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特許6860153回線保護回路、方法及び給電ケーブル

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6860153

(24)【登録日】2021年3月30日

(45)【発行日】2021年4月14日

(54)【発明の名称】回線保護回路、方法及び給電ケーブル

(51)【国際特許分類】

H02H 7/00 20060101AFI20210405BHJP

H02J 7/00 20060101ALI20210405BHJP

H02H 3/08 20060101ALI20210405BHJP

H02H 3/087 20060101ALI20210405BHJP

H02H 9/02 20060101ALI20210405BHJP

H01B 7/00 20060101ALI20210405BHJP

【ＦＩ】

H02H7/00 F

H02J7/00 301B

H02J7/00 S

H02H3/08 A

H02H3/087

H02H9/02 B

H01B7/00 306

【請求項の数】27

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2019-534925(P2019-534925)

(86)(22)【出願日】2017年11月13日

(65)【公表番号】特表2020-504993(P2020-504993A)

(43)【公表日】2020年2月13日

(86)【国際出願番号】CN2017110748

(87)【国際公開番号】WO2018126790

(87)【国際公開日】20180712

【審査請求日】2019年6月26日

(31)【優先権主張番号】201710011306.0

(32)【優先日】2017年1月6日

(33)【優先権主張国】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】511151662

【氏名又は名称】中興通訊股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＺＴＥＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】100166729

【弁理士】

【氏名又は名称】武田幸子

(72)【発明者】

【氏名】ゴンヨン

【審査官】坂東博司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６−０４５７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０４−００２４８０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００５６５８８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０３１５７５２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０５−０６４３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３−１０９６７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６−５２７８７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１９７５００（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１０４９４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１７０６５３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０２４３７５４９（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０４２０１６４７（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｈ７／００

Ｈ０１Ｂ７／００

Ｈ０２Ｈ３／０８

Ｈ０２Ｈ３／０８７

Ｈ０２Ｈ９／０２

Ｈ０２Ｊ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

給電ケーブルの温度保護デバイスである回線保護回路であって、
第１の保護監視回路と、第１のスイッチ回路と、自己インピーダンスが給電ケーブルにおける温度変化に応じて変化する温度保護デバイスである自己回復保護回路と、第２のスイッチ回路と、第２の保護監視回路とを含み、
前記第１の保護監視回路は、前記自己回復保護回路の両端の第１の電圧差を取得し、前記第１の電圧差が第１の所定保護電圧差閾値を超えた場合、前記第１のスイッチ回路に第１のオフ信号を出力するために用いられ、
前記第１のスイッチ回路は、前記第１のオフ信号を受信すると、電源の出力電流をオフするために用いられ、
前記第２の保護監視回路は、前記自己回復保護回路の両端の第２の電圧差を取得し、前記第２の電圧差が第２の所定保護電圧差閾値を超えた場合、前記第２のスイッチ回路に第２のオフ信号を入力するために用いられ、
前記第２のスイッチ回路は、前記第２のオフ信号を受信すると、前記電源の出力電流をオフするために用いられ、
前記第１のスイッチ回路の出力端は、前記自己回復保護回路の入力端に接続され、前記第１の保護監視回路の２つの検出端は、前記自己回復保護回路の入力端と出力端にそれぞれ接続され、前記第１の保護監視回路の制御出力端は、前記第１のスイッチ回路の第１のスイッチ制御端に接続され、
第２のスイッチ回路の出力端は、前記自己回復保護回路の入力端に接続され、前記第２の保護監視回路の２つの検出端は、前記自己回復保護回路の入力端と出力端にそれぞれ接続され、前記第２の保護監視回路の制御出力端は、前記第２のスイッチ回路の第１のスイッチ制御端に接続されることを特徴とする回線保護回路。

【請求項2】

第１の通電検出回路をさらに含み、
前記第１の通電検出回路は、電源の通電状態を検出し、前記電源が通電されると、前記第１のスイッチ回路に第１のオン信号を出力するために用いられ、
前記第１のスイッチ回路は、さらに、前記第１のオン信号に応じて、前記電源の出力電流をオンするために用いられる請求項１に記載の回線保護回路。

【請求項3】

第２の通電検出回路をさらに含み、
前記第２の通電検出回路は、電源の通電状態を検出し、前記電源が通電されると、前記第２のスイッチ回路に第２のオン信号を出力するために用いられ、
前記第２のスイッチ回路は、さらに、前記第２のオン信号に応じて、前記電源の出力電流をオンするために用いられる請求項１に記載の回線保護回路。

【請求項4】

前記回線保護回路は２つあり、同方向または逆方向に並列に設けられている請求項１又は２に記載の回線保護回路。

【請求項5】

前記２つの回線保護回路のうち一方の回線保護回路は、単方向に導通される通路に置き換えられている請求項４に記載の回線保護回路。

【請求項6】

前記自己回復保護回路は、被保護回路の発熱部位に設けられている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回線保護回路。

【請求項7】

前記第１の保護監視回路は、前記自己回復保護回路と同方向に並列に設けられた１つ以上のＰＮ接合半導体素子を含み、
前記ＰＮ接合半導体素子の導通電圧降下を第１の所定保護電圧差閾値とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回線保護回路。

【請求項8】

前記第２の保護監視回路は、前記自己回復保護回路と同方向に並列に設けられた１つ以上のＰＮ接合半導体素子を含み、
前記ＰＮ接合半導体素子の導通電圧降下を第２の所定保護電圧差閾値とする請求項１又は３に記載の回線保護回路。

【請求項9】

請求項1に記載の回線保護回路に用いられる回線保護方法であって、
給電ケーブルにおける温度変化に応じてインピーダンスが変化する温度保護デバイスである自己回復保護回路の両端の第１の電圧差を取得するステップと、
前記第１の電圧差が所定の第１の保護電圧差閾値を超えると、第１のオフ信号を送信して、電源の出力電流をオフするステップとを含む回線保護方法。

【請求項10】

前記自己回復保護回路の両端の第２の電圧差を取得するステップと、
前記第２の電圧差が所定の第２の保護電圧差閾値を超えると、第２のオフ信号を送信して、前記電源の出力電流をオフするステップと、をさらに含む請求項９に記載の回線保護方法。

【請求項11】

給電ケーブルの温度保護デバイスである回線保護回路であって、
自己インピーダンスが給電ケーブルにおける温度変化に応じて変化する温度保護デバイスである自己回復保護回路と、
前記自己回復保護回路の両端の第１の電圧差を取得し、前記第１の電圧差が第１の所定保護電圧差閾値を超えた場合、第１のスイッチ回路に第１のオフ信号を出力する第１の保護監視回路と、
前記第１のオフ信号を受信すると、電源の出力電流をオフする前記第１のスイッチ回路と、
前記自己回復保護回路の両端の第２の電圧差を取得し、前記第２の電圧差が第２の所定保護電圧差閾値を超えた場合、第２のスイッチ回路に第２のオフ信号を入力する第２の保護監視回路と、
前記第２のオフ信号を受信すると、前記電源の出力電流をオフする第２のスイッチ回路とを含み、
前記第１のスイッチ回路の一端は、前記自己回復保護回路の一端に接続され、
前記第１の保護監視回路の２つの検出端は、それぞれ、前記自己回復保護回路の両端に接続され、
前記第１の保護監視回路の制御出力端は、前記第１のスイッチ回路の第１のスイッチ制御端に接続され、
前記第２のスイッチ回路の一端は、前記自己回復保護回路の一端に接続され、
前記第２の保護監視回路の２つの検出端は、それぞれ、前記自己回復保護回路の両端に接続され、
前記第２の保護監視回路の制御出力端は、前記第２のスイッチ回路の第１のスイッチ制御端に接続されていることを特徴とする回線保護回路。

【請求項12】

前記電源の通電状態を検出し、前記電源が通電されると、前記電源の出力電流をオンすることを指示する第１のオン信号を前記第１のスイッチ回路へ出力する第１の通電検出回路をさらに含み、
前記第１の通電検出回路の通電検出端は、電源の出力端に接続され、
前記第１の通電検出回路の導通制御端は、前記第１のスイッチ回路の第２のスイッチ制御端に接続されている請求項１１に記載の回線保護回路。

