CN101267112A - 突波保护电路及利用该突波保护电路的连接器与电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种突波保护电路及利用该突波保护电路的连接器与电子装置,所述连接器包括多个金属连接线、多个电阻、接地金属及电容。每一金属连接线具有一尖端。金属连接线的尖端与其对应的每一电阻第一端的一尖端之间有一段距离,其中所对应的电阻的其余部分与金属连接线的第一端的距离都大于上述距离。电容耦接在接地金属与上述电阻的第二端之间。由此,可提高产品对突波的耐受性,并且防止产品内部的组件遭受损坏。
Description
技术领域
本发明涉及突波保护领域,特别涉及一种突波保护电路及利用该突波保护电路的连接器与电子装置。
背景技术
突波可通过输电线路或者接地线路影响产品本身(例如计算机或电话等),其影响的程度和范围依导入途径及能量大小而有所不同,其中以突波直接导入产品内部的破坏最大。雷击为一大突波源,而避雷针为主动引导雷击释放能量的装置,由于雷击电流会在接地电阻引起电压升高,并且可能通过埋藏在地面底下的线路耦合传导至产品端,进而破坏产品的内部组件,轻则使产品某些功能失效,重则使整个产品损坏。
在针对产品的雷击测试中,因没有相关的法规加以规范,故很少在研发阶段予以保护。随着对电磁干扰的重视,各国厂商也逐渐针对产品对于雷击的耐受性提出要求,必须通过信号线对信号线以及信号线对地的雷击测试。在实际测试中,现有的一般产品的连接器的耐受性如下:在线对线雷击测试中,当雷击电压为700V时产品仍可正常使用;当雷击电压为800V时,则使产品功能永久失效。在线对地雷击测试中,当雷击电压为2.7KV时产品仍可正常使用;当雷击电压为2.8KV时,则使产品功能永久失效;当雷击电压为3.5KV时,则直接造成产品内部芯片烧毁。
传统的突波保护装置如:(1)在产品电路中设置一变压器并利用变压器降低高电压释放的能量,不过此方式可能由于变压器本身的设计不良,使得高电压无法降低而直接进入产品内部并造成损坏。(2)使用突波吸收器(SurgeAbsorber),如齐纳二极管(zener diode)或氧化金属变阻器。以齐纳二极管为例,电路在正常电压下,突波吸收器不发生作用。当电压突然升高(如开关突波、静电,甚至雷击发生),突波吸收器在外加电压超过其本身的崩溃电压时,会变成通路状态,此时由于突然升高的电压所产生的电流一部分被突波吸收器吸收,另一部分会经由突波吸收器至接地端,以避免突然升高的电压对后端所要保护的电路产生伤害。此组件虽可用于产品的突波保护,不过成本较高。因此,对于低成本以及在雷击时能有更高耐受性能的装置,将成为未来研发的趋势。
发明内容
本发明的目的是提供一种突波保护电路及利用该突波保护电路的连接器与电子装置,可提高产品的突波耐受性能,也可降低电路组件的成本。
为达到上述目的,本发明提供一种突波保护电路,此电路包括第一金属连接线、电阻、接地金属及电容。第一金属连接线具有一尖端。电阻的第一端与第一金属连接线的尖端有一预定距离。电容耦接在接地金属与电阻的第二端之间。
本发明另提供一种连接器,此连接器包括多个金属连接线、多个电阻、接地金属及电容。每一金属连接线各具有一尖端。每一电阻的第一端与对应的金属连接线的尖端有一预定距离。电容耦接在接地金属与电阻的第二端之间。
本发明还提供一种电子装置,此电子装置包括一接线部分。其中此接线部分包括第一金属连接线、电阻、接地金属及电容。第一金属连接线具有一尖端。电阻的第一端与第一金属连接线的尖端有一预定距离。电容耦接在接地金属与电阻的第二端之间。
本发明的技术效果在于:(1)可采用串接方式连接在既有产品上,无须更换产品的既有设备,即可提高产品的突波耐受性能;(2)在线对地保护线路上采用非接触性设计,可避免信号干扰;(3)电路体积小且无需外接电源,因此,可有效地提高产品抵抗突波发生时所产生的高压能量,并且可降低电路的成本。
附图说明
图1是本发明第一实施例的突波保护电路的示意图;
