CN107196280A - 保护电路、设备及通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种保护电路、设备及通信系统。该保护电路包括：瞬态电压抑制TVS二极管、电阻和电容；其中，所述TVS二极管的第一端与所述电阻的一端在第一连接点处连接；所述TVS二极管的第二端接地；所述电容的一端与所述电阻的另一端在第二连接点处连接；所述电容的另一端与所述TVS二极管的第二端连接。本发明实施例可以有效的在泄放静电的同时保持着通信传输信号的信号完整性。

Description

保护电路、设备及通信系统

技术领域

本发明实施例涉及电路防护器件技术领域，尤其涉及一种保护电路、设备及通信系统。

背景技术

瞬态电压抑制(Transient Voltage Suppressor，简称TVS)二极管，是一种二极管形式的高效能保护器件。当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，TVS二极管能以10的负12次方秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。

然而，目前现有的TVS二极管用在各类芯片的通信端口时，由于其吸收瞬时功率有限，因此无法处理由于巨大的地电流浪涌而发生的逆转效应，也无法处理由于巨大的浪涌影响使得瞬间电压过高时，芯片发生的传输信号混乱的现象。

发明内容

本发明实施例提供一种保护电路、设备及通信系统，用于解决现有技术现有的TVS二极管用在各类芯片的通信端口时，无法处理由于巨大的地电流浪涌而发生的逆转效应，也无法处理由于巨大的浪涌影响使得瞬间电压过高时，芯片处理时发生的信号混乱的现象的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供一种保护电路，包括：

瞬态电压抑制TVS二极管、电阻和电容；

其中，所述TVS二极管的第一端与所述电阻的一端在第一连接点处连接；所述TVS二极管的第二端接地；

所述电容的一端与所述电阻的另一端在第二连接点处连接；所述电容的另一端与所述TVS二极管的第二端连接。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述TVS二极管为单向TVS二极管或双向TVS二极管。

在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述TVS二极管为单向TVS二极管时，所述TVS二极管的第一端为负极；所述TVS二极管的第二端为正极。

在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述TVS二极管的型号为ZPD27；所述电阻的阻值为715Ω；所述电容的电容值为1uF。

第二方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：

通信接口，以及如第一方面任一项中所述的保护电路；

其中，所述通信接口的一端与所述保护电路的第二连接点连接。

在二方面的一种可能的实现方式中，还包括：

处理器，与所述通信接口的另一端连接。

第三方面，本发明实施例提供一种外部设备，包括：

通信接口，以及如第一方面任一项中所述的保护电路；

其中，所述通信接口的一端与所述保护电路的第一连接点连接。

第四方面，本发明实施例提供一种通信系统，包括：

如第二方面中所述的电子设备，以及外部设备；

其中，所述外部设备的通信接口与所述保护电路的第一连接点连接。

第五方面，本发明实施例提供一种通信系统，包括：

电子设备，以及如第三方面中所述的外部设备；

其中，所述电子设备的通信接口与所述保护电路的第二连接点连接。

第六方面，本发明实施例提供一种通信系统，包括：

电子设备、外部设备以及如第一方面任一项中所述的保护电路；

其中，所述电子设备的通信接口与所述保护电路的第二连接点连接；

所述外部设备的通信接口与所述保护电路的第一连接点连接。

本发明实施例提供的保护电路、设备及通信系统，保护电路，包括：瞬态电压抑制TVS二极管、电阻和电容；其中，所述TVS二极管的第一端与所述电阻的一端在第一连接点处连接；所述TVS二极管的第二端接地；所述电容的一端与所述电阻的另一端在第二连接点处连接；所述电容的另一端与所述TVS二极管的第二端连接，TVS二极管用于吸收和泄防静电的绝大部分能量，电容可以吸收静电的部分能量，电阻R1和电容C1可以组成RC滤波电路对传输信号进行滤波，保持通信传输信号的完整性，因此上述保护电路可以有效的在泄放静电的同时保持着通信传输信号的信号完整性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的保护电路一实施例的结构示意图；

