CN110350906A - 接口控制电路 - Google Patents

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Abstract

一种接口控制电路，包含：一接口信号收发电路，用以通过一传输接口传送及/或接收一接口信号，其中传输接口包括一第一接口引脚；以及一保护电路，具有一开关以及一比较电路，比较电路用以感测第一接口引脚的电压，其中比较电路具有一门槛电压范围，门槛电压范围对应于一异物接触事件，开关用于控制第一接口引脚是否导通于一信号源；其中，当第一接口引脚导通于信号源，且第一接口引脚的电压处于门槛电压范围内时，控制接口信号收发电路进行一保护操作。

Description

接口控制电路
技术领域
本发明涉及一种接口控制电路，特别是指一种判断传输接口是否有异物接触，以决定进行一保护操作的接口控制电路。
背景技术
手持式电子装置，因其方便携带与可随时取用的特性，会随使用者的使用方式或习惯等，而放置于不同的位置，例如，放置于餐桌上、或于户外携带中不慎掉落地面等。其中部分的放置位置，常造成手持式电子装置中传输适配卡入或渗入异物，这些异物例如雨水、饮料、或头发等。若将含有异物的传输接口，强制与另一传输适配卡接，其中异物的电气特性或电化学特性，常造成信号传输错误或误判。有时，电化学反应更会损坏接口电路或接口引脚。现在手持式电子装置中大电量传输的运用越来越普及，若发生电化学反应，其造成的损坏程度，较以往低电量传输的接口更为严重。因此，当传输适配卡入或渗入异物时，如何有效保护传输接口是越来越重要。
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，其能效保护传输接口。
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，其包含：一接口信号收发电路，用以通过一传输接口传送及/或接收一接口信号，其中传输接口包括一第一接口引脚；以及一保护电路，具有一开关以及一比较电路，比较电路用以感测第一接口引脚的电压，其中比较电路具有一门槛电压范围，门槛电压范围对应于一异物接触事件，开关用于控制第一接口引脚是否导通于一信号源；其中，当第一接口引脚导通于信号源，且第一接口引脚的电压处于门槛电压范围内时，控制接口信号收发电路进行一保护操作。
在一较佳实施例中，其中当第一接口引脚导通于信号源，比较电路比较第一接口引脚的电压与一第一电压门槛值，以判断第一接口引脚是否为电性浮接；或者，当第一接口引脚导通于信号源，比较电路比较第一接口引脚的电压与一第二电压门槛值，以判断第一接口引脚是否为接地。在一较佳实施例中，门槛电压范围介于第一电压门槛值与第二电压门槛值之间。
在一较佳实施例中，传输接口包括一第二接口引脚，接口信号收发电路通过第二接口引脚传送及/或接收接口信号，以判断传输接口是否与另一传输接口相连接。
在一较佳实施例中，前述的传输接口为一符合通用串行总线规范C型态(USB typeC)的接口。一实施中，第二接口引脚为配置信道(Configuration channel)引脚。
在一较佳实施例中，当传输接口未与另一传输接口相连接，且第一接口引脚导通于信号源时，其中当第一接口引脚的电压超过第二电压门槛值、或第一接口引脚的电压处于门槛电压范围内时，控制接口信号收发电路进行保护操作。
在一较佳实施例中，第一接口引脚与第二接口引脚为不相同的接口引脚。
在一较佳实施例中，当传输接口与另一传输接口相连接时，开关控制第一接口引脚导通于信号源，其中当第一接口引脚的电压处于门槛电压范围内时，控制接口信号收发电路进行保护操作。
在一较佳实施例中，当第一接口引脚的电压处于门槛电压范围内时，判断传输接口处于异物接触事件。
在一较佳实施例中，前述的异物包含：导电流体、或导电固体物。
在一较佳实施例中，异物于第一接口引脚与接地之间包含一等效电路，等效电路包含：一等效电阻与一等效电容。
在一较佳实施例中，门槛电压范围包含多个子范围，多个子范围分别对应于不同种类的异物。
在一较佳实施例中，其中于第一接口引脚导通于信号源后，比较电路于间隔一预定时间后才判断第一接口引脚的电压是否处于门槛电压范围内。