【請求項13】

前記電源の通電状態を検出し、前記電源が通電されると、前記電源の出力電流をオンすることを指示する第２のオン信号を前記第１のスイッチ回路へ出力する第２の通電検出回路をさらに含み、
前記第２の通電検出回路の通電検出端は、電源出力端に接続され、
前記第２の通電検出回路の導通制御端は、前記第２のスイッチ回路の第２のスイッチ制御端に接続されている請求項１１に記載の回線保護回路。

【請求項14】

前記回線保護回路は２つあり、同方向または逆方向に並列に設けられている請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の回線保護回路。

【請求項15】

前記２つの回線保護回路のうち一方の回線保護回路は、単方向に導通される通路に置き換えられている請求項１４に記載の回線保護回路。

【請求項16】

前記自己回復保護回路は、被保護回路の発熱部位に設けられている請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の回線保護回路。

【請求項17】

前記第１の保護監視回路は、前記自己回復保護回路と同方向に並列に設けられた１つ以上のＰＮ接合半導体素子を含み、
前記ＰＮ接合半導体素子の導通電圧降下を第１の所定保護電圧差閾値とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の回線保護回路。

【請求項18】

前記第１のスイッチ回路は、第１の電界効果型（ＭＯＳ）チューブと、第１のトランジスタと、第１のインピーダンスとを含み、
前記第１のＭＯＳチューブのゲートは、第１のトランジスタのコレクタに接続されて第２の制御端とされ、
第１のトランジスタのベースは、第１のインピーダンスの一端に接続されて前記第１のスイッチ回路の第１スイッチ制御端とされ、
第１のトランジスタのエミッタは、第１インピーダンスの他端に接続されて接地されている請求項１２に記載の回線保護回路。

【請求項19】

前記第１のＭＯＳチューブは、Ｐチャネル電界効果トランジスタであり、
前記第１のＭＯＳチューブのゲートには、さらに、ノンゲートが設けられており、
前記第１のトランジスタは、ＮＰＮトランジスタである請求項１８に記載の回線保護回路。

【請求項20】

前記第１の通電検出回路は、一端が第１のＭＯＳチューブのソースに接続され、他端が第１のＭＯＳチューブのゲートに接続されている第２のインピーダンスを含む請求項１８に記載の回線保護回路。

【請求項21】

前記第２の保護監視回路は、前記自己回復保護回路と同方向に並列された１つ以上のＰＮ接合半導体素子を含み、
前記ＰＮ接合半導体素子の導通電圧降下を第２の所定保護電圧差閾値とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の回線保護回路。

【請求項22】

前記第２のスイッチ回路は、第２のＭＯＳチューブと、第２のトランジスタと、第３のインピーダンスとを含み、
前記第２のＭＯＳチューブのソースは、前記第２のスイッチ回路の入力端子であり、
第２のＭＯＳチューブのゲートは、第２のトランジスタのコレクタに接続されて第２の制御端とされ、
第２のトランジスタのベースは、第３のインピーダンスの一端に接続されて前記第２のスイッチ回路の第１のスイッチ制御端とされ、
第２のトランジスタのエミッタは、第３のインピーダンスの他端に接続されて接地され、前記第２のＭＯＳチューブのドレインは、前記第１のスイッチ回路の出力端に接続されている請求項１３に記載の回線保護回路。

【請求項23】

前記第２のＭＯＳチューブは、Ｐチャネル電界効果トランジスタであり、
前記第２のＭＯＳチューブのゲートには、さらに、ノンゲートが設けられており、
前記第２のトランジスタは、ＮＰＮトランジスタである請求項２２に記載の回線保護回路。

【請求項24】

前記第２の通電検出回路は、一端が第２のＭＯＳチューブのソースに接続され、他端が第２のＭＯＳチューブのゲートに接続されている第４のインピーダンスを含む請求項２３に記載の回線保護回路。

【請求項25】

給電ケーブルであって、
コネクタ部材を介して給電装置又は受電装置と接続され、
前記給電ケーブルは、請求項１１乃至２４のいずれか１項に記載の回線保護回路を含む給電ケーブル。

【請求項26】

前記回線保護回路は、前記給電ケーブルと前記コネクタ部材との接続位置に設けられている請求項２５に記載の給電ケーブル。

【請求項27】

前記回線保護回路は、給電ケーブルの両端と前記コネクタ部材との接続位置にそれぞれ設けられている請求項２６に記載の給電ケーブル。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の交差引用】

【0001】

本出願は、出願番号が２０１７１００１１３０６．０であり、出願日が２０１７年０１月０６日である中国専利出願に基づいて提出し、当該中国専利出願の優先権を主張する。この中国専利出願の全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【技術分野】

【0002】

本出願は給電回線安全保護技術に関し、特に、回線保護回路、方法及び給電ケーブルに関する。

【背景技術】

【0003】

技術の発展に伴い、携帯端末は、すでにユーザが日常的に頻繁に使用する設備になっており、端末の消費電力速度がますます速くなってしまい、端末のバッテリーへの充電もますます頻繁になっている。ユーザの体験を向上させ、充電時間を短縮するために、急速充電は携帯端末のサポートに必ず必要な技術である。現在、主流の急速充電の本質は充電器の出力電力を増大させ、電池の充電曲線範囲で充電電流を増大させることである。充電中、多くの携帯電話の利用者は、充電器の出力端子のコネクタが携帯電話の充電時に微小短絡が発生した後、コネクタが溶けてしまうという安全問題に遭遇した。特に、現在の携帯端末に汎用されているＭｉｃｒｏＵＳＢやＴＹＰＥＣコネクタは、構造寸法の制限やインターフェイスの開放により、ユーザの使用中に、プラグとコンセントが斜めに挿抜されて破損したり、プラグが強く折り曲げられて折れてしまったり、あるいは、異物が入って大量の導電液体と金属粉末を形成したりして、充電器ケーブルがコンセント内部で微小短絡を発生する。微小短絡は、充電器短絡保護条件に達しないため、充電器は電力を出力し続け、コネクタ内部で熱に変換されるか、あるいは、挿抜数の増加に伴い、プラグとコンセントの金メッキ端子（電極金具）表面が酸化して接触インピーダンスが大きくなり、充電の過程で発熱し、特に、電流の増大が深刻になってしまうため、データケーブルや充電器のプラグや携帯電話のインターフェイスが熱で溶け、煙が出たり、発火したりするなどの安全事故が発生する。

【0004】

一部の技術案では、データ線や充電ケーブルのプラグに近い位置にある充電回路の電源コードにサーミスタを取り付けることで、コネクタ内部がある程度発熱すると、サーミスタは環境温度の影響を受けてそのインピーダンス値が変化し、これにより、サーミスタを通過する電源コード上のインピーダンス値を変化させ、それに伴ってコネクタを通過する電流を低下させる。しかし、電流を下げると、同様に、コネクタの発熱箇所の発熱が弱まり、温度が下がり、サーミスタが再び正常な状態に戻り、上記の過程が循環的に往復されても知覚されにくくなる。また、現在のサーミスタ等の復元性のある保護デバイスは、有効使用回数が限られており、安全上の懸念がある数回の充電過程の後に、ケーブルに対する保護手段を無効にしてしまうことがある。

【0005】

そのため、いかに、安全上の問題が発生した場合に電源を遮断することができ、かつ電源を循環的に往復遮断することを避け、給電の安全性を向上させるかが急務の課題になっている。

【発明の概要】

【0006】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、電源を循環的に往復遮断することを避け、給電の安全性を向上させることができる回線保護回路、方法及び給電ケーブルを提供することを目的とする。

【0007】

上記目的を達成するために、本願の技術案は、以下のように実現される。

【0008】

本出願の実施形態は、第１の保護監視回路と、第１のスイッチ回路と、自己インピーダンスが温度変化に応じて変化する自己回復保護回路とを含む回線保護回路を提供する。

【0009】

前記第１の保護監視回路は、前記自己回復保護回路の両端の第１の電圧差を取得し、前記第１の電圧差が第１の所定保護電圧差閾値を超えた場合、前記第１のスイッチ回路に第１のオフ信号を出力するために用いられる。

【0010】

前記第１のスイッチ回路は、前記第１のオフ信号を受信すると、電源の出力電流をオフするために用いられる。

【0011】

上記の技術案において、前記回路は、第２のスイッチ回路と、第２の保護監視回路とをさらに含む。

【0012】

前記第２の保護監視回路は、前記自己回復保護回路の両端の第２の電圧差を取得し、前記第２の電圧差が第２の所定保護電圧差閾値を超えた場合、前記第２のスイッチ回路に第２のオフ信号を入力するために用いられる。

