CN108628794A - 接口控制电路及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种接口控制电路及其控制方法。一接口控制电路，包含：一接口信号收发电路，与一接口耦接，用以通过该接口传送及/或接收一接口信号；以及一保护电路，用以根据一第一接口引脚的一引脚电容值而产生一保护控制信号；其中于一第二接口引脚确定一连接事件发生时起的一预设的检测时段内，感测该第一界面引脚的该引脚电容值，当该引脚电容值大于一预设的第一电容阈值时，确定一可电解物质存在且接触于该接口引脚，且该保护控制信号触发该接口信号收发电路进行一保护操作；其中该接口包括该第一接口引脚以及该第二接口引脚；其中该第一接口引脚与该第二接口引脚可为相同或不相同的接口引脚。

Description

接口控制电路及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种接口控制电路，特别是指一种通过感测引脚电容值而可检测水气/液体的接口控制电路。本发明还涉及接口控制方法。
背景技术
图1示出一种现有技术的接口控制电路(接口控制电路19)，接口控制电路19可为例如但不限于如图中符合通用串行总线规范C型态(USB type C)的接口控制电路，用以通过一接口连接器20的接口引脚(例如但不限于图中所示的VBUS、CC1、CC2、D+、或D-等引脚)而与其他相同规范的接口电路进行例如但不限于电源及/或数据传输等操作。现有技术的接口控制电路19中，当用户使接口连接器20与可电解物质30(electrolytic substance，特别是液体，例如但不限于水等)刻意地接触(例如但不限于在水中照相或游泳等使用)或非刻意地接触时(例如但不限于不慎落水、淋雨或遭饮料泼洒等)，可能导致接口引脚因电解作用而加速锈蚀(rusting)，而在某些条件下，例如但不限于图1中，接口引脚CC1及/或CC2(由接口控制电路19提供电流源)与VBUS(由接口控制电路19提供电压源)同时存在时，甚至可导致烧毁等严重损坏。
本发明相比于图1的现有技术，其优点在于可检测可电解物质的存在，并于可电解物质存在且接触接口引脚(例如但不限于图中所示的VBUS、CC1、CC2、D+、或D-等引脚)时，进行相关的保护操作，可大幅降低接口引脚的锈蚀，延长产品的寿命，并保护接口电路及接口连接器不致烧毁。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种接口控制电路及其控制方法，其能够检测可电解物质的存在，并于可电解物质存在且接触接口引脚时，进行相关的保护操作，可大幅降低接口引脚的锈蚀，延长产品的寿命，并保护接口电路及接口连接器不致烧毁。
为了实现上述发明目的，就其中一个观点言，本发明提供了一种接口控制电路，包含：一接口信号收发电路，与一接口耦接，用以通过该接口传送及/或接收一接口信号，其中该接口包括至少一接口引脚；以及一保护电路，用以根据一第一接口引脚的一引脚电容值而产生一保护控制信号；其中于一第二接口引脚确定一连接事件(attaching event)发生时起的一预设的检测时段内，感测该第一界面引脚的该引脚电容值，当该引脚电容值大于一预设的第一电容阈值时，确定一可电解物质存在且接触于该接口引脚，且该保护控制信号触发该接口信号收发电路进行一保护操作；其中该接口包括该第一接口引脚以及该第二接口引脚；其中该第一接口引脚与该第二接口引脚可为相同或不相同的接口引脚。
