CN102437487A - 具有突波隔离功能的电连接器总成 - Google Patents

Abstract

一种具有突波隔离功能的电连接器总成，用以供一电子电路与外部建立通信连接，电连接器总成包括一电连接器、至少一数据传输线及一直流高通滤波电路。数据传输线的一端连接电连接器，且数据传输线的另一端用以连接电子电路。直流高通滤波电路具有一频率门槛值，直流高通滤波电路供频率超过频率门槛值的信号通过，且数据传输线的另一端分别延伸通过该直流高通滤波电路再连接电子电路。通过直流高通滤波电路的设置，被电连接器所接收且通过数据传输线的低频突波可被滤除，以避免电子电路受到损坏。

Description

具有突波隔离功能的电连接器总成

技术领域

本发明涉及突波隔离电路，特别涉及以滤波方式隔离突波的具有突波隔离功能的电连接器总成。

背景技术

如图1所示，设置于电子装置的电连接器1(Network Jack)，例如RJ-45规格的网络连接器，用以让一电缆线的电接头插接，而使电子装置的电子电路2电连接该电缆线，从而与另一外部装置建立通信连接。电子装置本身可能因为静电持续累积至一高电压电位，而形成高电压的突波，通过电连接器1传导至电子电路2；或是，因为电缆线接收了来自外部的高压电流，例如电缆线受到雷击，也会产生高电压的突波通过电连接器1传导至电子电路2。前述的高电压突波将造成电子电路2的损坏，例如网络芯片3或南桥芯片4等电子芯片被高压电所击穿。

如图2所示，为了避免电子电路2受损，电连接器1与电子电路2之间，通常会设置一旁通切换装置5。如图2所示，该旁通切换装置5设置于电连接器1及网络芯片之间。该旁通切换装置5通过一切换机制，在电连接器1的任一脚位承受高于门槛值的高电压电位时，切换旁通切换装置5的电性连接关系，使该承受高电压电位的脚位或是所有脚位接地。前述切换机制使得电连接器1与电子电路2之间暂时形成断路状态，从而避免网络芯片3或南桥芯片4等电子芯片被高压电所击穿。图2所示的切换机制的具体实施方式如中国台湾M379251号新型专利“具有尖端放电的连接器”所揭示的。M379251号所示的具有尖端放电的连接器以放电端子作为其旁通切换机制，在电连接器接受高电压电位时进行尖端放电，避免外部的高电压电位，例如EMI造成的静电、雷击产生的突波直接传输至电子电路。

然而，如图2或M379251号所示的旁通切换机制，其保护效果取决于将特定脚位或全部脚位切换为接地的反应速度。电连接器1承受高电压电位至旁通切换机制完成将特定脚位或全部脚位切换为接地的过程中，存在一时间差，此一时间差若在外部电流足够大或是高电压电位过高时，仍足以对电子电路2造成损害。

综上，现有技术中，电连接器与电子电路之间以旁通切换机制作为突波隔离机制，该旁通切换机制结构相对复杂，且于突波的瞬间电流过大或是电位过高时仍足以对电子电路造成损害。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提出一种具有突波隔离功能的电连接器总成，可有效地隔离突波。

本发明的具有突波隔离功能的电连接器总成，用以供一电子电路与外部建立通信连接，电连接器总成包括一电连接器、至少一数据传输线及一直流高通滤波电路。数据传输线的一端连接电连接器，且数据传输线的另一端用以连接电子电路。直流高通滤波电路具有一频率门槛值，直流高通滤波电路供频率超过频率门槛值的信号通过，且数据传输线的另一端分别延伸通过该直流高通滤波电路再连接电子电路。通过直流高通滤波电路的设置，被电连接器所接收且通过数据传输线的低频突波可被滤除，以避免电子电路受到损坏。

本发明的有益效果在于，本发明通过滤波电容、接地电感、电阻等无源元件的设置，即可达成隔离突波的效果；且无源元件成本低，易集成于小型电路基板上，因此本发明可容易地实施于各种小尺寸电连接器之上。

