CN100337501C - 一种usb接口防护系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种USB接口防护系统，以克服现有技术中因采用TVS管而使成本大大增加的问题。所述的USB接口防护系统在应用时可与计算机连接，包括：手机，所述的手机具有USB接口，可以进行USB数据处理，其内部的CPU可以处理手机与计算机之间通讯时所产生的数据，以保证手机能正常下载或者上传数据；USB接口处理电路，所述的USB接口处理电路，其串联在连接所述手机与计算机的电缆上，用于电平转换。所述的计算机通过电缆与所述手机上的USB接口相连；所述的系统还包括：手机内部的USB信号保护电路，其位于手机的内部，串联在连接所述手机CPU与USB接口处理电路之间的信号线上。
Description
技术领域
本发明涉及电子或通信领域的电磁兼容技术，具体指一种USB(Universal Serial Bus：Intel公司开发的通用串行总线架构)接口防护系统。
背景技术
手机的EMC(EMC：Electromagnetic compatibility：电磁兼容性)设计是手机硬件设计的一个重点，EMC设计不合理，手机的可靠性就非常低。手机的USB口是手机EMC设计中的一个重点，原因是：在实际应用中，USB接口比较容易收到静电放电以及受到计算机电源干扰的冲击，进而很容易导致手机的USB接口出现损坏，更有甚者，如果USB接口直接与手机的微处理芯片相连，还可以将手机的微处理芯片击穿，导致手机完全无法使用。
可见，手机的USB接口电路的静电和浪涌保护设计，对提高手机的可靠性和稳定性影响非常大，已经成为提高产品可靠性的一个重要环节。同时对于低端的手机，其成本因素是最重要的设计要点，因此在考虑进行ESD(Electrostatic discharge：静电放电)防护的同时，需要采用最低成本的设计。
为了有效地对USB接口进行保护并尽量地降低成本，现有技术中采用了多种方案，常用的技术方案如下：
如图1所示，利用普通的TVS(Transient Voltage Suppression：瞬态抑制二极管)管，在使用时，将所述的TVS管并联在手机的USB接口电路上，进而实现对USB接口进行防护。
虽然上述的方案能在起到保护的作用，但是由于采用TVS管，所以具有如下缺点：
采用TVS管对手机的USB口进行防护设计成本相对比较高，如果还需要考虑滤波的功能，则还要增加成本，综合考虑可知：这种方式成本比较高，只适用于中高端手机的USB接口防护，对于低端手机的USB接口防护，则会因为成本因素的限制而非常不合适。
发明内容
本发明提供一种USB接口防护系统，以克服现有技术中因采用TVS管而使成本大大增加的问题。
为解决上述问题，本发明提供如下的技术方案：
一种USB接口防护系统，所述的系统与计算机相连接，包括：
手机，所述的手机具有USB接口，可以进行USB数据处理，其内部的CPU可以处理手机与计算机之间通讯时所产生的数据，以保证手机能正常下载或者上传数据；
USB接口处理电路，串联在连接所述手机与计算机的电缆上，用于电平转换；以及
至少两个压敏电阻，所述的压敏电阻并联在所述USB接口处理电路与所述计算机的USB接口相连的信号线上，用于降低ESD干扰信号的电压。
所述的计算机通过电缆与所述手机上的USB接口相连。
所述的系统还包括：至少两个电容，所述的电容位于手机的USB接口，并联在所述手机CPU与USB接口处理电路间的信号线上，用于吸收经过所述USB接口进入手机内的ESD干扰信号的电压。
可见，采用本发明的技术方案后，具有如下优点：
1、因为压敏电阻的成本大约是TVS管1/4，且电容的价钱非常低廉，这样就能够大大降低手机的成本；
2、手机的USB接口可以通过本发明实现ESD和浪涌的保护，不会因为ESD和浪涌的冲击对手机造成损坏；
3、通过电容对USB接口信号的滤波，保证来自计算机接口的干扰信号不会对手机的微处理电路产生影响，使手机长时间保持正常运行。
附图说明
图1为现有技术中USB接口防护电路的电路结构图；
