CN113411957A - 抗静电芯片、电路板及开关结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗静电芯片、电路板及开关结构，本发明应用于电路板的抗静电芯片由彼此级联连接的多个单向二极管构成，其中，所述抗静电芯片设置在所述电路板的主控芯片的信号输入线上，使得所述抗静电芯片在有静电干扰通过信号输入线进入主控芯片时，将静电释放到地中，能够增强对输入信号的抗静电干扰能力，以提高包括该抗静电芯片的电路板以及开关结构的抗静电能力以及稳定性。
Description
技术领域
本发明属于开关应用技术领域，具体涉及一种抗静电芯片、电路板及开关结构。
背景技术
随着物联网技术的快速发展以及智能家居的普及，越来越多的人们开始追求更加智能化的生活方式。
目前，传统开关功能较为单一，无法满足人们的日常使用需求，单火线开关是一种仅利用与灯具串联的开关控制火线，在不直接连接零线的前提下控制电器的开关，其智能之处体现在开关弱电部分采用单火线取电技术从强电部分去电供给蓝牙、wifi、按键等弱电控制部分。由此特性决定了开关内强电部分参考地为市电且必须有弱电控制芯片，如果出于美观和结实的考虑为开关设计带有金属部件的外壳，极易把静电(ESD)引入开关内且无法通过接地释放会导致开关失灵。传统方法上，对静电的消除方法普遍是在易受干扰的线路接入ESD二极管，然而，该传统方法面对恶劣的静电环境时效果有限。
现在亟须一种抗静电芯片、电路板及开关结构。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是通过设计由多个二极管级联构成的抗静电芯片对静电干扰起到防护作用，提高开关的抗静电能力。
针对上述问题，本发明提供了一种抗静电芯片、电路板及开关结构。
第一方面，本发明提供了一种抗静电芯片，应用于电路板，其中，所述电路板包括主控芯片，所述抗静电芯片由彼此级联连接的多个单向二极管构成，其中，所述抗静电芯片设置在所述主控芯片的信号输入线上，使得所述抗静电芯片在有静电干扰通过信号输入线进入主控芯片时，将静电释放到地中。
根据本发明的实施例，优选地，通过以下方式，所述抗静电芯片由彼此级联连接的多个单向二极管构成：
至少两个单向二极管同向串联形成串联电路；
所述串联电路与防静电单向二极管同向并联，其中，所述防静电单向二极管的正极接地且负极接电源。
根据本发明的实施例，优选地，所述防静电单向二极管为TVS单向二极管。
根据本发明的实施例，优选地，所述串联电路与主控芯片的信号输入线的数量一致。
根据本发明的实施例，优选地，通过以下方式，所述抗静电芯片设置在所述主控芯片的信号输入线上：
所述至少两个单向二极管中任意两个相邻单向二极管之间的连接点连接至主控芯片的信号输入线上。
第二方面，本发明提供了一种电路板，包括：
主控芯片；以及
上述抗静电芯片，其设置在所述主控芯片的信号输入线上。
根据本发明的实施例，优选地，所述电路板通过抗静电丝印技术制成。
第三方面，本发明提供了一种开关结构，包括：
开关本体，其包括上述电路板；
外壳体，其与所述开关本体卡合连接，用于固定所述开关本体；以及
开关面板，其与所述开关本体卡合连接，用于遮盖所述开关本体。
根据本发明的实施例，优选地，所述电路板边缘与所述开关本体边缘之间设置净空区。
根据本发明的实施例，优选地，所述开关面板由玻璃或塑料制成。
与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
本发明应用于电路板的抗静电芯片由彼此级联连接的多个单向二极管构成，其中，所述抗静电芯片设置在所述电路板的主控芯片的信号输入线上，使得所述抗静电芯片在有静电干扰通过信号输入线进入主控芯片时，将静电释放到地中，能够增强对输入信号的抗静电干扰能力，以提高包括该抗静电芯片的电路板以及开关结构的抗静电能力以及稳定性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1示出了本发明实施例一抗静电芯片的结构示意图；