在一较佳实施例中，如本发明上述的接口控制电路，其中该保护电路包括：一可电解物质感测电路，包括以下组合的至少之一：(1)一电容感测电阻；以及一充电开关，其中该电容感测电阻与该充电开关，电气串联于该第一接口引脚与一上提电压之间，而于该第一接口引脚产生一引脚电容感测信号；其中该充电开关于该连接事件(attaching event)发生时导通(turn on)；或(2)一充电电流源；以及一充电开关，其中该充电电流源与该充电开关，电气串联于该第一接口引脚与一上提电压之间，而于该第一接口引脚产生一引脚电容感测信号；其中该充电开关于该连接事件(attaching event)发生时导通(turn on)；以及一判断电路，根据该引脚电容感测信号与一参考电压的比较结果而产生该保护控制信号，其中该参考电压对应于该默认的第一电容阈值。
在一较佳实施例中，该可电解物质感测电路还包括一放电开关，耦接于该第一接口引脚，该放电开关用以于该充电开关导通前将该引脚电容感测信号放电。
在一较佳实施例中，该可电解物质的介电常数相对大于空气或真空。
在一较佳实施例中，该可电解物质包括水。
在一较佳实施例中，该接口控制电路符合一接口规范，其中该接口规范定义该第一接口引脚的引脚电容值需小于一预设的第二电容阈值，其中该预设的第一电容阈值大于该预设的第二电容阈值。
在一较佳实施例中，该界面引脚为一符合通用串行总线规范C型态(USB type C)的连接器引脚。
在一较佳实施例中，该第一接口引脚为D+或D-引脚，该第二界面引脚为CC1或CC2引脚。
在一较佳实施例中，该预设的检测时段相关于一电容感测电阻及/或一寄生电阻的电阻值与该预设的第一电容阈值的乘积。
就另一个观点言，本发明还提供了一种控制一接口控制电路的方法，其中该接口控制电路，包含：一接口信号收发电路，与一接口耦接，用以通过该接口传送及/或接收一接口信号，其中该接口包括至少一接口引脚；该方法包含：根据一第一接口引脚的一引脚电容值而产生一保护控制信号；其中产生一保护控制信号的步骤包括：于一第二接口引脚确定一连接事件(attaching event)发生时起的一预设的检测时段内，感测该第一界面引脚的该引脚电容值；以及当该引脚电容值大于一预设的第一电容阈值时，确定一可电解物质存在且接触于该接口引脚；以及根据该保护控制信号表示该可电解物质存在且接触于该接口引脚时，触发该接口信号收发电路进行一保护操作；其中该接口包括该第一接口引脚以及该第二接口引脚；其中该第一接口引脚与该第二接口引脚可为相同或不相同的接口引脚。
以下通过具体实施例详加说明，应当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所实现的功效。
附图说明
图1显示一种现有技术的接口控制电路的示意图；
图2显示本发明的接口控制电路的一实施例的示意图；
图3A显示本发明的接口控制电路，其中保护电路的一实施例的示意图；
图3B-3C显示本发明的接口控制电路，其中可电解物质感测电路的实施例的示意图；
图3D显示对应图3C的模拟波形示意图；
图4显示对应图3A-3C的模拟波形示意图。
具体实施方式
请参阅图2，图中所示为本发明的接口控制电路的一种实施例(接口控制电路10)的示意图，接口控制电路10用以通过一接口连接器20的接口引脚(例如但不限于图中所示的VBUS、CC1、CC2、D+、或D-等引脚)而与其他相同规范(例如但不限于如图中符合通用串行总线规范C型态，即USB type C)的接口电路，进行例如但不限于电源及/或数据传输等操作。接口控制电路10包含一接口信号收发电路11，以及一保护电路12。接口信号收发电路11与一接口(例如但不限于USB PD)耦接，其中该接口包括至少一接口引脚(例如于图中所示的VBUS、CC1、CC2、D+、或D-等引脚)耦接，用以通过该接口传送及/或接收一接口信号；其中所述的接口信号可为例如但不限于电源、或模拟或数字信号，举例而言，如图2所示，接口信号收发电路11具有电流源IDC1与IDC2，其分别与接口连接器20的接口引脚CC1与CC2电气连接，接口信号收发电路11另具有电压源VDC，其与接口连接器20的数个接口引脚VBUS电气连接。