图2为本发明提供的通信系统一实施例的结构示意图；

图3为本发明提供的电子设备一实施例的结构示意图；

图4为本发明提供的电子设备另一实施例的结构示意图；

图5为本发明提供的外部设备一实施例的结构示意图；

图6为本发明提供的通信系统另一实施例的结构示意图；

图7为本发明提供的通信系统又一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例涉及的电子设备可以是任何固定、移动或便携式电子设备，包括但不限于计算机、通信设备、平板电脑、智能手机等。

本发明实施例涉及的外部设备简称“外设”，是指连在计算机、通信设备等电子设备以外的硬件设备。对数据和信息起着传输、转送和存储的作用，是计算机、通信等系统中的重要组成部分。

浪涌是造成电子设备损坏的常见原因。浪涌是发生在微秒级时间内的一种剧烈脉冲，严重超出正常工作电压。

浪涌对敏感电子电器设备的影响包括：造成电子设备内部器件电源端、信号输入输出端瞬间出现过高的电压，破坏元器件金属化表层，甚至击穿半导体器件；瞬间电压可能使互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称CMOS)器件等元件失控，造成器件工作于非正常状态，使器件通过过大电流而烧毁；过电压会破坏印刷电路板印刷线路或接触点；瞬间的电压波动会对电子设备造成干扰，使通信传输数据的错误，数据处理程序出错，数据文件部分破坏；频繁的过电压会造成器件老化加速，大大缩短设备寿命。

当前，为保护设备免受静电浪涌的影响，广泛采用TVS二极管。该TVS二极管器件可以并联在设备输入线路两端，在线路电压处于正常范围内时呈现很大的阻抗，当浪涌电压进入设备时，线路电压超过容限，器件阻抗快速下降，吸收浪涌电流，以保证线路电压不至于过高。但其吸收瞬时功率有限，在大电流通过的情况下极易过流烧毁。

针对现有的TVS二极管的问题，本申请提出一种保护电路，包括TVS二极管、电阻和电容，可以有效的在泄放静电的同时保持着通信信号的信号完整性，让包括电子设备以及外设的整个通信系统能够更加稳健的工作。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本发明提供的保护电路一实施例的结构示意图。图2为本发明提供的通信系统一实施例的结构示意图。如图1所示，本实施例的保护电路，可以包括：

TVS二极管D1、电阻R1和电容C1；

其中，所述TVS二极管的第一端与所述电阻的一端在第一连接点a1处连接；所述TVS二极管的第二端接地；

所述电容的一端与所述电阻的另一端在第二连接点a2处连接；所述电容的另一端与所述TVS二极管的第二端连接。

具体的，在本实施例中，保护电路，主要由三部分组成：(1)TVS二极管D1，用于吸收和泄防静电的绝大部分能量；(2)电阻R1；(3)电容C1。

其中，电阻R1和电容C1，用于组成一阶RC滤波电路，即组成低通滤波器。

如图2所示，本实施例的保护电路可以连接在外部设备和电子设备的通信接口之间，外部设备的通信接口连接在保护电路的第一连接点a1处，电子设备的通信接口连接在保护电路的第二连接点a2处，用于对外部设备和电子设备的通信接口进行浪涌保护。

上述保护电路的工作原理如下：

正常工作状态下TVS二极管D1的阻抗很大，基本无电流通过；当出现浪涌脉冲时，随着输入电压的快速升高，TVS二极管D1的阻抗减小，压降降低，抵消了一部分浪涌电压的影响，电容也可以抑制电压突变，可以吸收静电的部分能量。在由于巨大的浪涌影响使得瞬间电压过高时，通信系统的通信接口之间发生传输信号混乱现象时，上述电阻R1和电容C1组成的RC滤波电路对传输信号进行滤波，保持通信传输信号的完整性。

电容C1可以保持通信信号相对局部地的稳定性。

电阻R1有助于地的稳定。

本实施例中，通过将上述三个器件封装在一起组成保护电路，可以有效的在泄放静电的同时保持着通信传输信号的信号完整性，让整个通信系统能够更加稳健的工作。

本实施例提供的保护电路，包括：瞬态电压抑制TVS二极管、电阻和电容；其中，所述TVS二极管的第一端与所述电阻的一端在第一连接点处连接；所述TVS二极管的第二端接地；所述电容的一端与所述电阻的另一端在第二连接点处连接；所述电容的另一端与所述TVS二极管的第二端连接，TVS二极管用于吸收和泄防静电的绝大部分能量，电容可以吸收静电的部分能量，电阻R1和电容C1可以组成RC滤波电路对传输信号进行滤波，保持通信传输信号的完整性，因此上述保护电路可以有效的在泄放静电的同时保持着通信传输信号的信号完整性。

