专利名称：便携式设备中的过电压保护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及移动通信终端，特别是涉及其中装有电池的便携式设备如移动通信终端、PDA(个人数字助理)、笔记本电脑及便携式声音设备中的过电压保护装置。
2.背景技术最近，由于半导体及电池制造技术等的发展，多种设备如移动通信终端、PDA、笔记本电脑及便携式声音设备均被制造成可便携的，在安装有电池或可充电电池的情况下，使得电话呼叫、因特网连接、信息管理及声音收听等可在任何地方进行。
顺便说一下，便携式设备在家中或汽车中充电，或连接到其它设备如计算机以进行通信，提供一电路是必要的，其用于保护内部主电路免于由于对应的电源的故障而瞬间产生的过电压。
图1为根据现有技术的便携式设备的过电压保护电路的结构的电路图。如图1中所示，电路包括外部接口单元10、过电压检测单元11和PMOS(P通道金属氧化物半导体)晶体管12，从而当过电压检测单元11检测来自经外部接口单元10施加的功率的过电压时，电路调节PMOS晶体管12的栅极以阻止所检测到的过电压传送到主电路。
换言之，当功率被正常施加时，过电压检测单元11输出一“低态”控制信号给PMOS晶体管12的栅极以激活PMOS晶体管12，以将外部接口单元10的功率传输给主电路。当过电压发生时，检测单元输出一“高态”控制信号给PMOS晶体管12的栅极以使PMOS晶体管12退出工作，从而中断过电压。
外部接口单元10用于被提供以功率以对电池进行充电或经外部设备的接口提供以通信所必须的功率给便携式设备，因而将功率传输到内部主电路。
然而，在前述的现有便携式设备中，当过电压检测单元11调节PMOS晶体管12的栅压以中断过电压，其根据发生自外部接口单元10的过电压是否被检测到，由于PMOS晶体管12在发生过电压时是处于激活的状态，所发生的过电压被传输到主电路直到过电压发生后过电压检测单元11运行为止，从而损害主电路。即，当瞬间施加突变的过电压时，主电路不能被足够保护直到过电压发生后过电压检测单元11运行为止，因为过电压检测单元11运行需要一定的时间。
其间，图2示出了解决上述问题的便携式设备中的现有过电压保护电路的另一实施例。如图所示，电阻R2被连接在PMOS晶体管12的栅极和源极之间，因而经外部接口单元10施加的过电压施加到栅极和源极上。因而，PMOS晶体管12通过施加到栅极的电压而退出工作，从而在施加过电压时其处于停用状态。
因此，施加自外部接口单元10的过电压免于传输到主电路，直到过电压发生后过电压检测单元10运行为止。
在这时，为了在施加过电压时保持PMOS晶体管12处于停用状态，过电压检测单元10的控制信号通过晶体管TR1、TR2而被提供给PMOS晶体管12的栅极。在这种情况下，即使当功率不从外部接口单元10提供时，由连接到便携式设备的电池提供的功率经激活的PMOS晶体管12流回到晶体管TR1、TR2，使得充在电池13中的电流被不必要地消耗。
因此，在上述现有技术中，当PMOS晶体管12的栅极和源极通过电阻R2连接，继而PMOS晶体管12的栅压被调节以根据是否检测到过电压而中断过电压，其存在一个问题，即电池13的功率被晶体管TR1、TR2不必要地消耗，该二晶体管被连接来控制PMOS晶体管12。即，尽管主电路即使在瞬间施加突变过电压时也可被保护，但电池13的功率被回流电流不必要地消耗。
发明内容
因而，本发明已着手解决上述的出现在现有技术中的问题。本发明的目标是提供其上安装有电池的便携式设备中的过电压保护装置，便携式设备如移动通信终端、PDA、笔记本电脑及便携式声音设备等，其中当由于在安装便携式设备到外部设备时外部设备故障而引起过电压时，过电压检测单元在起始状态被保持处于激活状态，使根本地阻止过电压被传输到主电路，直到在过电压发生后过电压检测单元运行为止，且当电池连接到便携式设备时，其栅极被一般连接的NMOS晶体管被布置在相反的方向，使阻止由电池提供的电流流回。
为了实现这些目标，提供了一种便携式设备中的过电压保护装置，包括过电压检测信号发生单元，用于检测外部设备施加的功率的过电压并输出过电压检测信号；由过电压信号发生单元的过电压检测信号控制的过电压中断单元，并确定所施加的功率是否应被提供给主电路；及过电压及回流电流中断单元，用于根据过电压中断单元的确定而传输或中断施加到主电路的功率并中断从电池流回的电流。
