R2依次串联的支路连接于电流源IO和地之间；N型MOS管Ml的漏极与电流源IO输出端连接、源极分别与N型MOS管M2的漏极和电阻Rl连接、栅极输入第一控制电压VRl ；N型MOS管M2的漏极与MOS管Ml的源极连接、源极与电阻R2非接地的一端连接、栅极输入第二控制电压VR2。
9.一种通用串行总线限流方法，其特征在于，所述方法包括 通过电流镜像，获取流经USB电源线上的电流；将获取的电流转换为对应的电压；将转换获取的电压与预置电压比较大小；根据比较大小的结果，控制通用串行总线的电源线的通断。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述将转换获取的电压与预置电压比较大小之前，所述方法还包括根据镜像获取的电流，和USB电源线上实际流经的电流，调整使得镜像获取的电流与 USB电源线上实际流经的电流成比例。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括根据输入的控制电压， 获取与控制电压对应的预置电压。
全文摘要
本发明实施例公开了一种通用串行总线限流电路和方法，所述电路包括获取电流单元，获取电压单元，比较单元，和开关单元；所述获取电流单元，用于通过电流镜像，获取流经USB电源线上的电流；所述获取电压单元，用于将获取的电流转换为对应的电压；所述比较单元，用于将转换获取的电压与预置电压比较大小；所述开关单元，用于根据比较大小的结果，控制通用串行总线的电源线的通断。该技术方案通过镜像获取流经USB电源线上的电流，并将电流转换为对应的电压值，通过比较转换获取的电压值与预置的电压值大小，控制USB接口上电源线路的通断，从而实现了限制流经USB电源线上电流，避免电流过大对主板等其它元器件的损伤。
文档编号G06F13/40GK102591832SQ20111000598
公开日2012年7月18日 申请日期2011年1月12日 优先权日2011年1月12日
发明者吴玉强, 石岭, 高夫 申请人:深圳艾科创新微电子有限公司