在一较佳实施例中，信号源包含以下之一(1)一电流源，或(2)一电压源与一电阻的串联。
在一较佳实施例中，保护操作包含：停止传送及/或停止接收接口信号。
在一较佳实施例中，接口控制电路，还包含一接地开关，耦接于接口信号收发电路的接地与第一接口引脚之间，其中当第一接口引脚导通于信号源时，接地开关不导通接口信号收发电路的接地与第一接口引脚。
在一较佳实施例中，传输接口具有多个接地(GND)引脚，且第一接口引脚为多个接地引脚其中之一。
在一较佳实施例中，比较电路为一模拟数字转换器。
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、特点及其实现的功效。
附图说明
图1显示根据本发明一实施例的接口控制电路的示意图；
图2显示根据本发明的第一接口引脚的电压状态的示意图；
图3显示根据本发明一实施例的接口控制电路的示意图；
图4显示根据通用串行总线规范C型态的接口信号收发电路与传输接口的示意图；
图5显示根据本发明一实施例的门槛电压范围以及其中多个子范围的示意图；
图6A、6B、6C显示根据本发明多个实施例的信号源的示意图；
图7显示根据本发明一实施例的接口控制电路与接地开关的示意图；
图8显示根据本发明一实施例的比较电路的示意图。
具体实施方式
请参阅图1，其中显示根据本发明一个观点的一种接口控制电路10，其包含：一接口信号收发电路11，用以通过一传输接口13传送及/或接收一接口信号Sint，其中传输接口13包括一第一接口引脚131；以及一保护电路12，具有一开关121以及一比较电路122，比较电路122用以感测第一接口引脚131的电压，其中比较电路122具有一门槛电压范围，门槛电压范围对应于一异物接触事件(Attachment event)，开关121用于控制第一接口引脚131是否导通于一信号源Ss。当第一接口引脚131导通于信号源Ss，且第一接口引脚131的电压处于门槛电压范围内时，控制接口信号收发电路11进行一保护操作。
前述的接口控制电路10其技术特征之一，为根据第一接口引脚131导通于信号源Ss后的电压，是否处于门槛电压范围内，以决定是否进行一保护操作。当第一接口引脚131的电压处于门槛电压范围内，代表第一接口引脚131与接地之间，有导电的异物。而此门槛电压范围的相关说明，详见以下实施例。
根据图1、2，在一较佳实施例中，当第一接口引脚131导通于信号源Ss，比较电路122进行比较第一接口引脚131的电压与一第一电压门槛值Vth1，以判断第一接口引脚131是否为电性浮接(Floating)。其中电压Vpull-up为信号源Ss所提供，当第一接口引脚131为电性浮接时，第一接口引脚131的电压可对应于电压Vpull-up，即第一接口引脚131的电压介于电压Vpull-up与第一电压门槛值Vth1之间。或者，当第一接口引脚131导通于信号源Ss，比较电路122比较第一接口引脚131的电压与一第二电压门槛值Vth2，以判断第一接口引脚131是否为接地(此接地例如为另一传输接口的接地引脚等)。当第一接口引脚131为接地时，第一接口引脚131的电压对应于接地电压，即第一接口引脚131的电压介于接地电压与第二电压门槛值Vth2之间。然而，当第一接口引脚131与异物接触时，可能受异物的电气或电化学特性影响。例如，异物于第一接口引脚与接地之间包含一等效电路(等效电阻Re、等效电容Ce等)，第一接口引脚131的电压在导通于信号源Ss后，会受此等效电路的影响，第一接口引脚131的电压会处于一门槛电压范围(介于第一电压门槛值Vth1与第二电压门槛值Vth2间)。因此，当第一接口引脚131的电压在导通于信号源Ss后处于此门槛电压范围内，可代表传输接口13有异物接触事件。
请参照图3，其中显示根据本发明一较佳实施例的接口控制电路20，其中传输接口包括一第二接口引脚132，接口信号收发电路11通过第二接口引脚132传送及/或接收接口信号Sint，以判断传输接口13是否与另一传输接口相连接。一实施例中，此接口信号Sint可为一低电流或低电压的信号，特别用以侦测传输接口13是否与另一传输接口相连接。