由于例如本实施例的通用串行总线规范C型态(USB type C)，具有高速传输的能力，因此会对于至少部分接口引脚的引脚电容值进行规范，例如但不限于接口引脚D+或D-对接地点GND的等效引脚电容值需小于10pF，而另一方面，由于例如水等电解物质的介电常数(dielectric constant)一般来说远大于空气或真空，因此当接口引脚D+或D-接触水等电解物质30时，会使得接口引脚D+或D-上的等效引脚电容值远大于上述的规范(例如高达uF等级)，因此，保护电路12可根据接口引脚D+或D-的引脚电容值，而确定可电解物质30存在且接触于界面引脚D+或D-，在一实施例中，保护电路12还可根据接口引脚D+或D-的引脚电容值，在可电解物质30存在且接触于接口引脚D+或D-的情况下，产生一保护控制信号PRT，用以触发接口信号收发电路11而进行一保护操作。
需说明的是，所述的“引脚电容值”可为接口引脚与任一节点间(例如但不限于接口引脚D+或D-与接地引脚GND之间，或接口引脚D+或D-之间，或接口引脚D+或D-与其他接口引脚或非接口引脚的节点之间)的等效电容值。而上述的“保护操作”可例如但不限于将电源、其他接口信号、或其他内部或外部信号或电路关断(shut down)、使其不导通、提高其输出阻抗、或降低其输出电压或电流等操作。本实施例中，前述的保护操作可施加于例如但不限于VBUS、CC1、CC2、D+、或D-等引脚上，举例而言，不导通而停止输出VBUS。
在一实施例中，可于接口引脚CC1或CC2确定一连接事件(attaching event)发生时起的一预设的检测时段内，感测界面引脚D+或D-的引脚电容值，当引脚电容值大于一预设的电容阈值CTH时，确定水存在且接触于该界面引脚D+或D-，在一实施例中，还可根据保护控制信号PRT触发接口信号收发电路11进行前述的保护操作。
需说明的是，前述用以感测电解物质的存在且接触的接口引脚，并不限于D+或D-，只要其接口规范或一般使用状态时的接口引脚电容值小于当界面引脚接触电解物质时的引脚电容值，即符合本发明的精神。此外，前述“连接事件”，是指例如在USB type C规范中，接口引脚CC1或CC2可通过检测例如但不限于接口引脚上的电阻或电压的变化等(例如通过前述的电流源IDC1或IDC2的驱动而检测)，用以确定是否有其他相应接口的设备通过接口连接器20与其连接，此等事件于本申请中称为“连接事件”，而由于当接口引脚CC1或CC2接触如水等电解物质时，接口引脚上的电阻或电压也会随之有所变化，因此也可判断为“连接事件”的发生，而可用以作为感测“引脚电容值”的参考起始时点。再者，前述预设的检测时段也不限于根据接口引脚CC1或CC2的连接事件发生时，只要是任一接口引脚具有辨识引脚连接状态改变的事件，即可以该事件作为感测引脚电容值的参考起始时点。
此外前述的实施例中，用以确定“连接事件”的接口引脚(CC1或CC2)，与用以感测“引脚电容值”的界面引脚(D+或D-)为不同的引脚。而在一实施例中，用以确定“连接事件”的接口引脚，与用以感测“引脚电容值”的接口引脚可为相同的引脚。
请同时参阅图3A与4，图3A显示根据本发明的保护电路(保护电路12’)的一具体实施例的电路示意图，图4则显示对应图3A的模拟波形图。如图3A所示，保护电路12’包括可电解物质感测电路121以及判断电路122。可电解物质感测电路121包括电容感测电阻RS以及充电开关SP，其中电容感测电阻RS与充电开关SP电气串联于接口引脚D+或D-与一上提电压VPU(pull-up voltage)之间，而于接口引脚D+或D-产生引脚电容感测信号VCS。