优选地，过电压检测信号发生单元包括过电压检测部分，用于检测和监控从外部设备施加的功率并输出过电压检测信号，该信号指明功率是否过电压；及下拉电阻(pull down resistance)，用于在起始状态或过电压发生时将过电压检测信号下拉到低态。
优选地，过电压中断单元包括过电压控制部分，用于输出过电压中断信号，其根据过电压检测信号发生单元的过电压检测信号确定从外部设备施加的功率是否应被提供；及下拉电阻，用于在起始状态或过电压出现时将过电压中断信号下拉到低态。过电压控制部分可包括电荷泵。
优选地，过电压和回流电流中断单元被构造成使得其栅极一般连接的NMOS晶体管被布置在相反的方向，且反向二极管并联连接到各自的NMOS晶体管的源极和漏极。
根据本发明的一实施例，在起始状态，过电压检测信号发生单元输出一处于低态的激活状态的过电压检测信号给过电压中断单元。接着，过电压中断单元由处于激活状态的过电压检测信号控制，从而输出一处于低态的激活状态的过电压中断信号给过电压和回流电流中断单元。
此外，当可允许的电压经连接到过电压检测信号发生单元的外部接口单元施加时，过电压检测信号发生单元输出一处于高态的停用状态的过电压检测信号给过电压中断单元。接着，过电压中断单元由处于停用状态的过电压检测信号控制，从而输出一处于高态的停用状态的过电压中断信号给过电压和回流电流中断单元。
另外，当过电压经连接到过电压检测信号发生单元的外部接口单元施加时，过电压检测信号发生单元检测到过电压并因而输出一处于低态的激活状态的过电压检测信号给过电压中断单元。接着，过电压中断单元由处于激活状态的过电压检测信号控制，从而输出一处于低态的激活状态的过电压中断信号给过电压和回流电流中断单元。
此外，过电压检测信号发生单元和过电压中断单元在起始状态均被保持在低态的激活状态，使得当在将连接到过电压检测信号发生单元的外部接口单元安装到外部设备而瞬间施加突变的过电压时，过电压和回流电流中断单元在临近施加过电压时中断来自主电路的过电压。
另外，当便携式设备被提供有电池时，过电压中断单元施加一处于低态的激活状态的过电压中断信号给过电压和回流电流中断单元，且过电压和回流电流中断单元的反向二极管中断从电池流回的电流。
本发明的上述及其它目标、特征和优点从下面的、结合附图进行的详细描述将更加明显，其中
图1为根据现有技术的便携式设备中的过电压保护装置的结构的电路图。
图2为根据现有技术另一实施例的便携式设备中的过电压保护电路的结构的电路图。及图3为根据本发明的便携式设备中的过电压保护装置的结构的电路图。
具体实施例方式
在下文中，本发明的优选实施例将参考附图进行描述。在本发明的下述描述中，组合于此的公知功能和结构的详细描述在其使得本发明的主题不清楚时将被省略。
图3示出了根据本发明的便携式设备中的过电压保护装置的结构的电路图。如图3中所示，典型的外部接口单元100连接到过电压检测信号发生单元。外部接口单元100用于被提供以对电池500进行充电的功率或经接口与外部设备通信所必须的功率，并因而将功率施加到内部主电路。过电压检测信号发生单元200检测来自外部接口单元100所施加的功率的过电压，并输出过电压检测信号。过电压中断单元300连接到过电压检测信号发生单元200，其由过电压检测信号控制，并确定经外部接口单元100施加给主电路的功率是否应被供给。过电压及回流电流中断单元400用于根据过电压中断单元300的确定而传输或中断施加给主电路的功率并中断从电池500流回的电流。
参考图3，过电压检测信号发生单元200包括过电压检测部分210，用于检测和监控从外部接口单元100输入的功率并输出过电压检测信号，还包括下拉电阻R1。下拉电阻R1在起始状态或过电压发生时将过电压检测信号下拉到低态。此外，过电压中断单元300包括过电压控制部分310及下拉电阻R2。过电压控制部分310输出过电压中断信号，其根据过电压检测信号确定从外部设备施加的功率是否应被供给。下拉电阻R2在起始状态或过电压出现时将过电压中断信号下拉到低态。过电压控制部分310可包括电荷泵。
本发明可被应用到其上安装有电池的便携式设备，如移动通信终端、PDA、笔记本电脑及便携式声音设备等，特别是被提供以对电池充电的功率或经接口与外部设备通信所必需的功率并将功率传输到内部主电路的便携式设备，接口如Carkit、USB(通用串行总线)等。