参照图4，在一较佳实施例中，传输接口13为一符合通用串行总线规范C型态(USBtype C)的接口。一实施中，第二接口引脚CC1、CC2为配置信道(Configuration channel)引脚，可用于判断传输接口13是否与另一传输接口间是否信号相连接，也可用于判断传输接口间插入方向，为正向插入或反向插入。
参照图1、2，在一较佳实施例中，当传输接口13未与另一传输接口相连接，且第一接口引脚131导通于信号源Ss时，第一接口引脚131的电压与电压Vpull-up连接。无异物接触时，第一接口引脚131的电压应介于电压Vpull-up与第一电压门槛值Vth1之间。然而，当第一接口引脚131的电压超过第二电压门槛值Vth2时(根据图2，第一接口引脚131的电压超过第二电压门槛值Vth2，代表第一接口引脚131的电压低于第二电压门槛值Vth2)，第一接口引脚131应有异物接触，其上电压因此低于第二电压门槛值Vth2，控制接口信号收发电路11进行保护操作，以降低异物造成的影响与损害。或者，第一接口引脚131的电压处于门槛电压范围内时，第一接口引脚131应有异物接触，控制接口信号收发电路11也进行保护操作，控制接口信号收发电路11进行保护操作，以降低异物造成的影响与损害。
需说明的是，前述第一接口引脚131的电压“超过”第二电压门槛值Vth2，为一相对的概念，其根据不同的传输接口规格所采用的电压极性，可能代表“高于”或“低于”。举例而言，前述实施例中，信号源Ss提供的电压Vpull-up高于接地电压，故图2的第一接口引脚131的电压超过第二电压门槛值Vth2，代表低于第二电压门槛值Vth2。若信号源Ss提供第一接口引脚131的电压为低于接地电压的负电压，则前述的第一接口引脚131的电压超过第二电压门槛值Vth2，代表高于第二电压门槛值Vth2。因负电压的技术为一公知技术，故于此不详述其实施内容。
基于使用需要，本发明的传输接口中，第一接口引脚131与第二接口引脚132可有不同的设计选择。例如，第一接口引脚131与第二接口引脚132可为相同或不相同的接口引脚。当第一接口引脚131与第二接口引脚132为相同的接口引脚，可根据使用需要而切换所连接的电路，达到多功能引脚的效果。
参照图2、3，在一较佳实施例中，当传输接口13与另一传输接口相连接时，开关121控制第一接口引脚131导通于信号源Ss。当第一接口引脚131的电压处于门槛电压范围内时，代表不同传输接口的引脚间可能有异物接触或其他原因，影响第一接口引脚131的电压，因此控制接口信号收发电路11进行保护操作。
如前所述，当第一接口引脚131的电压处于门槛电压范围内时，判断传输接口13处于异物接触事件。然而，第一接口引脚131的电压处于门槛电压范围内的原因，不一定是因为异物接触，也可能是其他原因。例如，传输接口13内部分材质老化或劣化，造成部分绝缘功能失效等，也可能造成第一接口引脚131的电压处于门槛电压范围内。因此，传输接口13处于异物接触事件，仅为第一接口引脚131的电压处于门槛电压范围内的相关较佳实施例之一。
在一较佳实施例中，前述的异物可包含：导电流体、或导电固体物，而各种的导电流体与导电固体物皆有其不同的电气特性。例如，导电流体包含水、雨水、口水、海水、或饮料等。又例如，导电固体物包含：头发、或导电线材等。使用者可依据实际需要中常见或影响严重的异物，而定义其门槛电压范围、或门槛电压范围的组合。关于门槛电压范围的组合，请详见后续实施例的说明。
参照图1，在一较佳实施例中，异物于第一接口引脚131与接地之间包含一等效电路(虚线所示)，等效电路包含：一等效电阻Re与一等效电容Ce。不同异物于相同外加电压下，具有不同的电气行为。例如，相同的其时间区间内，不同异物的等效电容Ce，其充电效果不同，其对于第一接口引脚131的电压影响也不同，可借此区别异物的种类。或者，可借此判断异物接触影响的严重程度，调整接口信号收发电路的操作方式。例如，当影响轻微时，可以容许小电流或小电压的操作，而停止大电流或大电压的操作。一实施例中，也可依据区别异物的种类，提供警告讯息，通知用户处理。一实施例中，也可停止所有传输接口的操作。
参照图5，在一较佳实施例中，门槛电压范围可包含多个子范围，多个子范围可分别对应于不同种类的异物、或不同的异物接触严重程度。例如，传输接口13未与另一传输接口连接时，越接近接地电压的子范围，代表异物接触严重程度越严重等。如图所示，各子范围可各自为独立电压范围，若使用上需要、各子范围也可为部分重迭的电压范围。