附图说明

图1为现有技术中，电连接器与电子电路的电路方框图。

图2为现有技术中，电连接器、旁通切换装置、电子电路的电路方框图。

图3为本发明的具有突波隔离功能的电连接器总成连接于电子电路的电路方框图。

图4为进行雷击测试所输入的测试用突波的电压波形。

图5为进行雷击测试所输入的测试用突波的电流波形。

图6A、图6B为本发明第一实施例的具有突波隔离功能的电连接器总成连接于电子电路的电路方框图。

图7A、图7B为本发明第二实施例的具有突波隔离功能的电连接器总成连接于电子电路的电路方框图。

图8A、图8B为本发明第三实施例的具有突波隔离功能的电连接器总成连接于电子电路的电路方框图。

其中，附图标记说明如下：

(现有技术)

1    电连接器

2    电子电路

3    网络芯片

4    南桥芯片

5    旁通切换装置

(本发明)

100  具有突波隔离功能的电连接器总成

110  电连接器

120  数据传输线

130  直流高通滤波电路

131  滤波电容

132  电阻

133  接地电感

900  电子电路

910  网络芯片

920  南桥芯片

具体实施方式

请参阅图3所示，为本发明所揭示的具有突波隔离功能的电连接器总成100，设置于一电子装置，用以连接一电缆线的电接头，而使电子装置的电子电路900电连接该电缆线，从而与另一外部装置建立通信连接。电连接器总成100包括一电连接器110、多个数据传输线120及一直流高通滤波电路130。

如图3所示，电连接器110用以供电接头插接，通过电连接器110及电接头的接触弹片互相接触，使电连接器110及电接头之间电性连接。

再参阅图3所示，各所述数据传输线120的一端连接电连接器110，各该数据传输线120的另一端，分别延伸通过该直流高通滤波电路130，再连接于电子电路900。通过电接头、电连接器110及数据传输线120，电子电路900可与另一外部装置建立通信连接。

该直流高通滤波电路130用以滤除直流、低频的噪声。一般而言，静电、或雷击产生的突波，为一持续时间极短且为低频的信号。

参阅图4及图5所示，前述的突波，其振幅约为数千伏特(Volt)，频率约为1kHz～1MHz，电压上升时间(Rise Time)约1～10微秒(μs)。图4及图5所示为一般用于进行雷击测试所输入的测试用突波波形。图4为测试用突波的电压波形，电压上升时间(Rise Time)为1.2微秒(μs)，也即突波开始产生后在第1.2微秒(μs)，电压可到达最大电压值的90％，借以模拟周期极短的突波，而其半衰期(Half Value time，电压下降至最大电压值的50％)则为50微秒(μs)。图5为测试用突波的电流波形，电流上升时间(Rise Time)为10微秒(μs)，也即突波开始产生后在第10微秒(μs)，电流可到达最大电流值的90％，借以模拟周期极短的突波，而其半衰期(HalfValue time，电压下降至最大电压值的50％)则为700微秒(μs)。

网络电连接器等高速传输的电连接器，其传送速率大多落在10Mb/s至1Gb/s，对应的传输信号的频率则介于2.5Mhz至125MHz，都远超过1MHz。因此，直流高通滤波电路130可设定一频率门槛值，例如1MHz，且只让频率超过该频率门槛值的信号通过，即可滤除低频信号。是以当突波被电连接器110所接收而通过数据传输线120之后，该突波被该直流高通滤波电路130所滤除，仅有原本通过电连接器110输入的高频的数据信号可以通过该直流高通滤波电路130，而传送至该电子电路900。同样地，电子电路900反向通过电接头对外传送数据信号也是高频信号，因此该对外传送的数据信号也可以通过该直流高通滤波电路130，而传送至外部装置。

以下以多个实施例，说明直流高通滤波电路130的具体实施方式。

参阅图6A，其为本发明实施方式的第一实施例，具有突波隔离功能的电连接器总成100包括一电连接器110、多个数据传输线120及一直流高通滤波电路。该电连接器总成100用以使电子装置的电子电路电连接于另一外部装置而建立通信连接。所述电子电路的具体实施例至少包含一网络芯片910及一南桥芯片920。