根据本发明，过电压和回流电流中断单元400被构造成使得其栅极一般连接的NMOS晶体管401、402被布置在相反的方向，且用于中断回流电流的二极管D1、D2反向连接在各自的NMOS晶体管401、402的源极和漏极之间。具有这样的结构的过电压及回流电流中断单元400从一般连接的栅极接收过电压中断信号并因而将从外部接口单元100施加的功率传输到主电路或中断来自主电路的经外部接口单元100施加的功率，并中断从电池500流回的电流。
根据本发明，便携式设备的外部接口单元100被提供以用于对驱动便携式设备的电池500进行充电的功率或经接口如Carkit和USB进行通信所必需的功率，从而将功率施加到便携式设备的内部主电路。
在起始状态，用于检测和监控从外部接口单元100施加到主电路的功率的过电压检测信号发生单元200通过第一下拉电阻R1输出一处于“低态”即“激活状态”的过电压检测信号，且过电压中断单元300还通过第二下拉电阻R2输出一保持“低态”的“激活状态”的过电压中断信号。
因而，过电压及回流电流中断单元400的NMOS晶体管401、402处于关闭位置，因为一般连接的栅极的电压低于源极的电压，其由于处于低态的激活状态的过电压中断信号。因此，在起始状态经外部接口单元100施加的功率未被传输给主电路。
其后，当可允许的电压经外部接口单元100施加时，过电压检测信号发生单元200通过过电压检测部分210输出一处于“高态”即“停用状态”的过电压检测信号，用于检测和监控从外部接口单元100施加的可允许的电压。因而，过电压控制部分310运行并确定经外部接口单元100施加到主电路的功率将被传输，使得过电压中断单元300施加处于“高态”即“停用状态”的过电压中断信号给NMOS晶体管401、402的栅极，且因而NMOS晶体管401、402的栅极的电压大于源极的电压。结果，NMOS晶体管401、402处于开的位置，因而经外部接口单元100施加的功率被传输到主电路。
其间，当在将外部接口单元100安装到外部设备时或使用所安装的接口单元期间由于外部设备的故障而导致过电压出现时，过电压还被传输到外部接口单元100。接着，由于检测和监控从外部接口单元100施加的功率的过电压检测部分210检测经外部接口单元100施加的功率的过电压，并输出“低态”的“激活状态”的过电压检测信号给过电压控制部分310。其后，当过电压中断单元300由处于“激活状态”的过电压检测信号控制并因而确定经外部接口单元100施加给主电路的功率将被中断时，从而输出处于“低态”的“激活状态”的过电压中断信号，过电压及回流电流中断单元400的NMOS晶体管401、402工作并中断施加到主电路的过电压。
由于过电压及回流电流中断单元400的NMOS晶体管401、402被布置成呈相反的反向，当处于“高态”的“停用状态”的过电压中断信号施加到一般连接的栅极时，第一NMOS晶体管401在开的位置，而相对于第一晶体管相反布置的第二NMOS晶体管402在关闭的位置。然而，由于用于中断回流电流的二极管D2反并联连接到第二NMOS晶体管402的源极和漏极，已传递到第一NMOS晶体管401的功率经用于中断回流电流的二极管D2传输到主电路的栅极。因而，当可允许的电压将外部接口单元100施加时，经外部接口单元100施加的功率被正常传输到主电路。
其间，当其上安装有电池500的便携式设备工作时，由连接到便携式设备的电池500提供的功率流回并传输到第二NMOS晶体管402。在这时，经栅极从过电压中断单元300接收处于“低态”的“激活状态”的过电压中断信号的第二NMOS晶体管402被停用而处于关闭的状态，且用于中断回流电流的、反向连接到第二NMOS晶体管402的源极和漏极的二极管D2中断从电池流回的电流。因此，在功率未从外部接口单元100提供的状态下，充在电池500中的电流被阻止流回。
特别地，在安装便携式设备到外部设备时瞬间施加突变过电压到外部接口单元100时，由于在安装便携式设备到外部设备之前，过电压检测信号发生单元200和过电压中断单元300在起始状态均被保持在“低态”的“激活状态”，过电压及回流电流中断单元400的NMOS晶体管401、402均处于关闭的位置，即使临近过电压出现时也是如此。因而，所出现的过电压被完全阻止传输到主电路，直到过电压出现后过电压检测信号发生单元200工作为止。因此，根据本发明的过电压保护装置，即使在安装外部接口单元100到外部设备时瞬间施加突变过电压，主电路也可被足够地保护。