图2为本发明USB接口防护系统的电路结构图。
具体实施方式
本发明的核心思想为：使用一种非常低成本的保护电路对手机USB接口进行防护，同时能够保证USB的信号质量能够不受到保护电路的影响。
如图2所示，为本发明的USB接口防护系统的电路结构图，所述的USB接口防护系统与计算机相连接，包括：
手机，所述的手机具有USB接口数据处理功能，其内部的CPU可以处理手机与计算机之间通讯时所产生的数据，以保证手机能正常下载或者上传数据；USB接口，所述的USB接口通过电缆与所述的手机内部的CPU相连；
USB接口处理电路，其串联在连接所述手机与计算机的电缆上，其作用为：进行计算机与手机之间传输信号电平的转换，通过该接口进行手机与计算机之间的连接，实现用户数据业务的传输功能，支持FTP、Telnet等数据处理的典型应用。
两个压敏电阻，所述的两个压敏电阻并联在所述USB接口处理电路与计算机间的电缆上，其作用为降低ESD干扰信号的电压。当然，在实际应用中，也可以并联三个或更多个压敏电阻；
两个电容，所述的两个电容位于手机的USB接口，并联在所述手机CPU与USB接口处理电路间的信号线上，用于吸收(即为降低)经过所述USB接口进入手机内的ESD干扰信号的电压。当然，在实际应用中，也可以并联三个或更多个电容。
另外，在本发明中所述的计算机通过电缆与所述手机上的USB接口相连。
可见，在本发明的USB接口防护系统中，有以下几个防护点：
首先，通过将USB接口处理电路从手机内部移到用于连接手机和计算机之间通讯的电缆上，进而通过电缆上的USB接口处理电路的隔离，去大大降低来自计算机的浪涌和ESD冲击；
其次，对在电缆上的USB接口处理电路用低成本的压敏电阻(MLV)进行单独的防护处理；
再次，利用在手机CPU与USB接口间的电缆上并联多个电容，对从USB接口输入信号进行防护处理。
当用电缆连接手机和计算机的USB接口时，因为计算机接口的浪涌和ESD干扰首先通过电缆上的压敏电阻进行了箝位，因此干扰的能量大大降低；当连接到手机上时，这个干扰的幅度已经很小，所以采用电容就足以将干扰吸收，而且，因为电容具有一定的滤波作用，选择电容的值在1000pF以下，既不影响有用信号的传输，而且还能够对几十MHz以上的高频干扰起到滤波的作用，将计算机上存在的高频干扰滤除。
在实际应用中，压敏电阻能够将8kV以上的ESD干扰信号箝位到十几伏以下，这时USB接口处理电路已经完全可以承受，而且经过后级的电容吸收，ESD干扰信号的电压可以被降低到几伏以内，而几伏的ESD干扰信号对手机内部的电路完全不会有影响。
可见，采用本发明的技术方案后，具有如下优点：
1、因为压敏电阻的成本大约是TVS管的1/4，且电容的价钱非常低廉，这样就能够大大降低手机的成本；
2、手机的USB接口可以通过本发明实现ESD和浪涌的保护，不会因为ESD和浪涌的冲击对手机造成损坏。
3、通过电容对USB接口信号的滤波，保证来自计算机接口的干扰信号不会对手机的微处理电路产生影响，使手机长时间保持正常运行。
Claims (3)
1、一种USB接口防护系统，所述的系统与计算机相连接，其特征在于，所述的系统包括：
手机，所述的手机具有USB接口，可以进行USB数据处理，其内部的CPU可以处理手机与所述计算机之间通讯时所产生的数据；
USB接口处理电路，串联在连接所述手机与所述计算机的电缆上，用于电平转换；以及
至少两个压敏电阻，所述的压敏电阻并联在所述USB接口处理电路与所述计算机的USB接口相连的信号线上，用于降低ESD干扰信号的电压。
2、如权利要求1所述的USB接口防护系统，其特征在于，所述的计算机通过电缆与所述手机上的USB接口相连。
3、如权利要求1或2所述的USB接口防护系统，其特征在于，所述的系统还包括：至少两个电容，所述的电容位于手机的USB接口，并联在所述手机CPU与USB接口处理电路间的信号线上，用于吸收经过所述USB接口进入手机内的ESD干扰信号的电压。
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