本发明涉及电子，具体而言，涉及一种usb接口充放电电路保护及方法。
背景技术：
1、自带锂电池的终端设备都会有一个充放电接口，常规的设计会增加大电容、tvs管、缓冲电路、高耐压芯片等来增加浪涌、静电的防护性能。大部分时候这种方法都是有效的；但是由于现在消费者电子设备越来越多，每个电子设备都会自带不同的充电器，而且这些充电器参差不齐、电压标准不一致。消费者使用非原装充电器就有可能导致电压不匹配，或产生的浪涌电压过高导致保护失效，从而造成内部充电芯片烧毁。因此我们对此做出改进，提出一种usb接口充放电电路保护及方法。
技术实现思路
1、本发明的目的在于：针对目前存在的背景技术提出的问题。为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：一种usb接口充放电保护电路，包括控制模块，充电模块和放电模块，所述控制模块由mcu芯片以及外围电路组成，所述控制模块连接到usb接口的id引脚，所述控制模块连接充电模块和放电模块；所述控制模块用同一个信号chg_en来控制电路处于充电模式或放电模式；所述充电模式为chg_en低电平，所述放电模式为高电平，所述充电模块的输入部分和所述放电模块的输出端相连接。
2、作为本发明优选的技术方案，所述充电模块包括浪涌静电保护电路、mos管控制电路和过压保护电路。
3、作为本发明优选的技术方案，所述浪涌静电保护电路由c1和d1组成，外部输入的短时尖峰电压进入，尖峰电压会被电容c1和tvs二极管d1吸收。
4、作为本发明优选的技术方案，所述mos管控制电路由q1、q2、r5组成，当q2导通时q1导通；q2截止时r5使q1的栅极和源极电压相同使q1截止。
5、作为本发明优选的技术方案，所述过压保护电路由电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r6，电容c2，基准稳压源u1共同组成；所述电阻r1和电阻r2串联连接，并且其串联分压连接至u1的ref引脚，所述ref引脚为u1第一脚，所述电阻r1和所述电阻r2设定最高允许的充电电压；所述电阻r3连接至u1的第二脚，给u1供电的同时也是输出信号；所述电阻r4、所述电阻r6串联连接，将u1第二脚电压分压后控制三极管q2的导通与截止，进而控制mos管q1的导通与截止。
6、作为本发明优选的技术方案，所述电容c2进行充电缓启动，vusb电压的瞬间c2会让q2的基极保持时间t0的低电平，q2延迟t0后再导通，从而控制q1也是延迟t0导通。
7、作为本发明优选的技术方案，所述放电模块由mos管q4、mos管q5，三极管q6，电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11和电容c4构成；mos管q4和mos管q5背靠背连接，电阻r11是pptc电阻，电阻r9、电阻r10、c4、q6构成mos管q4和mos管q5的延迟驱动电路。
8、作为本发明优选的技术方案，三极管q2、三极管q3、三极管q6能替换为mos管；usb接口也能换成其他类型充电接口。
9、一种usb接口充放电电路的保护方法，包括以下步骤：
10、s1、控制模块已开机状态；
11、s1a、usb接口插入充电线，usb_id信号为高电平，则所述控制模块判断此时为充电状态；控制模块输出控制信号chg_en为低电平给充电和放电模块，此时充电模块处于工作状态，放电模块处于禁止工作状态，系统处于充电状态进行充电；
12、s1b、usb接口插入otg外设，所述otg外设包括手机，此时usb_id信号为低电平，则所述控制模块判断此时为放电状态；控制模块输出控制信号chg_en为高电平给充电和放电模块，此时充电模块处于禁止工作状态，放电模块处于工作状态；此时系统处于对外放电状态，给外设包括手机充电；
13、s2、控制模块未开机状态；
14、s2a、usb接口插入充电线，usb_id信号为高电平；由于控制模块未工作chg_en保持低电平，因此充电模块工作，放电模块禁止工作；系统处于充电状态并且会进行激活控制模块；
15、s2b、usb接口插入otg外设包括手机，usb_id信号为低电平；由于控制模块未工作，放电模块是禁止工作，且不能激活控制模块，电路处于关机状态。
16、作为本发明优选的技术方案，所述充电模式状态chg_en信号拉低，q6截止，从而q4和q5截止；放电功能禁止，并且vusb上电压也不会进入到vcc5v；控制模块识别到电路处于放电模式，拉高chg_en信号；此时充电模块中的q3会瞬间导通，从而将q2截止，q1也因此截止，充电电路立即关闭；放电电路中r10和c4让che_en拉高之后等待时间t1才会q6导通，让mos管q4、q5同时导通，电路进入放电模式。
17、与现有技术相比，本发明的有益效果：在本发明的方案中：