图2是本发明第二实施例的突波保护连接器的外观示意图;
图3是本发明第二实施例的突波保护连接器的内部示意图;
图4是本发明第二实施例的突波保护连接器的底部电路图;
图5是本发明第二实施例的突波保护连接器外观的顶部示意图;
图6是本发明第三实施例的突波保护电子装置的示意图;
图7是依据图1实施例的另一突波保护电路中组件对应关系的示意图。
具体实施方式
为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂,下面将结合附图对本发明的较佳实施例详细说明。
第一实施例
图1是本发明第一实施例的突波保护电路的示意图。请参考图1,此突波保护电路100包括第一金属连接线101、第二金属连接线102、电阻103、电容104以及接地金属105。第一金属连接线101与第二金属连接线102都具有一尖端(如图1所示)。第一金属连接线101与第二金属连接线102的尖端分别与电阻103(在此以表面贴装(SMD)电阻为例)的第一端的第一尖端106与第二尖端107之间间隔一段距离D(较佳的距离为5密耳(mil)~40密耳,此距离D大小可依据不同的应用来选定)。电阻103的其余部分与第一金属连接线101的尖端距离都大于该预设距离D。电容104(在此以高压陶瓷电容为例)耦接在接地金属105与电阻103的第二端之间。
上述是说明此突波保护电路100各组件的连接方式,并且突波保护电路100的金属连接线101、102与电阻103间不直接连接。由于当产生突波电压时,若金属连接线101、102与电阻103直接连接,则突波经由金属连接线101、102、电阻103至电容104时会产生反馈效应,即突波电压将再经由电阻103回到金属连接线101、102上,使得突波电压无法顺利释放,从而造成电路损坏。
接下来,进一步说明本实施例的操作细节。本实施例利用尖端放电原理,将第一金属连接线101与第二金属连接线102所接收的雷击能量通过电阻103与高压电容104引导至接地金属105,以释放能量。故高压所产生的能量不会传导至产品内部(例如台式计算机或笔记本计算机和电话等),因此,应用此突波保护电路,可有效保护产品的内部组件。
尖端放电由于是非接触性的设计,如图1所示,金属连接线101、102与电阻103之间有一距离D,并且电阻103第一端的两尖端106、107(也可利用电路板上的铺铜形成尖端,以配合其它型态的电阻)分别对准两金属连接线101、102的尖端,故通过金属连接线101、102的信号不会因此种设计而产生影响。当雷击能量从金属连接线101、102进来时,便会通过金属连接线101、102的尖端放电,在放电过程中由于电能转换为光能产生能量的损耗,从而衰减雷击所释放的能量。接着通过尖端放电将能量引导至电阻103,由于电阻103的阻尼(damping)作用,使得能量被转换为热能而损耗。然后再经由高压电容104在接地端放电。上述由103与104所构成的RC电路能缓冲雷击所释放的能量,延长其放电时间使能量在所述电路中耗损并将剩余的能量引导至接地端,因此将大大降低对原有线路的冲击。
第二实施例
图2是本发明第二实施例的突波保护连接器的外观示意图。图3是本发明第二实施例的突波保护连接器的内部示意图。图4是本发明第二实施例的突波保护连接器的底部电路图。图5是本发明第二实施例的突波保护连接器的外观顶部示意图。请同时参考图2、3、4、5,此连接器200包含8根金属连接线301~308、4个电阻311~314、电容320及接地金属201。金属连接线301~308各具有一尖端。电阻311~314的第一端的左右两尖端分别对应于金属连接线301~302、303~304、305~306、307~308的第一端,并且间隔一段距离D,同图1所示的方式(即距离D为5密耳~40密耳)。电阻311~314的其余部分与金属连接线301~308的尖端距离都大于所述距离D。电容320放置在电阻311~314与接地金属201之间(如图3及图5所示的圆圈部分)。连接器200可为网络连接器,由于此连接器200突波电压的放电过程同第一实施例,故不再加以说明。