图2示出了本发明实施例一在正常信号输入主控芯片时，正常信号在抗静电芯片中流动的示意图；
图3示出了本发明实施例一在有静电干扰输入主控芯片时，静电干扰在抗静电芯片中流动的示意图；
图4示出了本发明实施例二电路板的结构示意图；
图5示出了本发明实施例三开关结构的爆炸示意图；
图6示出了本发明实施例三开关结构中开关本体中设置有净空区与没有设置净空区的对比图，
在附图中，
图4中：201-主控芯片，202-抗静电芯片；
图5中：1-外壳体，2-开关本体，3-开关面板，4-外壳体的第一卡扣，5-开关本体的第一卡扣，6-开关本体的第二卡扣，7-外壳体的第二卡扣，8-开关本体的第三卡扣，9-开关本体的第四卡扣，10-开关面板的第一卡扣，11-开关本体的第五卡扣。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
实施例一
为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明实施例提供了一种抗静电芯片。
本实施例的抗静电芯片，应用于电路板，其中，所述电路板包括主控芯片，所述抗静电芯片由彼此级联连接的多个单向二极管构成，其中，所述抗静电芯片设置在所述主控芯片的信号输入线上，使得所述抗静电芯片在有静电干扰通过信号输入线进入主控芯片时，将静电释放到地中，以保护主控芯片不受损坏。
在本实施例的抗静电芯片中，通过以下方式，所述抗静电芯片由彼此级联连接的多个单向二极管构成：
至少两个单向二极管同向串联形成串联电路；
所述串联电路与防静电单向二极管同向并联，其中，所述防静电单向二极管的正极接地且负极接电源。
在本实施例的抗静电芯片中，所述防静电单向二极管包括但不限于TVS单向二极管，只要能够确保防静电单向二极管的反向击穿是可逆的即可。
在本实施例的抗静电芯片中，所述串联电路与主控芯片的信号输入线的数量一致。
在本实施例的抗静电芯片中，通过以下方式，所述抗静电芯片设置在所述主控芯片的信号输入线上：
所述至少两个单向二极管中任意两个相邻单向二极管之间的连接点连接至主控芯片的信号输入线上。
图1示出了本发明实施例一抗静电芯片的结构示意图，图1中示出了四根信号输入线：信号输入线I/O 1、信号输入线I/O 2、信号输入线I/O 3、信号输入线I/O 4。图1中抗静电芯片包括四个串联电路，其中，每个串联电路由两个单向二极管同向串联形成，并且，每个串联电路均与设置于引脚2与引脚5之间的防静电单向二极管同向并联，其中，所述防静电单向二极管的正极接地且负极接电源，图1中四个串联电路的两个单向二极管之间的中间连接点分别通过引脚1、引脚6、引脚3和引脚4对应连接至信号输入线I/O 1、信号输入线I/O 2、信号输入线I/O 3、信号输入线I/O 4。
图2示出了本发明实施例一在正常信号输入主控芯片时，正常信号在抗静电芯片中流动的示意图，在图2中，正常信号流入信号输入线I/O 1时，由于正常信号的电压较低，则被防静电单向二极管反向截止，因此，正常信号仅在信号输入线I/O 1中流动。
图3示出了本发明实施例一在有静电干扰输入主控芯片时，静电干扰在抗静电芯片中流动的示意图，在图3中，静电干扰信号流入信号输入线I/O 1时，由于静电干扰电压极高，使得瞬间高电压击穿芯片引脚2与引脚5之间的防静电单向二极管，使该静电干扰通过防静电单向二极管泄放到地，进而保护主控芯片。
需要说明的是，信号输入线I/O 2、信号输入线I/O 3、信号输入线I/O 4中任意一根信号输入线中的正常信号和静电干扰信号的流动情况均与信号输入线I/O 1中相同。