【0013】

前記第２のスイッチ回路は、前記第２のオフ信号を受信すると、前記電源の出力電流をオフするために用いられる。

【0014】

上記の技術案において、前記回路は、前記第１の通電検出回路をさらに含む。

【0015】

前記第１の通電検出回路は、電源の通電状態を検出し、前記電源が通電されると、前記第１のスイッチ回路に第１のオン信号を出力するために用いられる。

【0016】

前記第１のスイッチ回路は、さらに、前記第１のオン信号に応じて、前記電源の出力電流をオンするために用いられる。

【0017】

上記の技術案において、前記回路は、前記第２の通電検出回路をさらに含む。

【0018】

前記第２の通電検出回路は、電源の通電状態を検出し、前記電源が通電されると、前記第２のスイッチ回路に第２のオン信号を出力するために用いられる。

【0019】

前記第２のスイッチ回路は、さらに、前記第２のオン信号に応じて、前記電源の出力電流をオンするために用いられる。

【0020】

上記の技術案において、前記回線保護回路は２つあり、同方向または逆方向に並列に設けられている。

【0021】

上記の技術案において、前記２つの回線保護回路のうち一方の回線保護回路は、単方向に導通される通路に置き換えられている。

【0022】

上記の技術案において、前記自己回復保護回路は、被保護回路の発熱部位に設けられている。

【0023】

上記の技術案において、前記第１の保護監視回路は、前記自己回復保護回路と同方向に並列に設けられた１つ以上のＰＮ接合半導体素子を含み、前記ＰＮ接合半導体素子の導通電圧降下を第１の所定保護電圧差閾値とする。

【0024】

上記の技術案において、前記自己回復保護回路と同方向に並列に設けられた１つ以上のＰＮ接合半導体素子を含み、前記ＰＮ接合半導体素子の導通電圧降下を第２の所定保護電圧差閾値とする。

【0025】

本出願の実施形態は、さらに、以下のステップを含む回線保護方法を提供する。

【0026】

温度変化に応じてインピーダンスが変化する自己回復保護回路の両端の第１の電圧差を取得する。

【0027】

前記第１の電圧差が所定の第１の保護電圧差閾値を超えると、第１のオフ信号を送信して、前記電源の出力電流をオフする。

【0028】

上記の技術案において、前記方法は、さらに、以下のステップを含む。

【0029】

前記自己復保護回路の両端の第２の電圧差を取得する。

【0030】

前記第２の電圧差が所定の第２の保護電圧差閾値を超えると、第２のオフ信号を送信して、前記電源の出力電流をオフする。

【0031】

本出願の実施形態は、さらに、回線保護回路を提供し、前記回路は、

【0032】

自己インピーダンスが温度変化に応じて変化する自己回復保護回路と、

【0033】

前記自己回復保護回路の両端の第１の電圧差を取得し、前記第１の電圧差が第１の所定保護電圧差閾値を超えた場合、第１のスイッチ回路に第１のオフ信号を出力する第１の保護監視回路と、

【0034】

前記第１のオフ信号を受信すると、電源の出力電流をオフする前記第１のスイッチ回路と、を含む。

【0035】

前記第１のスイッチ回路の一端は、前記自己回復保護回路の一端に接続され、前記第１の保護監視回路の２つの検出端は、それぞれ、前記自己回復保護回路の両端に接続され、前記第１の保護監視回路の制御出力端は、前記第１のスイッチ回路の第１のスイッチ制御端に接続されている。

【0036】

上記の技術案において、前記回路は、

【0037】

前記自己復保護回路の両端の第２の電圧差を取得し、前記第２の電圧差が第２の所定保護電圧差閾値を超えた場合、第２のスイッチ回路に第２のオフ信号を入力する第２の保護監視回路と、

【0038】

前記第２のオフ信号を受信すると、前記電源の出力電流をオフする第２のスイッチ回路とを、さらに、含む。

【0039】

前記第２のスイッチ回路の一端は、前記自己回復保護回路の一端に接続され、前記第２の保護監視回路の２つの検出端は、それぞれ、前記自己回復保護回路の両端に接続され、前記第２の保護監視回路の制御出力端は、前記第２のスイッチ回路の第１のスイッチ制御端に接続されている。

【0040】

上記の技術案において、前記回路は、

【0041】

前記電源の通電状態を検出し、前記電源が通電されると、前記電源の出力電流をオンすることを指示する第１のオン信号を前記第１のスイッチ回路へ出力する第１の通電検出回路をさらに含む。

【0042】

前記第１の通電検出回路の通電検出端は、電源の出力端に接続され、前記第１の通電検出回路の導通制御端は、前記第１のスイッチ回路の第２のスイッチ制御端に接続されている。

【0043】

上記の技術案において、前記回路は、

【0044】

前記電源の通電状態を検出し、前記電源が通電されると、前記電源の出力電流をオンすることを指示する第２のオン信号を前記第１のスイッチ回路へ出力する第２の通電検出回路をさらに含む。

【0045】

前記第２の通電検出回路の通電検出端は、電源出力端に接続され、前記第２の通電検出回路の導通制御端は、前記第２のスイッチ回路の第２のスイッチ制御端に接続されている。

【0046】

上記の技術案において、前記回線保護回路は２つあり、同方向または逆方向に並列に設けられている。

【0047】

上記の技術案において、前記２つの回線保護回路のうち一方の回線保護回路は、単方向に導通される通路に置き換えられている。

【0048】

上記の技術案において、前記自己回復保護回路は、被保護回路の発熱部位に設けられている。

【0049】

上記の技術案において、前記第１の保護監視回路は、前記自己回復保護回路と同方向に並列に設けられた１つ以上のＰＮ接合半導体素子を含む。

【0050】

前記ＰＮ接合半導体素子の導通電圧降下を第１の所定保護電圧差閾値とする。

【0051】

上記の技術案において、前記第１のスイッチ回路は、第１の電界効果型（ＭＯＳ）チューブと、第１のトランジスタと、第１のインピーダンスとを含み、前記第１のＭＯＳチューブのゲートは、第１のトランジスタのコレクタに接続されて第２の制御端とされ、第１のトランジスタのベースは、第１のインピーダンスの一端に接続されて前記第１のスイッチ回路の第１スイッチ制御端とされ、第１のトランジスタのエミッタは、第１インピーダンスの他端に接続されて接地されている。

【0052】

上記の技術案において、前記第１のＭＯＳチューブは、Ｐチャネル電界効果トランジスタであり、前記第１のＭＯＳチューブのゲートには、さらに、ノンゲートが設けられていおり、前記第１のトランジスタは、ＮＰＮトランジスタである。

【0053】

上記の技術案において、前記第１の通電検出回路は、一端が第１のＭＯＳチューブのソースに接続され、他端が第１のＭＯＳチューブのゲートに接続されている第２のインピーダンスを含む。

【0054】

上記の技術案において、前記第２の保護監視回路は、前記自己回復保護回路と同方向に並列された１つ以上のＰＮ接合半導体素子を含む。

【0055】

前記ＰＮ接合半導体素子の導通電圧降下を第２の所定保護電圧差閾値とする。

【0056】

上記の技術案において、前記第２のスイッチ回路は、第２のＭＯＳチューブと、第２のトランジスタと、第３のインピーダンスとを含み、前記第２のＭＯＳチューブのソースは、前記第２のスイッチ回路の入力端子であり、第２のＭＯＳチューブのゲートは、第２のトランジスタのコレクタにに接続されて第２の制御端とされ、第２のトランジスタのベースは、第３のインピーダンスの一端に接続されて前記第２のスイッチ回路１６の第１のスイッチ制御端とされ、第２のトランジスタのエミッタは、第３のインピーダンスの他端に接続されて接地され、前記第２のＭＯＳチューブのドレインは、前記第１のスイッチ回路の出力端に接続されている。

【0057】

上記の技術案において、前記第２のＭＯＳチューブは、Ｐチャネル電界効果トランジスタであり、前記第２のＭＯＳチューブのゲートには、さらに、ノンゲートが設けられており、前記第２のトランジスタは、ＮＰＮトランジスタである。

【0058】

上記の技術案において、前記第２の通電検出回路は、一端が第２のＭＯＳチューブのソースに接続され、他端が第２のＭＯＳチューブのゲートに接続されている第４のインピーダンスを含む。

