[实用新型]一种USB接口供电功耗检测与保护系统

说明书

技术领域

本实用新型属于USB存储及供电领域，具体涉及一种USB接口供电功耗检测与保护系统。

背景技术

随着USB接口被广泛使用，成为所有移动或手持设备的必备接口，通过USB接口为移动或手持设备供电，也成为必须的功能。当前广泛使用计算机，服务器，存储阵列等数字设备，基本都会支持USB外设，也可以利用自身的电源通过USB接口为其他便携式设备供电或充电。在对外设供电和充电过程中，实时监测USB接口输出的功率，不仅可以实时了解各个外设耗电情况，更好的调整充电电流，也可以对自身电路和外设做到保护，防止意外发生。

目前USB接口供电电路，基本只有简单低压侦测和保护功能，通过侦测USB接口的5V供电电压，当电压小于一定值后，系统会发出告警信息或者强制将输出切断从而做到保护功能。此种方式，只能进行简单低压侦测，精度低，而且不能监控电流和功率。

此为现有技术的不足，因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种USB接口供电功耗检测与保护系统，是非常有必要的。

发明内容

本实用新型的目的在于，针对上述现有的USB接口供电电路只有简单低压侦测和保护功能的缺陷，提供一种USB接口供电功耗检测与保护系统，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本实用新型给出以下技术方案：

一种USB接口供电功耗检测与保护系统，包括微控制器，微控制器连接有开关管、检测电阻和USB接口；

USB接口包括电源端、接地端、第一数据端和第二数据端；

开关管包括电源正端、电源负端和开关端；

开关管的开关端与微控制器连接,开关管的电源正端连接有USB内部5V供电电源，开关管的电源负端与检测电阻连接，检测电阻的另一端与USB接口的电源端连接，开关管的电源负端还连接有电压检测一端，USB接口的电源端还连接有电压检测二端；

电压检测一端、电压检测二端、USB接口的第一数据端和USB接口的第二数据端均与微控制器连接，USB接口的接地端接地；

微控制器通过电压检测一端和电压检测二端输入的检测电压，计算出输出电流和检测电阻的功耗，若微控制器判断电压、电流以及功耗正常情况下,USB内部5V供电电源提供USB接口的供电，经过打开的开关管，流到检测电阻，最后经过USB接口输出；若微控制器判断USB接口出现过压、欠压、过流或者超功耗，则微控制器发送信号关闭开关管，USB接口没有电压输出；若微控制器判断USB接口电压正常，电流正常，功耗超过限值持续约定时间，则发送信号关闭开关管，保持关闭状态设定时间段。

进一步地，微控制器包括USB数据接收模块、电压检测模块、电压检测模块连接有功耗计算模块，功耗计算模块连接有保护逻辑模块，保护逻辑模块连接有开关控制模块；

USB接口的第一数据端和USB接口的第二数据端均与USB数据接收模块连接；

电压检测一端和电压检测二端均与电压检测模块连接；

开关管的开关端与开关控制模块连接；

USB数据接收模块从USB接口的第一数据端和第二数据端接收和发送数据；电压检测模块从电压检测一端和电压检测二端获取检测电阻两端的电压，并将电压值转换为数字量，发送给功耗计算模块，功耗计算模块计算出流经检测电阻的电流值和USB接口的输出功耗，若电压检测一端电压为Vin1，电压检测二端电压为Vin2，检测电阻阻值为R，流经检测电阻的电流值为Ir=（Vin1-Vin2）/R，而该USB接口对外输出的电源功率为Pout=Vin2*Ir=Vin2*（Vin1-Vin2）/R，功耗计算模块将采集的值和计算出的值发送给保护逻辑模块；保护逻辑模块判断USB接口是否出现欠压、过压、过流以及超功耗，若出现，则发送关闭开关管信号给开关控制模块，开关控制模块控制开关管的打开和闭合；保护逻辑模块判断USB接口电压正常，电流正常时，功耗超过限值持续约定时间，则发送信号关闭开关管，保持关闭状态设定时间段。

进一步地，电压检测模块包括数据处理单元，数据处理单元连接有模数转换单元，模数转换单元连接有采样时间间隔设定单元；电压检测一端和电压检测二端均与模数转换单元连接；