详细地说，如图3A中所示，可电解物质等效电路50则包含等效电容CEQ(对应于引脚电容值)以及等效电阻REQ(对应于可电解物质50的一寄生电阻)，用以建构例如水等可电解物质的等效电路模型。而充电开关SP于如前述的连接事件发生时导通(turn on，如图4所示的T0时)，此时，引脚电容感测信号VCS因等效电容CEQ开始充电而上升，其充电波形的时间常数与电容感测电阻RS的电阻值、等效电阻REQ的电阻值，以及接口引脚D+或D-的引脚电容值相关。判断电路122则根据该引脚电容感测信号VCS与参考电压VTH的比较结果而产生保护控制信号PRT，其中参考电压VTH对应于前述预设的电容阈值CTH。在一实施例中，判断电路122可包含一比较电路CP，用以比较引脚电容感测信号VCS与参考电压VTH。详细地说，判断电路122可于连接事件发生时(T0)起的一预设的检测时段内(例如于图4所示的T1时)，例如但不限于读取或闩锁前述的比较结果，而用以判断界面引脚D+或D-的引脚电容值是否大于预设的电容阈值CTH，进而确定可电解物质是否存在且接触于接口引脚D+或D-，并以例如保护控制信号PRT的一状态而表示。需说明的是，本实施例中，如图所示，VCS若于T1时小于VTH，则代表接口引脚D+或D-的引脚电容值大于预设的电容阈值CTH，也就是，判断为水存在且接触于接口引脚D+或D-。
在一实施例中，前述参考电压VTH可相关于该上提电压VPU；在一实施例中，前述预设的检测时段相关于电容感测电阻RS及/或可电解物质的寄生电阻的电阻值与电容阈值CTH的乘积。
请参阅图3B，图3B显示本发明的接口控制电路，其中可电解物质感测电路的实施例的示意图(可电解物质感测电路121)，本实施例中，可电解物质感测电路121包括充电电流源IS以及充电开关SP，其中充电电流源IS与充电开关SP，电气串联于接口引脚D+或D-与上提电压VPU之间，而于接口引脚D+或D-产生引脚电容感测信号VCS；其中充电开关SP于该连接事件发生时导通。
请参阅图3C，图3C显示本发明的接口控制电路，其中保护电路12’的实施例的示意图(保护电路12’”)，如图所示，本实施例中，可电解物质感测电路121还包括一放电开关SD，耦接于接口引脚D+或D-，请同时参阅图3D，放电开关SD用以于充电开关SP导通前将引脚电容感测信号VCS放电。详细地说，在一较佳实施例中，可电解物质感测电路121于连接事件发生时起开始对引脚电容感测信号VCS放电，且于引脚电容感测信号VCS放电至一特定位准后(例如放电至接地位准)，开始通过充电开关SP对引脚电容感测信号VCS充电。
以上已针对较佳实施例来说明本发明，但以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。所说明的各个实施例，并不限于单独应用，也可以组合应用。此外，在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以想到各种等效变化以及各种组合，举例而言，前述的电容感测电阻RS以串联方式与接口引脚D+或D-的引脚电容耦接，但是也可以并联方式的耦接而同样可实现感测引脚电容值的功能。又例如，也可以施加交流形式的信号而感测引脚电容值，而实现确定可电解物质的存在与接触。又例如，本发明所称“根据某信号进行处理或运算或产生某输出结果”，不限于根据该信号的本身，也包含于必要时，将该信号进行电压电流转换、电流电压转换、及/或比例转换等，之后根据转换后的信号进行处理或运算产生某输出结果。由此可知，在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以想到各种等效变化以及各种组合，其组合方式甚多，在此不一一列举说明。因此，本发明的范围应涵盖上述及其他所有等效变化。

Claims (15)

1.一种接口控制电路，其特征在于，包含：