【0059】

本出願の実施形態は、さらに、給電ケーブルを提供する。前記給電ケーブルは、コネクタ部材を介して給電装置又は受電装置と接続され、上記の技術案のいずれかに記載の回線保護回路を含む。

【0060】

上記の技術案において、前記回線保護回路は、前記給電ケーブルと前記コネクタ部材との接続位置に設けられている。

【0061】

上記の技術案において、給電ケーブルの両端と前記コネクタ部材との接続位置にそれぞれ設けられている。

【0062】

本願の実施形態が提供する回線保護回路、方法及び給電ケーブルは、回線に自己インピーダンスが温度変化に応じて変化する自己回復保護回路が設置されており、前記第１の保護監視回路は、前記自己回復保護回路の両端の第１の電圧差を取得し、前記第１の電圧差が第１の所定保護電圧差閾値を超えた場合、前記第１のスイッチ回路に第１のオフ信号を出力し、前記第１のスイッチ回路は、前記第１のオフ信号を受信すると、電源出力の電流をオフする。このように、安全事故が発生する可能性がある場合に電源を遮断するとともに、電源を循環的に往復的に遮断することを回避でき、給電安全性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0063】

【図1】図１は、本願の実施形態の回線保護回路の構成を模式的に示す図である。

【0064】

【図2】図２は、本願の実施形態の双方向電流回線保護回路の構成を模式的に示す図である。

【0065】

【図3】図３は、本願の実施形態の自己回復保護回路を共用する双方向電流回線保護回路の構成を模式的に示す図である。

【0066】

【図4】図４は、本願の実施形態の簡略化された双方向電流回線保護回路の構成を模式的に示す図である。

【0067】

【図5】図５は、本願の実施形態の回線保護回路と接触インピーダンス検出を組み合わせた構成を模式的に示す図である。

【0068】

【図6】図６は、本願の実施形態の回線保護回路の回線例を模式的に示す図である。

【0069】

【図7】図７は、本願の実施形態の回線保護方法のフローチャートの模式図である。

【0070】

【図8】図８は、本願の実施形態の電源ケーブルにおける回線保護回路の配置位置を模式的に示す図である。

【0071】

【図9】図９は、本願の実施形態の給電ケーブルにおける両端コネクタ回線保護回路の配置を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0072】

本願の実施例において、回線に自己インピーダンスが温度変化に応じて変化する自己回復保護回路を設置し、前記第１の保護監視回路によって前記自己回復保護回路の両端の第１の電圧差を取得し、前記第１の電圧差が第１の所定保護電圧差閾値を超えた場合、前記第１のスイッチ回路に第１のオフ信号を出力し、前記第１のスイッチ回路は、前記第１のオフ信号を受信すると、電源出力の電流をオフする。

【0073】

以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明する。

【0074】

本願の実施形態に係る回線保護回路は、図１に示すように、第１の保護監視回路１２と、第１のスイッチ回路１３と、自己インピーダンスが温度変化に応じて変化する自己回復保護回路１１とを備えている。

【0075】

ここでは、充電電源から端末への充電時に使用されるＵＳＢケーブル等の電源ケーブルを例に本発明の実施形態を説明する。前記回線保護回路は、前記電源ケーブルの電源コード、例えばＵＳＢケーブルの５Ｖ電源コードに設けることができる。前記自己回復保護回路１１は、自己インピーダンスが温度変化に応じて変化するものであり、温度上昇に応じて自己インピーダンスが高くなるものであってもよいし、温度が所定温度に達するとオフして高インピーダンス状態になり、温度が正常温度に回復すると低インピーダンス状態に復帰するものであってもよい。

【0076】

自己回復保護回路１１は、例えば、ＵＳＢコネクタのピン、すなわち、端末の充電インターフェースの電源ピンのような、電源コードの両端におけるコネクタに近い位置に配置することができる。自己回復保護回路１１は、温度が正常に動作している範囲では、電流が流れ、且つ電圧降下が大きくならないように、非常に低いインピーダンスを示す。コネクタに異物が入ったり、コネクタ内部の挿抜による物理的損傷によって、電源経路と他の電気経路とに微小短絡が発生して、充電電源が端末に給電する時に微小短絡により発熱する。あるいは、コネクタのコンセントとプラグが長期に挿抜されることにより、金メッキ端子（電極金具）表面の金属が酸化し、大きな接触インピーダンスが発生し、コネクタが接触インピーダンスにより発熱する。前記自己回復保護回路１１は、コネクタ内の温度の上昇によりインピーダンスの上昇を引き起こす。例えば、コネクタ温度が停電または故障により安全温度範囲に戻った場合、自己回復保護回路は正常動作状態のインピーダンスに戻る。自己回復保護回路１１は、電流通過後のコネクタの温度変化をより迅速に感知するために、コネクタの電源ピンの金メッキ端子（電極金具）に近い位置に配置される。

【0077】

前記自己回復保護回路１１は、正の温度係数（ＰＴＣ、ＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）のサーミスタやブレーカー（Ｂｒｅａｋｅｒ）などの温度保護デバイスを採用することができる。図１に示すように、第１の流向電流は、第１のスイッチ回路１３及び自己回復保護回路１１を経た後、コネクタの電源ピンを介して端末に供電される。前記第１のスイッチ回路１３の入力端が第１の流向電流が属する電源の出力端に接続され、第１のスイッチ回路１３の出力端が前記自己回復保護回路１１の入力端に接続され、前記第１の保護監視回路１２の２つの検出端が前記自己回復保護回路１１の入力端と出力端にそれぞれ接続され、前記第１の保護監視回路１２の制御出力端が前記第１のスイッチ回路１３の第１のスイッチ制御端に接続され、前記自己回復保護回路１１の出力端がコネクタの電源ピンに接続されて電流を出力する。前記自己回復保護回路１１が電源出力端に接続され、前記第１の保護監視回路１２の２つの検出端が前記自己回復保護回路の入力端と出力端にそれぞれ接続され、前記第１のスイッチ回路１３の入力端が自己回復保護電気１１の出力端に接続され、前記第１の保護監視回路１２の制御出力端が前記第１のスイッチ回路１３の第１のスイッチ制御端に接続され、前記第１のスイッチ回路１３の出力端がコネクタの電源ピンに接続されて電流を出力してもよい。

【0078】

通常、充電電源には商用電源等の外部電源が接続されており、充電電源は充電電流を出力する。この場合、電源コードにおける電力供給は、充電電源がゼロから一定の電圧値への上昇過程、例えば０Ｖから５Ｖへの変化を示す通電過程を経る。充電電流は、第１のスイッチ回路１３、自己回復保護回路１１及びコネクタの電源ピンを介して、電源を端末へ出力することができる。

【0079】

電源供給の全過程において、自己回復保護回路１１におけるＰＴＣサーミスタやブレーカー（Ｂｒｅａｋｅｒ）等の温度保護デバイスは、コネクタ内部の温度変化に応じて性能が変化する。微小短絡や接触インピーダンスによるコネクタ内部温度がある閾値まで上昇すると、ＰＴＣインピーダンスやブレーカー（Ｂｒｅａｋｅｒ）温度保護デバイスが保護機能を起動して、現れる現象の１つとしては、通過する電流能力の低下とインピーダンスの増大である。

【0080】

前記第１の保護監視回路１２は、第１の流向電流時の前記自己回復保護回路の両端における第１の電圧差を取得するためのものであり、前記第１の電圧差が第１所定保護電圧差閾値を超えた場合に、前記第１のスイッチ回路１３に第１のオフ信号を出力する。

【0081】

第１の保護監視回路１２は、自己回復保護回路１１が保護を開始したか否か、すなわち自己回復保護回路１１の両端の電圧差が第１所定保護電圧差閾値を超えているか否かを監視するものであり、第１の保護監視回路１２は、自己回復保護回路１１が保護を開始したことを検出すると、コネクタ内の電源ピンで発熱したことを示す。このとき、第１の保護監視回路１２は、第１のオフ信号を送信し、第１のスイッチ回路１３を制御して電源経路を遮断して、コネクタに電流が流れないようにする。