进一步的，可选地，在上述实施例的基础上，所述TVS二极管为单向TVS二极管或双向TVS二极管。

单向TVS二极管的V-I特性，单向TVS的正向特性与普通稳压二极管相同，反向击穿拐点近似“直角”为硬击穿，为典型的PN结雪崩器件。从击穿点到最大箝位电压Vc值所对应的曲线段表明，当有瞬时过压脉冲时，器件的电流急骤增加而反向电压则上升到箝位电压值，并保持在这一水平上。

双向TVS的V-I特性，双向TVS的V-I特性曲线如同两只单向TVS“背靠背”组合，其正反两个方向都具有相同的雪崩击穿特性和箝位特性，一旦加在它两端的干扰电压超过箝位电压Vc就会立刻被抑制掉。

在选用TVS二极管时，应考虑以下几个主要因素：

(1)若TVS二极管有可能承受来自两个方向的尖峰脉冲电压(浪涌电压)冲击时，应当选用双向的，否则可选用单向的。

(2)所选用TVS二极管的最大箝位电压Vc值应低于被保护元件的最高电压。Vc是二极管在截止状态的电压，也就是在静电释放(Electro-Static discharge，简称ESD)冲击状态时通过TVS二极管的电压，它不能大于被保护回路的可承受极限电压，否则器件面临被损坏的危险。

其中，所述TVS二极管为单向TVS二极管时，所述TVS二极管的第一端为负极；所述TVS二极管的第二端为正极。

其中，在实际应用中，一种可实施的方式中，所述TVS二极管的型号为ZPD27；所述电阻的阻值为715Ω；所述电容的电容值为1uF。

需要说明的是，上述TVS二极管的型号、电阻的阻值、电容的电容值仅仅是作为一种示例进行说明，在实际应用中，可以根据具体需求进行选取，本发明对此并不限定。

图3为本发明提供的电子设备一实施例的结构示意图。如图3所示，本实施例的电子设备，可以包括：

通信接口，以及如上述实施例中所述的保护电路；

其中，所述通信接口的一端与所述保护电路的第二连接点a2连接。

本实施例提供的电子设备，包括：通信接口以及保护电路，该保护电路包括：瞬态电压抑制TVS二极管、电阻和电容；其中，所述TVS二极管的第一端与所述电阻的一端在第一连接点处连接；所述TVS二极管的第二端接地；所述电容的一端与所述电阻的另一端在第二连接点处连接；所述电容的另一端与所述TVS二极管的第二端连接，TVS二极管用于吸收和泄防静电的绝大部分能量，电容可以吸收静电的部分能量，电阻R1和电容C1可以组成RC滤波电路对传输信号进行滤波，保持通信传输信号的完整性，因此上述电子设备的保护电路可以有效的在泄放静电的同时保持着通信传输信号的信号完整性。

图4为本发明提供的电子设备另一实施例的结构示意图。在图3所示的结构基础上，可选的，作为一种可实施的方式，电子设备还可以包括：

处理器，与所述通信接口的另一端连接。

其中，处理器可以由集成电路(Integrated Circuit，简称IC)组成，例如可以由单颗封装的IC所组成，也可以由连接多颗相同功能或不同功能的封装IC而组成。举例来说，处理器可以仅包括CPU或MCU，也可以是图形处理器(Graphic Processing Unit；GPU)、数字信号处理器(Digital Signal Processor；DSP)、及通信单元中的控制芯片(例如基带芯片)的组合。