如上所述，根据本发明，在其上安装有电池的便携式设备中，如移动通信终端、PDA、笔记本电脑及便携式声音设备，当在安装便携式设备到外部设备时由于外部设备的故障而出现过电压时，过电压被完全阻止传输到主电路，直到过电压出现后过电压检测单元工作为止，其通过在起始状态将过电压检测单元保持为“激活状态”，使得主电路受保护而免受突变的过电压。
此外，根据本发明，当电池连接到便携式设备时，其栅极被一般连接的NMOS晶体管被布置在相反的反向，使得阻止由电池提供的电流流回。
在本发明已结合某些优选实施例展现和描述的同时，本领域技术人员应该理解的是，在不脱离由本发明确定的实质和范围的情况下可做出各种形式的变化。
权利要求
1.一种便携式设备中的过电压保护装置，包括过电压检测信号发生单元，用于检测从外部设备施加的功率的过电压并输出过电压检测信号；由过电压信号发生单元的过电压检测信号控制的过电压中断单元，其确定所施加的功率是否应被提供给主电路；及过电压及回流电流中断单元，用于根据过电压中断单元的确定而传输或中断施加到主电路的功率并中断从电池流回的电流。
2.根据权利要求1所述的装置，其中过电压检测信号发生单元包括过电压检测部分，用于检测和监控从外部设备施加的功率并输出过电压检测信号，该信号指明功率是否过电压；及包括下拉电阻，用于在起始状态或过电压发生时将过电压检测信号下拉到低态。
3.根据权利要求1所述的装置，其中过电压中断单元包括过电压控制部分，用于输出过电压中断信号，其根据过电压检测信号发生单元的过电压检测信号确定从外部设备施加的功率是否应被提供；及包括下拉电阻，用于在起始状态或过电压出现时将过电压中断信号下拉到低态。
4.根据权利要求1所述的装置，其中过电压和回流电流中断单元被构造成使得其栅极一般连接的NMOS晶体管被布置在相反的方向，且反向二极管并联连接到各自的NMOS晶体管的源极和漏极。
5.根据权利要求1所述的装置，其中在起始状态，过电压检测信号发生单元输出一处于低态的激活状态的过电压检测信号给过电压中断单元，过电压中断单元由处于激活状态的过电压检测信号控制，从而输出一处于低态的激活状态的过电压中断信号给过电压和回流电流中断单元。
6.根据权利要求1所述的装置，其中当可允许的电压经连接到过电压检测信号发生单元的外部接口单元施加时，过电压检测信号发生单元输出一处于高态的停用状态的过电压检测信号给过电压中断单元，过电压中断单元由处于停用状态的过电压检测信号控制，从而输出一处于高态的停用状态的过电压中断信号给过电压和回流电流中断单元。
7.根据权利要求1所述的装置，其中当过电压经连接到过电压检测信号发生单元的外部接口单元施加时，过电压检测信号发生单元检测到过电压并因而输出一处于低态的激活状态的过电压检测信号给过电压中断单元，过电压中断单元由处于激活状态的过电压检测信号控制，从而输出一处于低态的激活状态的过电压中断信号给过电压和回流电流中断单元。
8.根据权利要求1所述的装置，其中过电压检测信号发生单元和过电压中断单元在起始状态均被保持在低态的激活状态，使得当在将连接到过电压检测信号发生单元的外部接口单元安装到外部设备而瞬间施加突变的过电压时，过电压和回流电流中断单元在临近施加过电压时中断来自主电路的过电压。
9.根据权利要求3所述的装置，其中过电压控制部分包括电荷泵。
10.根据权利要求4所述的装置，其中当便携式设备被提供有电池时，过电压中断单元施加一处于低态的激活状态的激活的过电压中断信号给过电压和回流电流中断单元，且过电压和回流电流中断单元的反向二极管中断从电池流回的电流。
11.根据权利要求1所述的装置，其中便携式设备为其上安装有电池的移动通信终端、PDA、笔记本电脑或便携式声音设备。
全文摘要
本发明公开了一种便携式设备中的过电压保护装置。该装置包括过电压检测信号发生单元，用于检测从外部设备施加的功率的过电压并输出过电压检测信号；由过电压信号发生单元的过电压检测信号控制的过电压中断单元，其确定所施加的功率是否应被提供给主电路；及过电压及回流电流中断单元，用于根据过电压中断单元的确定而传输或中断施加到主电路的功率并中断从电池流回的电流。
文档编号H02J7/00GK1625012SQ20041009655
公开日2005年6月8日 申请日期2004年11月30日 优先权日2003年12月5日
发明者李寶培, 崔漢柾 申请人:居里泰尔株式会社