本领域的技术人员由上述图2、图3、图4和图5便可以看出,此实施例是应用图1实施例的概念所设计出的网络连接器。当计算机与网线通过上述连接器200连接时,突波产生的高压能量可通过此连接器200释放掉,使得计算机内部的网络芯片以及其它组件不会因为突波所产生的高压能量而造成损坏。本领域的技术人员也可利用类似的结构制作供电话或其它产品使用的连接器。
接下来,表1是连接器200插入计算机之前与插入计算机之后的对突波耐受性能的测试结果。其测试方式如下:在计算机与网线通过此连接器200连接后,通过网线直接输入突波电压分别进行线对线与线对地的测试。在测试过程中,输入测试电压,例如为每一次增加100V进行测试。1.在线对线测试中,对金属连接线301~308其中7根金属连接线301~307输入突波电压,而突波电压会经由剩下的1根金属连接线308流出,从而对连接器200进行线对线的突波电压测试。2.在线对地测试中,电压由金属连接线301~308输入,并利用尖端放电原理,再经由电阻311~314、电容320、接地金属201以进行放电,从而对连接器200进行线对地的突波电压测试。
表1
由上述的测试结果可以看到,在线对线的突波电压测试中,有耦接连接器200的计算机的最大耐受电压为1.2KV;在线对地的突波电压测试中,有耦接连接器200的计算机的最大耐受电压为3.5KV。没有耦接上述连接器200的计算机,在进行线对线的突波电压测试时,其所能耐受的突波电压最大极限只能到达700V;在进行线对地的突波电压测试时,其所能耐受的突波电压最大极限只能到达2.8KV。基于上述实验结果,本领域的技术人员可以推知,依据本发明的概念所实现的连接器,可以提高产品对于突波的耐受性能。故利用本发明提供的连接器可有效地保护产品本身及其内部的组件,并且此连接器200内部组件中所使用的电阻及电容,其价格也较现有的突波吸收器更为便宜,从而可降低产品的成本。
第三实施例
图6是本发明第三实施例的突波保护电子装置的示意图。请参考图6,在此实施例中,此电子装置600是以台式计算机或笔记本计算机的主板为例,其包括接线部分601,并且此接线部分601的内部结构类似于图1中的突波保护电路100。由于此电子装置600的工作原理和对突波电压的放电原理类似于第一实施例,故在此不再赘述。第二实施例所述的连接器是从计算机的外部与计算机主板的网络接口相连接,然而此实施例的接线部分601可直接配置在台式计算机或笔记本计算机的主板上。接地金属607连接至计算机主板的共同接地端GND,而金属连接线602_1~605_1、602_2~605_2则连接至网络组件620,电容606放置在电阻602~605与接地金属607之间,用于释放外来突波所产生的能量,以起到突波保护作用。
上述实施例是使用1个电阻对应于2根金属连接线的方式,其它的实施例也可使用1个电阻对应于1根金属连接线。电阻的尖端(或利用铺铜形成的尖端)与金属连接线的尖端是位于同一轴,而电阻的尖端与金属连接线的尖端之间具有一段距离D(即为非接触性连接方式),电阻的其余部分与金属连接线的尖端距离都大于所述距离D,如图7所示,以实现尖端放电。
另外,上述各实施例仅为较佳实施例。在实际应用上,金属连接线尖端并不需对准电阻尖端也可实现尖端放电,也就是说,金属连接线尖端与电阻的第一端的任何部分都可实现尖端放电。但比起尖端对尖端的方式,效果会比较差,但仍是应用本发明提供的突波保路电路的方式。
另外,虽然上述实施例中已经对突波保护电路及利用该突波保护电路的连接器与电子装置描绘出了一个可能的形态,但所属技术领域中的技术人员应当知道,各厂商对于突波保护电路100、连接器200与电子装置600的设计方式都不一样,因此本发明的应用不限于所述可能的形态。换言之,只要是突波保护电路100、连接器200与电子装置600内部利用尖端放电原理,将突波电压经由金属连接线引导至电阻、电容至接地金属进行放电,就已经是符合了本发明的精神。