图5为本发明提供的外部设备一实施例的结构示意图。如图5所示，本实施例的外部设备，可以包括：

通信接口，以及如图1所示实施例中所述的保护电路；

其中，所述通信接口的一端与所述保护电路的第一连接点a1连接。

本实施例提供的外部设备，包括：通信接口以及保护电路，该保护电路包括：瞬态电压抑制TVS二极管、电阻和电容；其中，所述TVS二极管的第一端与所述电阻的一端在第一连接点处连接；所述TVS二极管的第二端接地；所述电容的一端与所述电阻的另一端在第二连接点处连接；所述电容的另一端与所述TVS二极管的第二端连接，TVS二极管用于吸收和泄防静电的绝大部分能量，电容可以吸收静电的部分能量，电阻R1和电容C1可以组成RC滤波电路对传输信号进行滤波，保持通信传输信号的完整性，因此上述外部设备的保护电路可以有效的在泄放静电的同时保持着通信传输信号的信号完整性。

图6为本发明提供的通信系统另一实施例的结构示意图。如图5所示，本实施例的通信系统，包括：

如图3、图4所示实施例中所述的电子设备，以及外部设备；

其中，所述外部设备的通信接口与所述保护电路的第一连接点a1连接。

图7为本发明提供的通信系统又一实施例的结构示意图。如图7所示，本实施例的通信系统，包括：

电子设备，以及如图5所示实施例中所述的外部设备；

其中，所述电子设备的通信接口与所述保护电路的第二连接点a2连接。

如图2所示，本实施例的通信系统，包括：

电子设备、外部设备以及如图1所示实施例中所述的保护电路；

其中，所述电子设备的通信接口与所述保护电路的第二连接点连接；

所述外部设备的通信接口与所述保护电路的第一连接点连接。

本实施例提供的通信系统，包括：电子设备、外部设备以及保护电路，该保护电路包括：瞬态电压抑制TVS二极管、电阻和电容；其中，所述TVS二极管的第一端与所述电阻的一端在第一连接点处连接；所述TVS二极管的第二端接地；所述电容的一端与所述电阻的另一端在第二连接点处连接；所述电容的另一端与所述TVS二极管的第二端连接，TVS二极管用于吸收和泄防静电的绝大部分能量，电容可以吸收静电的部分能量，电阻R1和电容C1可以组成RC滤波电路对传输信号进行滤波，保持通信传输信号的完整性，因此可以有效的在泄放静电的同时保持着通信传输信号的信号完整性，让整个通信系统能够更加稳健的工作。

上述实施例的通信系统，其实现原理和技术效果与上述保护电路实施例的技术方案类似，其具体实施过程可以参见前述实施例，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种保护电路，其特征在于，包括：

瞬态电压抑制TVS二极管、电阻和电容；

其中，所述TVS二极管的第一端与所述电阻的一端在第一连接点处连接；所述TVS二极管的第二端接地；

所述电容的一端与所述电阻的另一端在第二连接点处连接；所述电容的另一端与所述TVS二极管的第二端连接。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述TVS二极管为单向TVS二极管或双向TVS二极管。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述TVS二极管为单向TVS二极管时，所述TVS二极管的第一端为负极；所述TVS二极管的第二端为正极。

4.根据权利要求1-3任一项所述的电路，其特征在于，所述TVS二极管的型号为ZPD27；所述电阻的阻值为715Ω；所述电容的电容值为1uF。

5.一种电子设备，其特征在于，包括：

通信接口，以及如权利要求1-4任一项中所述的保护电路；

其中，所述通信接口的一端与所述保护电路的第二连接点连接。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，还包括：

处理器，与所述通信接口的另一端连接。

7.一种外部设备，其特征在于，包括：

通信接口，以及如权利要求1-4任一项中所述的保护电路；

其中，所述通信接口的一端与所述保护电路的第一连接点连接。

8.一种通信系统，其特征在于，包括：

如权利要求5或6所述的电子设备，以及外部设备；

其中，所述外部设备的通信接口与所述保护电路的第一连接点连接。

9.一种通信系统，其特征在于，包括：

电子设备，以及如权利要求7中所述的外部设备；

其中，所述电子设备的通信接口与所述保护电路的第二连接点连接。

10.一种通信系统，其特征在于，包括：

电子设备、外部设备以及如权利要求1-4任一项中所述的保护电路；

其中，所述电子设备的通信接口与所述保护电路的第二连接点连接；

所述外部设备的通信接口与所述保护电路的第一连接点连接。