参照图2，在一较佳实施例中，于第一接口引脚131导通于信号源Ss后，比较电路于间隔一预定时间Tp后才判断第一接口引脚131的电压是否处于门槛电压范围内。当第一接口引脚131有异物接触时，其电压于导通于信号源Ss开始，其电压随时间而变化，一段时间后较为稳定，故需于导通后的预定时间Tp后开始感测，其感测结果较为正确。此外，因异物接触可能为一突发事件，故可依需要定期进行感测。当第一接口引脚131的电压感测出现变化(例如处于门槛电压范围内)，可能需要进行至少另一次感测以获得正确电压感测结果。因前一次的感测可能属于不稳定的电压感测结果，故后一次的感测与前一次的感测之间，可依需要相隔此预定时间Tp，以获得正确的电压感测结果。在一实施例中，此预定时间Tp相关于等效电路的电气特性，例如但不限于其时间常数。
参照图6A、6B，在一较佳实施例中，信号源Ss可包含以下之一(1)一电压源Vpull-up与一电阻R的串联(图6A)、或(2)一电流源I(图6B)。若有需要，也可将图6A、6B中的电路并联，如图6C所示。无论图6A、6B、或6C，其中第一接口引脚131导通于信号源Ss后，比较电路122可比较第一接口引脚131的电压与一第一电压门槛值Vth1，以判断第一接口引脚131是否为电性浮接。或者，比较电路122可比较第一接口引脚131的电压与一第二电压门槛值Vth2，以判断第一接口引脚131是否为接地。一实施例中，图6B、6C的电流源I，不一定串联于电压源Vpull-up，例如电流源I本身包含一电压源端，以提供第一接口引脚131的电压。
此外，前述的图6A、6B、6C图中，开关121的设计目的之一为控制第一接口引脚131与信号源Ss间的电流导通。然而，此开关121的连接位置可不限于图式中信号源Ss与第一接口引脚131之间，也可设于信号源Ss中电压源Vpull-up与电阻R之间，或设于信号源Ss中电压源Vpull-up与电阻R之间，其同样具有控制第一接口引脚131与信号源Ss间的电流导通的效果。
在一较佳实施例中，前述的保护操作包含：停止传送及/或停止接收接口信号Sint，即控制接口信号收发电路11停止传输接口13传送及/或停止传输接口13接收接口信号Sint。参照图4的实施例，其中停止的传送及/或接收的接口信号Sint可包含电源电压VBUS、或其他通讯用接口信号。
参照图7，其显示在一较佳实施例中，接口控制电路还包含一接地开关14(图式中为接地开关14位于接口信号收发电路11的实施例，然实施时不限于此)，耦接于接口信号收发电路11的接地与第一接口引脚131之间。当第一接口引脚131导通于一信号源Ss时，接地开关14不导通接口信号收发电路11的接地与第一接口引脚131。一实施例中，第一接口引脚131为多个接地(GND)引脚其中之一。一实施例中，当第一接口引脚131不导通于信号源Ss时，接地开关14可导通接口信号收发电路11的接地与第一接口引脚131。
如前所述，传输接口13可具有多个接地引脚，且第一接口引脚131为多个接地引脚其中之一。在一实施例中，第一接口引脚131可不限于接地引脚，例如第一接口引脚131可为电源电压(VBUS)引脚。电源电压引脚于传输接口13的引脚中，类似于接地引脚，其电气特性相对单纯，所以容易找到较佳的门槛电压范围。当第一接口引脚131为电源电压引脚，用户可参照本发明前述的实施例，决定其门槛电压范围。
在一较佳实施例中，比较电路122可包含至少两个比较器，或一模拟数字转换器。根据图8，比较电路122中两个比较器，分别将感测的第一接口引脚131的电压，分别与第一电压门槛值Vth1以及第二电压门槛值Vth2比较进行比较，以决定第一接口引脚131是浮接、接地、或处于门槛电压范围内。此外，若有需要，比较电路122可包含更多比较器，以决定第一接口引脚131的电压处于哪一个子范围内。当比较电路122包含模拟数字转换器，比较电路122可根据所感测的第一接口引脚131的电压，以决定此电压处于浮接、接地、或门槛电压范围内。或者，比较电路122可决定此电压处于浮接、接地、或门槛电压范围内哪一个子范围内。而在一实施例中，比较电路122也可仅包含一比较器，而以分时多任务的方式切换门槛电压(例如第一电压门槛值Vth1以及第二电压门槛值Vth2)。