【0082】

第１の保護監視回路１２は、１つまたは複数のダイオードのような単方向導通ＰＮ接合半導体素子を含むことができ、ダイオードの方向は第１の電流方向と一致し、自己回復保護回路１１と並列されており、自己回復保護回路１１のＰＴＣサーミスタやブレーカー（Ｂｒｅａｋｅｒ）などの温度保護デバイスが正常に動作しているときは、導通インピーダンスが非常に小さく、それによる電圧降下も非常に小さく、第１の保護監視回路１２におけるダイオードは導通しておらず、ダイオード両端の電圧降下は保護ユニットの電圧降下である。自己回復保護回路１１のＰＴＣサーミスタや（Ｂｒｅａｋｅｒ）などの温度保護デバイスによる保護が開始され、インピーダンスが温度変化に応じてある閾値範囲内に変化し、その電圧降下がダイオードの導通電圧降下以上になって、ダイオードを導通させる。必要に応じて、ＰＮ接合半導体素子の順方向導通電圧降下、すなわちダイオードの導通電圧降下を、温度保護のための第１の所定保護電圧差閾値に設定することができる。

【0083】

同時に、第１の保護監視回路１２は、前記第１の所定保護電圧差閾値に基づいて第１のオフ信号を送信し、第１のオフ信号は第１のスイッチ回路１３に出力されて電源経路を遮断する。電源経路が遮断された後、自己回復保護回路１１及びコネクタにはいずれも電流が流れず、微小短絡や接触インピーダンスの故障が継続して発熱することはない。

【0084】

前記第１の所定保護電圧差閾値の設定は、回路の保護温度に応じて設定することができる。所望の保護温度が５０℃である場合、５０℃の時の自己回復保護回路１１のインピーダンス値を予め決定し、回路内の第１の流向電流と５０℃における自己回復保護回路１１のインピーダンス値との積を第１の所定保護電圧差閾値とし、温度が５０℃より高い場合、自己回復保護回路１１の両端の電圧差が第１の所定保護電圧差閾値より大きくなり、このとき、第１の遮断回路１３に第１の遮断信号を出力することができる。

【0085】

実用上、前記第１の保護監視回路１２は、ディスクリート部品からなる閾値電圧トリガ回路であってもよいし、ワンチップマイコン等の制御回路を用いて前記第１の保護監視回路１２の機能を実現してもよい。

【0086】

前記第１のスイッチ回路１３は、第１の流向電流をオン・オフするために用いられ、前記第１のオフ信号を受信したときに、前記第１の流向電流をオフする。

【0087】

前記第１のスイッチ回路１３は、充電電源コードのオン・オフを制御するために用いられ、通常動作状態の時、第１のスイッチ回路１３はオンしており、前記自己回復保護回路１１が保護機能を起動した時に、第１のスイッチ回路１３が電源経路を遮断することで、給電過程において自己回復保護回路が「発熱−保護−発熱」の過程を循環的に往復する避けることができる。第１のスイッチ回路１３は、１つ以上の制御ピンを有することができ、外部回路の第１の通電検出回路１４または第１の保護監視回路１２などは、制御ピンを介して第１のスイッチ回路１３のオン・オフを制御することができる。

【0088】

実用上、前記第１のスイッチ回路１３は、電界効果トランジスタ集積回路とトランジスタ等のディスクリート素子とを組み合わせたスイッチ回路であってもよいし、専用のスイッチ集積回路等を用いてもよい。

【0089】

このように、第１の保護監視回路１２は、常に、第１のオフ信号を送信して、ユーザが充電電源をオフして回路全体をリセットするまで、前記第１のスイッチ回路１３を常にオフ状態にする。第１の保護監視回路１２が第１のスイッチ回路１３を制御することにより、充電電源経路を効率にオン・オフさせることができ、充電電源がオフされていない場合に、第１のスイッチ回路１３が第１の流向電流を遮断して自己回復保護回路１１を降温させ、第１の流向電流を再開して自己回復保護回路１１を再び昇温させることにより、「発熱−保護−発熱」の循環往復過程を引き起こすことを避けることができる。さらに、第１の流向電流を遮断することでユーザへ充電回線に故障が発生したことを通知することができ、ユーザが故障をチェックした後正常に電力を供給することができる。

【0090】

さらに、前記回線保護回路は、第１の流向電流が属する電源の通電時に、前記第１のスイッチ回路１３へ第１のオン信号を出力するための第１の通電検出回路１４と、前記第１のオン信号に応じて前記第１の流向電流をオンさせるための第１のスイッチ回路１３とをさらに備え、前記第１の通電検出回路１４の通電検出端は、第１の流向電流が属する電源の出力端に接続され、前記第１の通電検出回路１４の導通制御端は、前記第１のスイッチ回路１３の第２のスイッチ制御端に接続されている。

【0091】

実用上、電源コードにおける電力供給は、充電電源がゼロから一定の電圧値への上昇過程、例えば０Ｖから５Ｖへの変化を示す通電過程を経る。前記第１の通電検出回路１４は、電源通電時の立ち上がりエッジをトリガ信号として第１のオン信号を発生し、前記第１のスイッチ回路１３は、前記第１のオン信号に応じて前記第１の流向電流をオンすることができる。

【0092】

一部の使用状況では、例えば、ＵＳＢｔｙｐｅＣの電源コードのように、電源コードの両端のコネクタが完全に同じで、電源コードに対して充電用の電源と端末との位置を入れ替えることができるため、電源コードに流れる電流の方向が逆になることがあり、元の第１の流向電流に対して反対の第２の流向電流が流れることがある。例えば、ＵＳＢｔｙｐｅＣの電源コードには、２つの同一のコネクタ１とコネクタ２があり、コネクタ１が充電器に接続された場合の電流の方向は、コネクタ１からコネクタ２へとなり、第１の流向電流と呼ぶことができる。コネクタ２が充電器に接続された場合、電流の方向は、コネクタ２からインターフェース１へとなり、第２の流向電流と呼ぶことができる。この場合、第１の流向電流と第２の流向電流をそれぞれ保護するために、方向が逆である２つの電流が流れる回線に同方向または逆方向に２組の同一の回線保護回路を並列に設けることができ、逆方向に並列に設ける方法は、図２に示されたように、保護回路の設置方向は電流に対応しており、順方向回線保護回路は電流が順方向に流れる時の回路を保護するために用いられ、電流が逆方向に流れる時には遮断され、逆方向回線保護回路は、電流が逆方向に流れるときの回路を保護するために用いられ、電流が順方向に流れる時には遮断される。

【0093】

さらに、同一の電源コードにおける２種類の電流に対して、自己回復保護回路１１を共用する回線保護回路を採用することができる。図３に示すように、前記回線保護回路は、第２の保護監視回路１５と、第２のスイッチ回路１６と、第２の通電検出回路１７とをさらに含む。前記第２のスイッチ回路１６の入力端は第２の流向電流が属する電源の出力端に接続され、第２のスイッチ回路１６の出力端は前記自己回復保護回路１１の入力端に接続され、前記第２の保護監視回路１５の２つの検出端は前記自己回復保護回路１１の入力端と出力端にそれぞれ接続され、前記第２保護監視回路１５の制御出力端は前記第２スイッチ回路１６の第１のスイッチ制御端に接続される。ＰＴＣサーミスタやＢｒｅａｋｅｒなどの温度保護デバイスを用いた自己回復保護回路１１では、コネクタ内部の発熱に対して、順方向の第１の流向電流も逆方向の第２の流向電流もコネクタ内部温度の変化に応じて変化するので、第１の流向電流と第２の流向電流は同一の自己回復保護回路１１を共用することができる。

【0094】

電流が第１の流向電流である場合、自己回復保護回路１１、第１のスイッチ回路１３、第１の通電検出回路１４及び第１の保護監視回路１２によってコネクタを保護する。電流が第２の流向電流である場合、自己回復保護回路１１、第２のスイッチ回路１６、第２の通電検出回路１７及び第２の保護監視回路１５によってコネクタを保護する。前記第２の保護監視回路１５は、前記自己回復保護回路１１の第２の流向電流における両端の第２の電圧差を取得し、前記第２の電圧差が第２の所定保護電圧差閾値を超えた場合、前記第２スイッチ回路１６に第２オフ信号を入力する。ここで、第１の所定保護電圧差閾値と第２の所定保護電圧差閾値とは同一であってもよい。前記第２のスイッチ回路１６は、前記第２のオフ信号を受信した場合、前記第２の流向電流をオフする。前記第２の保護監視回路１５が出力する第２のオフ信号は、ユーザが充電電源をオフにし、回路全体をリセットして、電源を再投入して再びオンにすることができるまで、第２のスイッチ回路１６を常にオフにさせる。前記第２の通電検出回路１７は、第２の流向電流が属する電源の通電時に、前記第２のスイッチ回路１６に第２のオン信号を出力する。前記第２のスイッチ回路１６は、前記第２のオン信号に応じて前記第２の流向電流をオンし、前記第２の通電検出回路１７の通電検出端は、第２の流向電流が属する電源の出力端に接続され、前記第２の通電検出回路１７の導通制御端は、前記第２のスイッチ回路１６の第２のスイッチ制御端に接続されている。