本实施例应用于电路板的抗静电芯片由彼此级联连接的多个单向二极管构成，其中，所述抗静电芯片设置在所述电路板的主控芯片的信号输入线上，使得所述抗静电芯片在有静电干扰通过信号输入线进入主控芯片时，将静电释放到地中，能够对增强输入信号的抗静电干扰能力，以提高包括该抗静电芯片的电路板以及开关结构的抗静电能力以及稳定性。
本实施例的抗静电芯片中至少两个单向二极管同向串联形成串联电路；所述串联电路与防静电单向二极管同向并联，其中，所述防静电单向二极管的正极接地且负极接电源，能够实现抗静电芯片对正常信号截止，对静电干扰信号进行释放到地，使得正常信号能够通过数据输入线进入主控芯片，静电干扰信号被抗静电芯片处理而无法进入主控芯片，从而保护主控芯片的安全。
本实施例的抗静电芯片中，所述串联电路与主控芯片的信号输入线的数量一致；能够达到将每一个信号传输线上的静电干扰信号均引导至防静电单向二极管的技术效果。
本实施例的抗静电芯片中，所述至少两个单向二极管中任意两个相邻单向二极管之间的连接点连接至主控芯片的信号输入线上，达到能够对每一个信号传输线上的静电干扰信号分别进行处理的技术效果。
本实施例为电路板的主控芯片的数据传输线增加了一个抗静电芯片，使得有静电干扰进入数据传输线时静电会通过抗静电芯片的抗静电二极管释放到地中，不会直接进入主控芯片内部，能够保护主控芯片的安全，进而增强了产品的抗静电能力。
实施例二
为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明实施例提供了一种电路板。
本实施例的电路板，包括：
主控芯片；以及
实施例一中的抗静电芯片，其设置在所述主控芯片的信号输入线上。
在本实施例的电路板中，所述电路板可以通过抗静电丝印技术制成。
图4示出了本发明实施例二电路板的结构示意图，在图4中，主控芯片201的引脚14与信号输入端K3连接形成信号输入线1，主控芯片201的引脚13与信号输入端K5连接形成信号输入线2，主控芯片201的引脚12与信号输入端K6连接形成信号输入线3，主控芯片201的引脚11与信号输入端K4连接形成信号输入线4，同时，在抗静电芯片202上设置的四条引线分别连接至信号输入线1、信号输入线2、信号输入线3、信号输入线4上，使得所述抗静电芯片在有静电干扰通过信号输入线进入主控芯片时，将静电释放到地中，以保护主控芯片不受损坏。
在本实施例的电路板中，所述抗静电芯片由彼此级联连接的多个单向二极管构成。
在本实施例的电路板中，通过以下方式，所述抗静电芯片由彼此级联连接的多个单向二极管构成：
至少两个单向二极管同向串联形成串联电路；
所述串联电路与防静电单向二极管同向并联，其中，所述防静电单向二极管的正极接地且负极接电源。
在本实施例的电路板中，所述防静电单向二极管包括但不限于TVS单向二极管，只要能够确保防静电单向二极管的反向击穿是可逆的即可。
在本实施例的电路板中，所述串联电路与主控芯片的信号输入线的数量一致。
在本实施例的电路板中，通过以下方式，所述抗静电芯片设置在所述主控芯片的信号输入线上：
所述至少两个单向二极管中任意两个相邻单向二极管之间的连接点连接至主控芯片的信号输入线上。
在本实施例的电路板中，抗静电芯片的工作原理如下：
当正常信号流入信号输入线时，由于正常信号的电压较低，则被防静电单向二极管反向截止，因此，正常信号仅在信号输入线中流动；
当静电干扰信号流入信号输入线时，由于静电干扰电压极高，使得瞬间高电压击穿防静电单向二极管，使该静电干扰通过防静电单向二极管泄放到地，进而保护主控芯片。
本实施例的电路板通过抗静电丝印技术制成，能够达到通过电路板的制作工艺制得的电路板的结构具备抗静电能力的技术效果。
本实施例的电路板在主控芯片的信号输入线上使用抗静电芯片，能够通过抗静电芯片将静电释放到地，保护主控芯片不受静电干扰，从而提高主控芯片的稳定性，进而提高电路板的稳定性。
实施例三
为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明实施例还提供了一种开关结构。