第一实施例的直流高通滤波电路包括一个或多个滤波电容131。滤波电容131的数量与数据传输线120相同，亦即，每一滤波电容131分别对应于一数据传输线120，且每一数据传输线120通过其所对应的滤波电容131。因此，电连接器110、每一滤波电容131及电子电路的网络芯片910之间形成串联电路。

通过数据传输线的数据信号，先通过滤波电容131，而对滤波电容131产生充放电效应。当属于低频的突波通过滤波电容131时，低频的突波将被滤波电容131吸收，而无法通过滤波电容131而被滤除。

如前所述，传输信号的频率介于2.5Mhz至125MHz，因此滤波电容131较佳的电容值范围为100pF至10μF。以传输速率为1Gb/s为例，对应的传输信号的频率为125Mhz，此时滤波电容131的电容值为100pF时，对125Mhz的传输信号有较低的阻抗，有利于传输信号通过。再以传输速率为10Mb/s为例，对应的传输信号的频率为2.5Mhz，此时滤波电容131的电容值为10μF时，对2.5Mhz的传输信号有较低的阻抗，有利于传输信号通过。亦即，滤波电容131较佳的电容值，取决于其对具有特定频率的传输信号是否具有最低阻抗。

参阅图6B，其为本发明实施方式的第一实施例的变化例，直流高通滤波电路还包括多个电阻132。每一所述电阻132设置于一数据传输线120上，而与对应的滤波电容131串联，借以提升数据传输线120的整体阻抗，以降低突波产生的瞬间电流，从而提升滤波电容131滤除突波的效果。

参阅图7A，其为本发明实施方式的第二实施例，具有突波隔离功能的电连接器总成100包括一电连接器110、多个数据传输线120及一直流高通滤波电路。该电连接器总成100用以使电子装置的电子电路电连接于另一外部装置而建立通信连接。所述电子电路的具体实施例至少包含一网络芯片910及一南桥芯片920。

第二实施例的直流高通滤波电路包括一个或多个接地电感133。接地电感133的数量与数据传输线120相同，亦即，每一接地电感133分别对应于一数据传输线120。

每一接地电感133的一端，连接于对应的数据传输线120中段，使每一数据传输线120通过其所对应的接地电感133的一端；而每一接地电感133的另一端电性接地。因此，电连接器110、每一接地电感133及电子电路的网络芯片910之间形成并联电路。

通过数据传输线的数据信号，先通过接地电感133的一端。当属于低频的突波通过接地电感133的一端时，低频的突波将通过接地电感133，使接地电感133对该突波产生接地效应而不会通过数据传输线到达电子电路的网络芯片910，因而滤除该低频的突波。

传输信号的频率介于2.5Mhz至125MHz，因此接地电感133较佳的感值范围为680nH至22μH。以传输速率为1Gb/s为例，对应的传输信号的频率为125Mhz，此时接地电感133的感值为680nH时，对125Mhz的传输信号有较高的阻抗，避免传输信号通过接地电感133而进入接地线路。再以传输速率为10Mb/s为例，对应的传输信号的频率为2.5Mhz，此时接地电感133的感值为22μH时，对2.5Mhz的传输信号有较高的阻抗，避免传输信号通过接地电感133而进入接地线路。亦即，接地电感133较佳的感值，取决于其对具有特定频率的传输信号是否具有最高阻抗。

参阅图7B，其为本发明实施方式的第二实施例的变化例，直流高通滤波电路还包括多个电阻132。每一所述电阻132设置于一数据传输线120上，借以提升数据传输线120的整体阻抗，使突波产生的瞬间电流有较高的比例被分配至接地电感133，从而提升接地电感133滤除突波的效果。

参阅图8A，其为本发明实施方式的第三实施例，具有突波隔离功能的电连接器总成100包括一电连接器110、多个数据传输线120及一直流高通滤波电路。所述电子电路的具体实施例至少包含一网络芯片910及一南桥芯片920。