一接口信号收发电路，与一接口耦接，用以通过该接口传送及/或接收一接口信号，其中该接口包括至少一接口引脚；以及
一保护电路，用以根据一第一接口引脚的一引脚电容值而产生一保护控制信号；其中于一第二接口引脚确定一连接事件发生时起的一预设的检测时段内，感测该第一界面引脚的该引脚电容值，当该引脚电容值大于一预设的第一电容阈值时，确定一可电解物质存在且接触于该接口引脚，且该保护控制信号触发该接口信号收发电路进行一保护操作；其中该接口包括该第一接口引脚以及该第二接口引脚；其中该第一接口引脚与该第二接口引脚可为相同或不相同的接口引脚。
2.如权利要求1所述的接口控制电路，其中，该保护电路包括：
一可电解物质感测电路，包括以下组合的至少之一：
(1)一电容感测电阻；以及
一充电开关，其中该电容感测电阻与该充电开关，电气串联于该第一接口引脚与一上提电压之间，而于该第一接口引脚产生一引脚电容感测信号；其中该充电开关于该连接事件发生时导通；或
(2)一充电电流源；以及
一充电开关，其中该充电电流源与该充电开关，电气串联于该第一接口引脚与一上提电压之间，而于该第一接口引脚产生一引脚电容感测信号；其中该充电开关于该连接事件发生时导通；以及
一判断电路，根据该引脚电容感测信号与一参考电压的比较结果而产生该保护控制信号，其中该参考电压对应于该默认的第一电容阈值。
3.如权利要求2所述的接口控制电路，其中，该可电解物质感测电路还包括一放电开关，耦接于该第一接口引脚，该放电开关用以于该充电开关导通前将该引脚电容感测信号放电。
4.如权利要求1所述的接口控制电路，其中，该可电解物质的介电常数相对大于空气或真空。
5.如权利要求1所述的接口控制电路，其中，该可电解物质包括水。
6.如权利要求1所述的接口控制电路，其中，该接口控制电路符合一接口规范，其中该接口规范定义该第一接口引脚的引脚电容值需小于一预设的第二电容阈值，其中该预设的第一电容阈值大于该预设的第二电容阈值。
7.如权利要求1所述的接口控制电路，其中，该接口引脚为一符合通用串行总线规范C型态的连接器引脚。
8.如权利要求7所述的接口控制电路，其中，该第一接口引脚为D+或D-引脚，该第二界面引脚为CC1或CC2引脚。
9.如权利要求1所述的接口控制电路，其中，该默认的检测时段相关于一电容感测电阻及/或一寄生电阻的电阻值与该预设的第一电容阈值的乘积。
10.一种控制一接口控制电路的方法，其特征在于，该接口控制电路，包含：一接口信号收发电路，与一接口耦接，用以通过该接口传送及/或接收一接口信号，其中该接口包括至少一接口引脚；该方法包含：
根据一第一接口引脚的一引脚电容值而产生一保护控制信号；其中产生一保护控制信号的步骤包括：
于一第二接口引脚确定一连接事件发生时起的一预设的检测时段内，感测该第一界面引脚的该引脚电容值；以及
当该引脚电容值大于一预设的第一电容阈值时，确定一可电解物质存在且接触于该接口引脚；以及
根据该保护控制信号表示该可电解物质存在且接触于该接口引脚时，触发该接口信号收发电路进行一保护操作；
其中该接口包括该第一接口引脚以及该第二接口引脚；其中该第一接口引脚与该第二接口引脚可为相同或不相同的接口引脚。
11.如权利要求10所述的方法，其中，该可电解物质的介电常数相对大于空气或真空。
12.如权利要求10所述的方法，其中，该可电解物质包括水。
13.如权利要求10所述的方法，其中，该接口引脚为一符合通用串行总线规范C型态的连接器引脚。
14.如权利要求10所述的方法，其中，该第一接口引脚为D+或D-引脚，该第二界面引脚为CC1或CC2引脚。
15.如权利要求10所述的方法，其中，该预设的检测时段相关于一电容感测电阻及/或一寄生电阻的电阻值与该预设的第一电容阈值的乘积。
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