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。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 (19)

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，用以通过一传输接口传送及/或接收一接口信号，其中该传输接口包括一第一接口引脚；以及
一保护电路，具有一开关以及一比较电路，该比较电路用以感测该第一接口引脚的电压，其中该比较电路具有一门槛电压范围，该门槛电压范围对应于一异物接触事件，该开关用于控制该第一接口引脚是否导通于一信号源；
其中，当该第一接口引脚导通于该信号源，且该第一接口引脚的电压处于该门槛电压范围内时，控制该接口信号收发电路进行一保护操作。
2.根据权利要求1所述的接口控制电路，其中，当该第一接口引脚导通于该信号源，该比较电路比较该第一接口引脚的电压与一第一电压门槛值，以判断该第一接口引脚是否为电性浮接；或当该第一接口引脚导通于该信号源，该比较电路比较该第一接口引脚的电压与一第二电压门槛值，以判断该第一接口引脚是否为接地。
3.根据权利要求2所述的接口控制电路，其中，该门槛电压范围介于该第一电压门槛值与该第二电压门槛值之间。
4.根据权利要求2所述的接口控制电路，其中，该传输接口包括一第二接口引脚，该接口信号收发电路通过该第二接口引脚传送及/或接收该接口信号，以判断该传输接口是否与另一传输接口相连接。
5.根据权利要求1所述的接口控制电路，其中，该传输接口为一符合通用串行总线规范C型态(USB type C)的接口。
6.根据权利要求4所述的接口控制电路，其中，该传输接口为一符合通用串行总线规范C型态(USB type C)的接口，该第二接口引脚为配置信道引脚。
7.根据权利要求4所述的接口控制电路，其中，当该传输接口未与该另一传输接口相连接，且该第一接口引脚导通于该信号源时，其中当该第一接口引脚的电压超过该第二电压门槛值、或该第一接口引脚的电压处于该门槛电压范围内时，控制该接口信号收发电路进行该保护操作。
8.根据权利要求4所述的接口控制电路，其中，该第一接口引脚与该第二接口引脚为不相同的接口引脚。
9.根据权利要求4所述的接口控制电路，其中，当该传输接口与该另一传输接口相连接时，该开关控制该第一接口引脚导通于该信号源，其中当该第一接口引脚的电压处于该门槛电压范围内时，控制该接口信号收发电路进行该保护操作。
10.根据权利要求1所述的接口控制电路，其中，当该第一接口引脚的电压处于该门槛电压范围内时，判断该传输接口处于该异物接触事件。
11.根据权利要求1所述的接口控制电路，其中，该异物包含：导电流体、或导电固体物。
12.根据权利要求11所述的接口控制电路，其中，该异物于该第一接口引脚与接地之间包含一等效电路，该等效电路包含：一等效电阻与一等效电容。
13.根据权利要求11所述的接口控制电路，其中，该门槛电压范围包含多个子范围，该些子范围分别对应于不同种类的该异物。
14.根据权利要求1所述的接口控制电路，其中，于该第一接口引脚导通于该信号源后，该比较电路于间隔一预定时间后才判断该第一接口引脚的电压是否处于该门槛电压范围内。
15.根据权利要求1所述的接口控制电路，其中，该信号源包含以下之一：(1)一电流源，或(2)一电压源与一电阻的串联。
16.根据权利要求1所述的接口控制电路，其中，该保护操作包含：停止传送及/或停止接收该接口信号。
17.根据权利要求1所述的接口控制电路，其中，还包含一接地开关，耦接于该接口信号收发电路的接地与该第一接口引脚之间，其中当该第一接口引脚导通于该信号源时，该接地开关不导通该接口信号收发电路的接地与该第一接口引脚。
18.根据权利要求1所述的接口控制电路，其中，该传输接口具有多个接地引脚，且该第一接口引脚为该多个接地引脚其中之一。
19.根据权利要求1所述的接口控制电路，其中，该比较电路为一模拟数字转换器。
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