第三实施例的直流高通滤波电路包括一个或多个滤波电容131、一个或多个接地电感133。第三实施例的直流高通滤波电路复合了串联电路及并联电路。

每一滤波电容131分别对应于一数据传输线120，且每一数据传输线120通过其所对应的滤波电容131。因此，电连接器110、每一滤波电容131及电子电路的网络芯片910之间形成串联电路。

每一数据传输线120又分别对应于一接地电感133。每一接地电感133的一端，连接于对应的数据传输线120中段，使每一数据传输线120通过其所对应的接地电感133的一端；而每一接地电感133的另一端电性接地。因此，电连接器110、每一接地电感133及电子电路的网络芯片910之间形成并联电路。

通过数据传输线的数据信号，先通过接地电感133的一端，使接地电感133对该突波产生接地效应而不会通过数据传输线到达电子电路的网络芯片910，因而滤除该低频的突波。若突波的电流过高，致使突波经过接地电感133滤波效应后仍有高电位，此时的突波仍会通过滤波电容131，而对滤波电容131产生充放电效应，而被滤波电容131吸收，而无法通过滤波电容131而被滤除。

如上所述，突波分别被接地电感133导引至接地线路，且被滤波电容131所吸收，因此由滤波电容131与接地电感133复合组成的直流高通滤波电路可进一步提升隔离低频突波的效果。需注意的是，滤波电容131与接地电感133的设置顺序并不限于图8A所示，也可改变其先后顺序，使通过数据传输线的数据信号先通过滤波电容133，再通过接地电感133的一端。

参阅图8B，其为本发明实施方式的第三实施例的变化例，直流高通滤波电路还包括多个电阻132。每一所述电阻132设置于一数据传输线120上，而与对应的滤波电容131串联，借以提升数据传输线120的整体阻抗，以降低突波产生的瞬间电流，从而提升滤波电容131及接地电感133滤除突波的效果。

本发明通过滤波电容131、接地电感133、电阻132等无源元件的设置，即可达成隔离突波的效果，使得电子电路中相关的电子芯片，例如网络芯片910或南桥芯片920可以承受更高电压的外部突波。前述无源元件成本低，且易集成于小型电路基板上，因此本发明可容易地实施于各种小尺寸电连接器之上。

Claims (8)

1.一种具有突波隔离功能的电连接器总成，用以供一电子电路与外部建立通信连接，该电连接器总成包括：

一电连接器；

至少一数据传输线，该数据传输线的一端连接该电连接器，且该数据传输线的另一端用以连接该电子电路；及

一直流高通滤波电路，具有一频率门槛值，该直流高通滤波电路供频率超过该频率门槛值的信号通过，且该数据传输线的另一端分别延伸通过该直流高通滤波电路再连接该电子电路。

2.如权利要求1所述的具有突波隔离功能的电连接器总成，其特征在于，该频率门槛值为1MHz。

3.如权利要求1所述的具有突波隔离功能的电连接器总成，其特征在于，该直流高通滤波电路包括至少一滤波电容，对应于该数据传输线，且该数据传输线通过该滤波电容。

4.如权利要求3所述的具有突波隔离功能的电连接器总成，其特征在于，该滤波电容的电容值范围为100pF至10μF，对应的传输速率为1Gb/s至10Mb。

5.如权利要求1所述的具有突波隔离功能的电连接器总成，其特征在于，该直流高通滤波电路包括至少一接地电感，对应于该数据传输线；该接地电感的一端连接于该数据传输线的中段，该接地电感的另一端电性接地。

6.如权利要求5所述的具有突波隔离功能的电连接器总成，其特征在于，该接地电感的感值范围为680nH至22μH，对应传输速率为1Gb/s至10Mb/s。

7.如权利要求1所述的具有突波隔离功能的电连接器总成，其特征在于，该直流高通滤波电路包括：

至少一滤波电容，对应于该数据传输线，且该数据传输线通过该滤波电容；及

至少一接地电感，对应于该数据传输线；该接地电感的一端连接于该数据传输线的中段，该接地电感的另一端电性接地。

8.如权利要求3或5或7所述的具有突波隔离功能的电连接器总成，其特征在于，该直流高通滤波电路还包括至少一电阻，设置于该数据传输线上。

Images