【0095】

図４に示すように、実用上、回線が第２の流向にあるときには、通常、コネクタに接続された出力電源端によって出力電流を保護することができるので、第２の流向の電流方向の自己回復保護機能を解消して、第２の流向の電流経路回路に置き換えることができる。第２の流向の電流経路回路は、電源経路の一方向性を保証するとともに、ケーブルのユーザ体験を保証するためである。たとえば、当該ケーブルがＴＹＰＥ−Ｃの充電ケーブルである場合、入出力端子の構造が同じであり、接続されるデバイスの役割を必要に応じて再定義できる。第２の流向の電流経路回路は、例えば、ＭＯＳ管などからなる単方向スイッチ回路などのような単方向導通の経路であってもよい。

【0096】

実用上、動作中のケーブル動作状態を識別するための指示情報を提供することができる。例えば、緑色の発光ダイオード（ＬＥＤ、Ｌｉｇｈｔ−ＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）でケーブルが正常状態で充電動作することを表す。赤色のＬＥＤでコネクタヘッドが微小短絡や接触インピーダンスが大きくなることにより、コネクタ内部が発熱して、給電を停止することを表す。第１のオフ信号を用いて緑色のＬＥＤと赤色のＬＥＤを制御することができる。第１のオフ信号が有効である場合には赤色のＬＥＤが点灯し、第１のオフ信号が無効である場合には緑色のＬＥＤが点灯する。

【0097】

【0098】

端末の検出回路が、端末側のＵＳＢコネクタの電源ピンの電圧が基準レベルまたは０レベルに近づいたことを検出すると、ＵＳＢコネクタの電源ピンが短絡故障したことを示す。検出されたインピーダンスが、コネクタが一般的に正常に接続されるための予め設定されたインピーダンス閾値より大きい場合、充電電流を経験値に基づいて低減させることで、充電ケーブルが端末に伝送する電圧がＶＢＵＳの充電仕様に適合することを保証する。

【0099】

本願の実施形態が提供する回線保護回路はコネクタの電圧検出回路と結合することができ、並列動作することでケーブルをさらに保護することができる。回路が遮断されて完全な保護を行う前に、充電器は、接触インピーダンスに応じて出力電流を調整して、充電プロセスの継続を保証することができる。ＴＹＰＥ−Ｃ仕様の充電ケーブルでは、当該部分的な動作は、ｅ− ｍａｒｋｅｒチップと組み合わせて実現することができる。

【0100】

以下、具体例を挙げて本発明の効果をさらに詳細に説明する。

【0101】

図６に示すように、本発明の実施形態によって典型的な回路図を提供する。前記第１のスイッチ回路１３は、第１のＭＯＳチューブＱ１と、第１のトランジスタＱ２と、第１のインピーダンスＲ２とを含み、前記Ｑ１のソースは前記第１のスイッチ回路の入力端であり、Ｑ１のゲートは第１のトランジスタのコレクタに接続されて第２の制御端とされ、Ｑ２のベースはＲ２の一端に接続されて前記第１のスイッチ回路１３の第１スイッチ制御端とされ、Ｑ２のエミッタはＲ２の他端に接続されて接地され、前記Ｑ１のドレインは前記第１のスイッチ回路１３の出力端であり、Ｑ１はＰチャネル電界効果トランジスタであり、Ｑ１のゲートにはリバース機能を実現するためにノンゲートが設置されており、Ｑ２はＮＰＮトランジスタである。前記第１の通電検出回路は、一端がＱ１のソースに接続され、他端がＱ１ゲートに接続されて前記第１のスイッチ回路１３の第２のスイッチ制御端とされる第２のインピーダンスＲ１をさらに含む。Ｒ２とＱ２の接続端は、第１の通電検出回路１４の導通制御端とされ、Ｒ１、Ｑ２及びＭが協働して第１の通電検出回路１４の機能を実現する。ＲＴは自己回復保護回路１１である。ＤとＭは第１の保護監視回路１２を構成し、そのうち、ＭはＤフリップフロップ等のトリガ回路又はワンチップマイコン等の制御回路によって実現される。Ｑ１は、ゲートにリバース機能を有し、Ｍが低レベルを出力すると、オンになり、Ｍがハイレベルを出力すると、オフになる集積化ＰＭＯＳチューブであってもよい。ここで、前記第１のスイッチ回路１３の第１スイッチ制御端と第２スイッチ制御端は、同一のインターフェースであってもよく、優先レベル設定によって、第１のスイッチ回路１３が第１の通電検出回路１４の制御を受けるか、或いは第１の保護監視回路１２の制御を受けるか決定して、電流オン・オフ可能な制御を行ってもよい。

【0102】

ＶＢＵＳが通電されると、ＶＢＵＳはインピーダンスＲ１を通って、逆転されてＱ１のゲートに入り、Ｑ２は通電時にデフォルトで非導通状態となり、このときＱ１が導通され、第１の流向の電流がＱ１を通ってコネクタへ供電される。

【0103】

コネクタが故障して発熱すると、ＲＴのインピーダンスが高くなり、これに伴ってＲＴの両端の電圧も高くなり、ダイオードＤの導通電圧降下が温度保護の閾値となり、Ｍはこの電圧降下に応じて第１のスイッチ回路１３におけるＱ２のベースを制御し、Ｑ２をオンにし、さらに、Ｑ１をオフにして、ＶＢＵＳからコネクタへの供電を遮断する。Ｍは、ＶＢＵＳを検出し続け、ＶＢＵＳが継続していれば、続いて、Ｑ２をオンにし、Ｑ１をオフにして、ＶＢＵＳとコネクタとの遮断状態を維持する。

【0104】

回線保護回路は、ユーザが、故障状態を発見して、ＶＢＵＳの電力供給を遮断し、回線保護回路をリセットし、ＶＢＵＳに再び通電した場合にのみ、再び電力供給経路を開くことができる。

【0105】

図３に示した実施形態に対して、図６の回路を用いて実施する際に、自己回復保護回路ＲＴを共有し、第１の保護監視回路１２、第１のスイッチ回路１３及び第１の通電検出回路１４と同じ回路の実施形態で第２の保護監視回路１５、第２のスイッチ回路１６及び第２の通電検出回路１７を実現することができる。

【0106】

前記第２のスイッチ回路１６は、第２のＭＯＳチューブと、第２のトランジスタと、第３のインピーダンスとを含み、前記第２のＭＯＳチューブのソースは前記第２のスイッチ回路の入力端であり、第２のＭＯＳトランジスタのゲートは第２のトランジスタのコレクタに接続されて第２の制御端とされ、第２のトランジスタのベースは第３のインピーダンスの一端に接続されて前記第２のスイッチ回路１６の第１のスイッチ制御端とされ、第２トランジスタのエミッタは第３インピーダンスの他端に接続されて接地され、前記第２ＭＯＳチューブのドレインは前記第１のスイッチ回路１６の出力端であり、そのうち、前記第二のＭＯＳチューブはＰチャネル電界効果トランジスタであり、前記第二のＭＯＳチューブのゲートには更にノンゲートが設けられ、前記第２のトランジスタはＮＰＮトランジスタである。前記第２の通電検出回路１７は、一端が第２のＭＯＳチューブのソースに接続され、他端が第２のＭＯＳチューブのゲートに接続された第４のインピーダンスを含むことができる。第２のグループＤとＭを用いて第２保護監視回路１２を構成する。

【0107】

このように、回線に第１の流向電流が流れる場合、自己回復保護回路１１、第１の保護監視回路１２、第１のスイッチ回路１３及び第１の通電検出回路１４によって回路保護が実施される。回線に第２の流向電流が流れる場合、自己回復保護回路１１、第２の保護監視回路１５、第２のスイッチ回路１６及び第２の通電検出回路１７によって回路保護が実施される。