综上所述,本发明具有如下优点:(1)可采串接方式连接在既有产品上,无须更换产品的既有设备,即可提高产品的耐冲击性。(2)在线对地保护线路上采用非接触性设计,可避免信号干扰。(3)电路体积小、连接简单且无需外接电源。因此,可有效地提高产品抵抗突波发生时所产生的高压能量,由原先线对线耐受700V以及线对地只能耐受2.8KV分别提升至线对线的1.2KV以及线对地的3.5KV,并且可降低电路使用组件的成本。
Claims (19)
1. 一种突波保护电路,其特征在于,包括:
一第一金属连接线,其具有一尖端;
一电阻,其第一端与所述第一金属连接线的尖端有一预定距离;
一接地金属;以及
一电容,其耦接在所述接地金属与所述电阻的第二端之间。
2. 如权利要求1所述的突波保护电路,其特征在于,还包括,一第二金属连接线,其具有一尖端,并与所述电阻的第一端有一预定距离。
3. 如权利要求1所述的突波保护电路,其特征在于,所述电阻的第一端具有一第一尖端,且所述第一尖端与所述第一金属连接线的尖端有一预定距离,所述电阻的其余部分与所述第一金属连接线的尖端距离都大于所述预定距离。
4. 如权利要求3所述的突波保护电路,其特征在于,还包括:
一第二金属连接线,其具有一尖端;
所述电阻第一端还具有一第二尖端,且所述第二尖端与所述第二金属连接线的尖端有一预定距离,所述电阻的其余部分与所述第二金属连接线的尖端距离都大于所述预定距离。
5. 如权利要求1所述的突波保护电路,其特征在于,所述电阻为一表面贴装(SMD)电阻。
6. 如权利要求1所述的突波保护电路,其特征在于,所述电容为高压陶瓷电容。
7. 如权利要求1所述的突波保护电路,其特征在于,所述预定距离的范围在5密耳(mil)~40密耳之间。
8. 一种连接器,其特征在于,包括:
多个金属连接线,每一金属连接线各具有一尖端;
多个电阻,每一电阻的第一端与对应的所述金属连接线的尖端有一预定距离;
一接地金属;以及
一电容,耦接在所述接地金属与上述多个电阻的第二端之间。
9. 如权利要求8所述的连接器,其特征在于,所述电阻的第一端还具有一尖端,并与对应的所述金属连接线的尖端有一预定距离,所述电阻的其余部分与对应的所述金属连接线的尖端距离都大于所述预定距离。
10. 如权利要求8所述的连接器,其特征在于,所述电阻为一表面贴装(SMD)电阻。
11. 如权利要求8所述的连接器,其特征在于,所述电容为高压陶瓷电容。
12. 如权利要求8所述的连接器,其特征在于,所述预定距离的范围在5密耳(mil)~40密耳之间。
13. 一种电子装置,其特征在于,包括:
一接线部分,其包括:
一第一金属连接线,其具有一尖端;
一电阻,其第一端与所述第一金属连接线的尖端有一预定距离;
一接地金属;以及
一电容,耦接在所述接地金属与所述电阻的第二端之间。
14. 如权利要求13所述的电子装置,其特征在于,所述接线部分还包括,一第二金属连接线,其具有一尖端,此尖端与所述电阻的第一端有一预定距离。
15. 如权利要求13所述的电子装置,其特征在于,所述电阻的第一端具有一第一尖端,且所述第一尖端与所述第一金属连接线的尖端有一预定距离,所述电阻的其余部分与所述第一金属连接线的尖端距离都大于所述预定距离。
16. 如权利要求15所述的电子装置,其特征在于,所述接线部分还包括:
一第二金属连接线,其具有一尖端;
所述电阻第一端还具有一第二尖端,且所述第二尖端与所述第二金属连接线的尖端有一预定距离,所述电阻的其余部分与所述第二金属连接线的尖端距离都大于所述预定距离。
17. 如权利要求13所述的电子装置,其特征在于,所述电阻为一表面贴装(SMD)电阻。
18. 如权利要求13所述的电子装置,其特征在于,所述电容为高压陶瓷电容。
19. 如权利要求13所述的电子装置,其特征在于,所述预定距离的范围在5密耳(mil)~40密耳之间。
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