[实用新型]一种新颖的USB Type-C连接器过热保护电路

说明书

本实用新型公开了一种新颖的USB Type‑C连接器过热保护电路，其包括第一保护单元、第二保护单元，第一保护单元的结构和第二保护单元的结构对称相同，第一保护单元和第二保护单元分别集成于Type‑C连接器端口处的第一PCB板和第二PCB板。本实用新型利用USB Type‑C系统的规范，在USB Type‑C连接器接口温度过高时，通过控制芯片来改变电源和设备间的连接条件，使系统自动切断电源回路，从而起到过热保护的目的，简单可靠，实用性高；不会在USB Type‑C连接线上产生额外压降，系统效率高；保护单元结构简单，无需使用高压功率管，体积小，成本低，易于集成。

技术领域

本实用新型涉及一种过热保护电路，尤其涉及一种新颖的USB Type-C 连接器过热保护电路。

背景技术

目前被广泛应用于手机、笔记本、数码相机等电子产品的USB Type-C 连接器以其优异的性能、纤薄的设计，被开发者和用户大力追捧。符合USB 3.1标准的Type-C连接器更是具备双面可插、一口多用(电源、USB传输、 VGA/HDMI)、传输速度快(最高10Gbps)、接口插座设计纤薄(8.3mm×2.5mm)以及电力传输能力强(最高100W)等优点。而且Type-C连接器在作为充电连接器时，其供电能力可以达到20V/5A，这满足了电池容量不断增加的便携式设备快速充电的需求。USB Type-C连接器既能进行数据的高速传输，又能实现电源的快速充电。

然而，尽管Type-C连接器具有供电能力强等诸多优点，但其连接器接口插座尺寸小且脚间距窄，当外围元件损坏、环境潮湿、金属老化变形以及外部压力造成管脚弯曲时，都会使线路板的V_BUS和GND发生短路。若此时在进行大电流充电，线路板产生的热会直接导致线路板烧毁。即使没有发生短路，因磨损或有异物当Type-C接口出现接触电阻异常时，通过Type-C连接器的充电电流较大，也会造成Type-C接口发热烧毁。当出现发热问题时需要及时切断充电回路，才能避免上述情况的发生，但是端口发生过热时，设备端和电源端均无法直接探知到，从而直至端子烧毁甚至起火。

对于上述问题，目前存在的解决办法是，在USB Type-C连接器的端口上安装过温保护装置，当检测到温度异常时切断电流回路。温度保护装置可以为mini-Breaker、PPTC或配合高压功率开关和热敏电阻使用的控制芯片。 mini-Breaker、PPTC在使用时通常被串联在Vbus线上，其中mini-Breaker 是一种可恢复温控开关，在出现温度异常时被触发，此时电源会被切断，直到温度恢复正常，温控开关自动恢复；PPTC又被称为自恢复保险丝，其工作过程和温控开关类似，但在体积和成本上更具优势。然而，采用 mini-Breaker和PPTC的最大缺陷是存在较大压降，在正常工作时会降低电源的充电效率。为了提高电源转换效率，可以在USB Type-C连接器的接口处加上配合高压功率开关和热敏电阻使用的控制芯片进行过热保护，如图1 所示。充电时，第一端口处的高压功率管M1、高压功率管M2和第二端口处的高压功率管M3、高压功率管M4均开启，当第一端口或第二端口温度过高时，芯片控制第一端口处的高压功率管M1、高压功率管M2或第二端口处的高压功率管M3、高压功率管M4关闭，电源别切断。即使使用的MOS 管的导通压降可以很低，但由于USB Type-C连接线的结构的对称性，需要满足无指向的两个方向的电流流向，因此每个端口均需采用双管控制才能确保过热时电源线上的电流被完全切断，同时保证控制芯片始终有电，因此采用该方案进行过热保护时必需同时使用4个高压功率管和2个热敏电阻，因而电压降依然会很大，损耗高，成本也较高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中的缺陷，现提供一种新颖的USB Type-C连接器过热保护电路，实现了连接器端子过热保护，简单可靠，易于集成，实用性高；不需要在V_BUS电源线上串联温控开关或自恢复保险丝，不会在V_BUS线上产生额外压降，效率高；不需要使用高压功率管等，电路成本低。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：