【0108】

本願の実施形態によって提供される線保護方法は、図７に示すように、以下を含む。

【0109】

ステップ７０１では、温度変化に応じてインピーダンスが変化する自己回復保護回路の両端の第１の電圧差を取得する。

【0110】

ここでは、充電電源から端末への充電時に使用されるＵＳＢケーブル等の電源ケーブルを例に本発明の実施形態を説明する。図１に示すように、ＵＳＢケーブルの５Ｖ電源コードのような、電源ケーブルの電源コードに１つの回線保護回路を設けることができる。回線保護回路に自己回復保護回路１１を設けることができるが、自己回復保護回路１１は、自己インピーダンスが温度変化に応じて変化するものであり、自己インピーダンスが温度上昇に応じて上昇するようにしてもよいし、温度が所定温度に達するとオフして高インピーダンス状態になり、温度が正常温度に回復すると通路状態を回復するようにしてもよい。

【0111】

自己回復保護回路１１は、例えば、ＵＳＢコネクタのピン、すなわち、端末の充電インターフェースの電源ピンのような、電源コードの両端におけるコネクタに近い位置に配置することができる。自己回復保護回路１１は、温度が正常に動作している範囲では、電流が流れ、且つ電圧降下が大きくならないように、非常に低いインピーダンスを示す。コネクタに異物が入ったり、コネクタ内部の挿抜による物理的損傷によって、電源経路と他の電気経路とに微小短絡が発生して、充電電源が端末に給電する時に微小短絡により発熱する。あるいは、コネクタのコンセントとプラグが長期に挿抜されることにより、金メッキ端子表面の金属が酸化し、大きな接触インピーダンスが発生し、コネクタが接触インピーダンスにより発熱する。前記自己回復保護回路１１は、コネクタ内の温度の上昇によりインピーダンスの上昇を引き起こす。例えば、コネクタ温度が停電または故障により安全温度範囲に戻った場合、自己回復保護回路１１は正常動作状態のインピーダンスに戻る。自己回復保護回路は、電流通過後のコネクタの温度変化をより迅速に感知するために、コネクタの電源ピンの金メッキ端子（電極金具）に近い位置に配置される。

【0112】

前記自己回復保護回路１１は、ＰＴＣサーミスタやブレーカー（Ｂｒｅａｋｅｒ）などの温度保護デバイスを採用することができる。図１に示すような回路ブロック図において、回線における第１の流向電流は、自己回復保護回路１１を経た後、コネクタの電源ピンを介して端末に供電される。前記第１のスイッチ回路１３の入力端が第１の流向電流が属する電源の出力端に接続され、第１のスイッチ回路１３の出力端が前記自己回復保護回路１１の入力端に接続され、前記第１の保護監視回路１２の２つの検出端が前記自己回復保護回路１１の入力端と出力端にそれぞれ接続され、前記第１の保護監視回路１２の制御出力端が前記第１のスイッチ回路１３の第１のスイッチ制御端に接続され、前記自己回復保護回路１１の出力端がコネクタの電源ピンに接続される。通常、充電電源には商用電源等の外部電源が接続されており、充電電源は充電電流を出力する。この場合、電源コードにおける電力供給は、充電電源がゼロから一定の電圧値への上昇過程、例えば０Ｖから５Ｖへの変化を示す通電過程を経る。電源供給の全過程において、自己回復保護回路１１におけるＰＴＣサーミスタやブレーカー（Ｂｒｅａｋｅｒ）等の温度保護デバイスは、コネクタ内部の温度変化に応じて性能が変化する。微小短絡や接触インピーダンスによるコネクタ内部温度がある閾値まで上昇すると、ＰＴＣインピーダンスやブレーカー（Ｂｒｅａｋｅｒ）温度保護デバイスが保護機能を起動して、現れる現象の１つとしては、通過する電流能力の低下とインピーダンスの増大である。

【0113】

第１の流向電流に対する第１の保護監視回路１２及び第１のスイッチ回路１３を回線保護回路に設けることができ、前記第１の保護監視回路１２は、第１の流向電流時の前記自己回復保護回路の両端における第１の電圧差を取得するためのものであり、前記第１の電圧差が第１所定保護電圧差閾値を超えた場合に、前記第１のスイッチ回路１３に第１のオフ信号を出力する。

【0114】

【0115】

【0116】

【0117】

【0118】

実用上、前記第１の保護監視回路１２は、ディスクリート部品からなる閾値電圧トリガ回路であってもよいし、ワンチップマイコン等の制御回路を用いて前記保護監視回路の機能を実現してもよい。

【0119】

ステップ７０２では、前記第１の電圧差が所定の第１の保護電圧差閾値を超えた場合、第１のオフ信号を送信して、前記電源の出力電流をオフする。

【0120】

【0121】

【0122】

【0123】

【0124】

【0125】

一部の使用状況では、例えば、ＵＳＢｔｙｐｅＣの電源コードのように、電源コードの両端のコネクタが完全に同じで、電源コードに対して充電用の電源と端末との位置を入れ替えることができるため、電源コードに流れる電流の方向が逆になることがあり、元の第１の流向電流に対して反対の第２の流向電流が流れることがある。例えば、ＵＳＢｔｙｐｅＣの電源コードには、２つの同一のコネクタ１とコネクタ２があり、コネクタ１が充電器に接続された場合の電流の方向は、コネクタ１からコネクタ２へとなり、第１の流向電流と呼ぶことができる。コネクタ２が充電器に接続された場合、電流の方向は、コネクタ２からインターフェース１へとなり、第２の流向電流と呼ぶことができる。この場合、図２に示すように、方向が逆である２つの電流が流れる回線に２組の同一の回線保護回路を並列させることができ、保護回路の設置方向は電流に対応しており、順方向回線保護回路は電流が順方向に流れる時の回路を保護するために用いられ、電流が逆方向に流れる時には遮断され、逆方向回線保護回路は、電流が逆方向に流れるときの回路を保護するために用いられ、電流が順方向に流れる時には遮断される。

【0126】

【0127】

【0128】

本願の実施形態で提供される給電ケーブルは、コネクタ部材を介して給電又は受電装置と接続される。前記ケーブルは、回線保護回路を含む。図１に示すように、前記回線保護回路は、第１の保護監視回路１２と、第１のスイッチ回路１３と、温度変化に応じて自己インピーダンスが変化する自己回復保護回路１１とを備えている。

【0129】

ここでは、充電電源から端末への充電時に使用されるＵＳＢケーブル等の電源ケーブルを例に本発明の実施形態を説明する。図１に示すように、ＵＳＢケーブルの５Ｖ電源コードのような、電源ケーブルの電源コードに１つの回線保護回路を設けることができる。自己回復保護回路１１は、自己インピーダンスが温度変化に応じて変化するものであり、自己インピーダンスが温度上昇に応じて上昇するようにしてもよいし、温度が所定温度に達するとオフして高インピーダンス状態になり、温度が正常温度に回復すると通路状態を回復するようにしてもよい。

【0130】

図８に示すように、前記回線保護回路は、前記ケーブルと前記コネクタ部材との接続位置、例えばコネクタ部材とケーブルとが接続される回路基板上に設けられていてもよい。自己回復保護回路１１は、例えば、ＵＳＢコネクタのピン、すなわち、端末の充電インターフェースの電源ピンのような、電源コードの両端におけるコネクタに近い位置に配置することができる。自己回復保護回路１１は、温度が正常に動作している範囲では、電流が流れ、且つ電圧降下が大きくならないように、非常に低いインピーダンスを示す。コネクタに異物が入ったり、コネクタ内部の挿抜による物理的損傷によって、電源経路と他の電気経路とに微小短絡が発生して、充電電源が端末に給電する時に微小短絡により発熱する。あるいは、コネクタのコンセントとプラグが長期に挿抜されることにより、金メッキ端子表面の金属が酸化し、大きな接触インピーダンスが発生し、コネクタが接触インピーダンスにより発熱する。前記自己回復保護回路１１は、コネクタ内の温度の上昇によりインピーダンスの上昇を引き起こす。例えば、コネクタ温度が停電または故障により安全温度範囲に戻った場合、自己回復保護回路は正常動作状態のインピーダンスに戻る。自己回復保護回路１１は、電流通過後のコネクタの温度変化をより迅速に感知するために、コネクタの電源ピンの金メッキ端子（電極金具）に近い位置に配置される。