18、通过电阻r1、r2、r3、r4、r6，电容c2，基准稳压源u1共同组成过压保护电路。电阻r1和r2串联连接，并且其串联分压连接至u1的ref引脚(u1第一脚)，r1和r2可以设定最高允许的充电电压。电阻r3连接至u1的第二脚，给u1供电的同时也是输出信号。电阻r4、r6串联连接，可将u1第二脚电压分压后控制三极管q2的导通与截止，进而控制mos管q1的导通与截止。电容c2可以实现充电缓启动功能，即vusb电压有效的瞬间c2会让q2的基极保持时间t0的低电平，让q2延迟t0后再导通，从而控制q1也是延迟t0导通，这样能防止u1本身工作延迟而导致q1有瞬时导通的情况。
19、当充电电压vusb在设定范围内，u1 ref引脚电压也在正常范围内，此时u1第二脚输出电压比较高并且经过电阻r4、r6分压之后以让q2导通，进而mos管q1导通，系统可以充电。当充电电压vusb高于预设范围时，u1 ref引脚电压也会偏高，此时u1第二脚就会输出电压偏低并且经过电阻r4、r6分压之后不足以让q2导通，进而mos管q1也是截止，系统禁止充电。因此实现了过压保护功能；
20、放电模块由mos管q4、q5，三极管q6，电阻r8、r9、r10、r1 1和电容c4构成。q4和q5背靠背连接，可以防止系统开机后不受控的进入充电模式。r11是pptc电阻，可以限制放电电流。r9、r10、c4、q6构成mos管q4和q5的延迟驱动电路。
21、当系统处于充电模式时chg_en信号是拉低的，因此q6截止，从而q4和q5截止。放电功能禁止，并且vusb上电压也不会进入到vcc5v。
22、当控制模块识别到系统要处于放电模式，则会拉高chg_en信号。此时充电模块中的q3会瞬间导通，从而将q2截止，q1也因此截止，充电电路立即关闭。放电电路中r10和c4让che_en拉高之后等待时间t1才会q6导通，从而让mos管q4、q5同时导通，系统进入放电模式。
23、另外调节r10、c4的参数可以调节时间t1大小，确保系统进入放电模式前充电mos管q1彻底关闭，避免系统充放电混乱，实现usb充放电接口的抗浪涌、静电以及过压保护，有效防止消费者使用非原装充电器就有可能导致电压不匹配，防止产生的浪涌电压过高导致保护失效，从而防止造成内部充电芯片烧毁。
1.一种usb接口充放电保护电路，其特征在于，包括控制模块，充电模块和放电模块，所述控制模块由mcu芯片以及外围电路组成，所述控制模块连接到usb接口的id引脚，所述控制模块连接充电模块和放电模块；
2.根据权利要求1所述的一种usb接口充放电保护电路，其特征在于，所述充电模块包括浪涌静电保护电路、mos管控制电路和过压保护电路。
3.根据权利要求2所述的一种usb接口充放电保护电路，其特征在于，所述浪涌静电保护电路由c1和d1组成，外部输入的短时尖峰电压进入，尖峰电压会被电容c1和tvs二极管d1吸收。
4.根据权利要求2所述的一种usb接口充放电保护电路，其特征在于，所述mos管控制电路由q1、q2、r5组成，当q2导通时q1导通；q2截止时r5使q1的栅极和源极电压相同使q1截止。
5.根据权利要求2所述的一种usb接口充放电保护电路，其特征在于，所述过压保护电路由电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r6，电容c2，基准稳压源u1共同组成；所述电阻r1和电阻r2串联连接，并且其串联分压连接至u1的ref引脚，所述ref引脚为u1第一脚，所述电阻r1和所述电阻r2设定最高允许的充电电压；所述电阻r3连接至u1的第二脚，给u1供电的同时也是输出信号；所述电阻r4、所述电阻r6串联连接，将u1第二脚电压分压后控制三极管q2的导通与截止，进而控制mos管q1的导通与截止。
6.根据权利要求5所述的一种usb接口充放电保护电路，其特征在于，所述电容c2进行充电缓启动，vusb电压的瞬间c2会让q2的基极保持时间t0的低电平，q2延迟t0后再导通，从而控制q1也是延迟t0导通。
7.根据权利要求6所述的一种usb接口充放电保护电路，其特征在于，所述放电模块由mos管q4、mos管q5，三极管q6，电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11和电容c4构成；mos管q4和mos管q5背靠背连接，电阻r11是pptc电阻，电阻r9、电阻r10、c4、q6构成mos管q4和mos管q5的延迟驱动电路。
8.根据权利要求7所述的一种usb接口充放电保护电路，其特征在于，三极管q2、三极管q3、三极管q6能替换为mos管；usb接口也能换成其他类型充电接口。
9.一种usb接口充放电电路的保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求8所述的一种usb接口充放电电路保护方法，其特征在于，所述充电模式状态chg_en信号拉低，q6截止，从而q4和q5截止；放电功能禁止，并且vusb上电压也不会进入到vcc5v；控制模块识别到电路处于放电模式，拉高chg_en信号；此时充电模块中的q3会瞬间导通，从而将q2截止，q1也因此截止，充电电路立即关闭；放电电路中r10和c4让che_en拉高之后等待时间t1才会q6导通，让mos管q4、q5同时导通，电路进入放电模式。