【0131】

前記自己回復保護回路１１は、ＰＴＣサーミスタやブレーカー（Ｂｒｅａｋｅｒ）などの温度保護デバイスを採用することができる。図１に示すように、第１の流向電流は、第１のスイッチ回路１３及び自己回復保護回路１１を経た後、コネクタの電源ピンを介して端末に供電される。前記第１のスイッチ回路１３の入力端が第１の流向電流が属する電源の出力端に接続され、第１のスイッチ回路１３の出力端が前記自己回復保護回路１１の入力端に接続され、前記第１の保護監視回路１２の２つの検出端が前記自己回復保護回路１１の入力端と出力端にそれぞれ接続され、前記第１の保護監視回路１２の制御出力端が前記第１のスイッチ回路１３の第１のスイッチ制御端に接続され、前記自己回復保護回路１１の出力端がコネクタの電源ピンに接続されている。通常、充電電源には商用電源等の外部電源が接続されており、充電電源は充電電流を出力する。この場合、電源コードにおける電力供給は、充電電源がゼロから一定の電圧値への上昇過程、例えば０Ｖから５Ｖへの変化を示す通電過程を経る。充電電流は、第１のスイッチ回路１３、自己回復保護回路１１及びコネクタの電源ピンを介して、電源を端末へ出力することができる。電源供給の全過程において、自己回復保護回路１１におけるＰＴＣサーミスタやブレーカー（Ｂｒｅａｋｅｒ）等の温度保護デバイスは、コネクタ内部の温度変化に応じて性能が変化する。微小短絡や接触インピーダンスによるコネクタ内部温度がある閾値まで上昇すると、ＰＴＣインピーダンスやブレーカー（Ｂｒｅａｋｅｒ）温度保護デバイスが保護機能を起動して、現れる現象の１つとしては、通過する電流能力の低下とインピーダンスの増大である。

【0132】

【0133】

【0134】

【0135】

【0136】

【0137】

【0138】

【0139】

【0140】

【0141】

【0142】

【0143】

【0144】

【0145】

【0146】

電流が第１の流向電流である場合、自己回復保護回路１１、第１のスイッチ回路１３、第１の通電検出回路１４及び第１の保護監視回路１２によってコネクタを保護する。電流が第２の流向電流である場合、自己回復保護回路１１、第２のスイッチ回路１６、第２の通電検出回路１７及び第２の保護監視回路１５によってコネクタを保護する。前記第２の保護監視回路１５は、前記自己回復保護回路１１の第２の流向電流における両端の第２の電圧差を取得し、前記第２の電圧差が第２の所定保護電圧差閾値を超えた場合、前記第２スイッチ回路１６に第２オフ信号を入力する。ここで、第１の所定保護電圧差閾値と第２の所定保護電圧差閾値とは同一であってもよい。前記第２のスイッチ回路１６は、前記第２のオフ信号を受信した場合、前記第２の流向電流をオフする。前記第２の保護監視回路１５が出力する第２のオフ信号は、ユーザが充電電源をオフにし、回路全体をリセットして、電源を再投入して再びオンにすることができるまで、第２のスイッチ回路１６を常にオフにさせる。前記第２の通電検出回路１７は、第２の流向電流が属する電源の通電状態を検出するために用いられ、前記第２の流向電流が属する電源が通電状態を維持している場合、前記過熱保護信号をロックして、前記第２のスイッチ回路１６のオフ状態を維持する。前記第２の通電検出回路１７は、第２の流向電流が属する電源の通電時に、前記第２のスイッチ回路１６に第２のオン信号を出力する。前記第２のスイッチ回路１６は、前記第２のオン信号に応じて前記第２の流向電流をオンし、前記第２の通電検出回路１７の通電検出端は、第２の流向電流が属する電源の出力端に接続され、前記第２の通電検出回路１７の導通制御端は、前記第２のスイッチ回路１６の第２のスイッチ制御端に接続されている。

【0147】

【0148】

実用上、動作中のケーブル動作状態を識別するための指示情報を提供することができる。例えば、緑色のＬＥＤでケーブルが正常状態で充電動作することを表す。赤色のＬＥＤでコネクタヘッドが微小短絡や接触インピーダンスが大きくなることにより、コネクタ内部が発熱して、給電を停止することを表す。第１のオフ信号を用いて緑色のＬＥＤと赤色のＬＥＤを制御することができる。第１のオフ信号が有効である場合には赤色のＬＥＤが点灯し、第１のオフ信号が無効である場合には緑色のＬＥＤが点灯する。

【0149】

図５に示すように、充電ケーブルと端末とはＵＳＢコネクタを介して接続されている。この態様では、ＵＳＢコネクタ電源ピンの両端の電圧を検出する検出回路を充電ケーブルと端末との２つの部分にそれぞれ設け、検出された電圧値からコネクタ電源ピンの電圧差を算出し、充電電流を組み合わせて、ＵＳＢコネクタ内の電源ピンの接触インピーダンスの変化を計算することができる。インピーダンスの変化に応じて充電電流を調整し、その情報を端末に送信して、ユーザに充電ケーブルと端末の接続に異常があることを通知する。端末の検出回路が、端末側のＵＳＢコネクタの電源ピンの電圧が基準レベルまたは０レベルに近づいたことを検出すると、ＵＳＢコネクタの電源ピンが短絡故障したことを示す。検出されたインピーダンスが、コネクタが一般的に正常に接続されるための予め設定されたインピーダンス閾値より大きい場合、充電電流を経験値に基づいて低減させることで、充電ケーブルが端末に伝送する電圧がＶＢＵＳの充電仕様に適合することを保証する。本願の実施形態が提供する回線保護回路はコネクタの電圧検出回路と結合することができ、並列動作することでケーブルをさらに保護することができる。回路遮断を完全に保護することができ、充電器は、接触インピーダンスに応じて出力電流を調整して、充電プロセスの継続を保証することができる。ＴＹＰＥ−Ｃ仕様の充電ケーブルでは、当該部分的な動作は、ｅ− ｍａｒｋｅｒチップと組み合わせて実現することができる。

【0150】

前記回線保護回路を前記給電ケーブルに設ける場合、前記回線保護回路を給電ケーブルの一端のコネクタに設けてもよいし、給電ケーブルの両端のコネクタのいずれにも前記回線保護回路を設けてもよい。同方向または逆方向に並列に設けられた回線保護回路を両端に２組ずつ設けることができ、両端に逆方向に並列した回線保護回路を設ける方式は、図９（ａ）に示すように、前記給電ケーブルが、第１のコネクタと第２のコネクタ、順方向回線保護回路Ａ、順方向回線保護回路Ｂ、逆方向回線保護回路Ｃおよび逆方向回線保護回路Ｄを含むことができる。そのうち、順方向回線保護回路Ａおよび逆方向回線保護回路Ｃは、第１のコネクタの接続部に設けられ、第１のコネクタの保護に用いられる。順方向回線保護回路Ｂおよび逆方向回線保護回路Ｄは、第２のコネクタの接続部に設けられ、第１のコネクタの保護に用いられる。第１のコネクタに電源が接続されると、給電ケーブルにおける電流の流れは、図面における第１の流向電流の方向になり、このとき、順方向回線保護回路Ａと順方向回線保護回路Ｂとが動作して、それぞれ、第１のコネクタと第２のコネクタとを保護する。第２のコネクタに電源が接続されると、給電ケーブルにおける電流の流れは、図面における第２の流向電流の方向になり、このとき、逆回線保護回路Ｃと逆回線保護回路Ｄとが動作して、それぞれ、第１のコネクタと第２のコネクタとを保護する。両端に同方向に並列した回線保護回路を設ける方式は、図９ｂに示すように、図１乃至図６で説明した回線保護回路はいずれも給電ケーブルの一端又は両端に設けることができるが、ここでは説明を省略する。

【0151】

上記の記載は、本出願の好ましい実施形態にすぎず、本出願の保護範囲を限定することを意図するものではない。本出願の精神および原理の範囲内で行われるあらゆる修正、等価の置換および改良などは、いずれも、本出願の範囲内に含まれる。
工業的な実用性

【0152】

本出願の実施形態の技術方案は、回線に自己インピーダンスが温度変化に応じて変化する自己回復保護回路を設置し、前記第１の保護監視回路は、前記自己回復保護回路の両端の第１の電圧差を取得し、前記第１の電圧差が第１の所定保護電圧差閾値を超えた場合、前記第１のスイッチ回路に第１のオフ信号を出力し、前記第１のスイッチ回路は、前記第１のオフ信号を受信すると、電源の出力電流をオフする。このように、安全上の問題が発生した場合に電源を遮断するとともに、電源を循環的に往復的に遮断することを回避でき、給電安全性が向上する。

【図1】