本实施例的开关结构，包括：
开关本体，其包括上述电路板；
外壳体，其与所述开关本体卡合连接，用于固定所述开关本体；以及
开关面板，其与所述开关本体卡合连接，用于遮盖所述开关本体。
在本实施例的开关结构中，所述电路板边缘与所述开关本体边缘之间设置净空区。
在本实施例的开关结构中，所述开关面板由玻璃或塑料制成。
在本实施例的开关结构中，所述电路板包括：
主控芯片；以及
实施例一中的抗静电芯片，其设置在所述主控芯片的信号输入线上。
在本实施例的开关结构中，所述电路板可以通过抗静电丝印技术制成。
在本实施例的开关结构中，在抗静电芯片上设置引线连接至主控芯片的信号输入线上，使得所述抗静电芯片在有静电干扰通过信号输入线进入主控芯片时，将静电释放到地中，以保护主控芯片不受损坏。
在本实施例的开关结构中，所述抗静电芯片由彼此级联连接的多个单向二极管构成。
在本实施例的开关结构中，通过以下方式，所述抗静电芯片由彼此级联连接的多个单向二极管构成：
至少两个单向二极管同向串联形成串联电路；
所述串联电路与防静电单向二极管同向并联，其中，所述防静电单向二极管的正极接地且负极接电源。
在本实施例的开关结构中，所述防静电单向二极管包括但不限于TVS单向二极管，只要能够确保防静电单向二极管的反向击穿是可逆的即可。
在本实施例的开关结构中，所述串联电路与主控芯片的信号输入线的数量一致。
在本实施例的开关结构中，通过以下方式，所述抗静电芯片设置在所述主控芯片的信号输入线上：
所述至少两个单向二极管中任意两个相邻单向二极管之间的连接点连接至主控芯片的信号输入线上。
在本实施例的开关结构中，抗静电芯片的工作原理如下：
当正常信号流入信号输入线时，由于正常信号的电压较低，则被防静电单向二极管反向截止，因此，正常信号仅在信号输入线中流动；
当静电干扰信号流入信号输入线时，由于静电干扰电压极高，使得瞬间高电压击穿防静电单向二极管，使该静电干扰通过防静电单向二极管泄放到地，进而保护主控芯片。
图5示出了本发明实施例三开关结构的爆炸示意图，如图5所示，嵌入墙体或固定在墙面的外壳体1，其上设置的第一卡扣4和第二卡扣7配合开关本体2上的第一卡扣5、第二卡扣6、第三卡扣8、第四卡扣9，使得外壳体1与开关本体2连接，以固定开关本体。开关本体2上的第五卡扣11与开关面板3上的第一卡扣10配合连接，使得开关本体2与开关面板3连接，用于固定开关面板。
本实施例的开关结构为具有高抗静电能力的单火线开关，需要为静电释放留下足够的空间，因此，如图5所示，在开关本体上其弱电板附近的区域尽可能的保持净空。根据实验数据显示在普通的室内环境下，4mm的空气间距可以将8kv的静电泄放到0v，因此，本实施例的开关结构为了在开关本体与开关面板连接后形成的壳隙与电路板之间保持净空，将结构筋条加在壳体外部，在保证结构强度的前提下增强产品的抗静电性能，为开关本体靠近弱电板的区域设置净空区，能够有效的对传入的静电进行泄放。
另外，为了抗静电处理，开关面板可以采用玻璃或塑料，以避免开关面板为金属边时，金属框外壳导致静电从开关本体与开关面板连接后形成的壳隙进入开关本体。
图6示出了本发明实施例三开关结构中开关本体中设置有净空区(左侧结构)与没有设置净空区(右侧结构)的对比图，如图6所示，当开关本体盖上开关面板后，图6中右侧结构由于开关本体与开关面板形成的壳隙与电路板之间存在筋条，当有静电干扰时，静电会通过筋条爬到电路板上导致电路复位。图6中左侧结构取消或更改筋条位置，只保留必要固定柱，其它部分保持净空，这种方式能够有效提高开关抗静电能力。
本实施例的开关结构中，通过在开关本体的相应位置设置净空区，当产生静电干扰时完成对其阻碍与泄放，从而通过开关本体的结构优化，使得开关本体具有抗静电能力。
本实施例的开关结构中，通过抗静电丝印等合理设计电路板，提高单火线弱电板的抗静电能力，达到通过开关面板的制作材料来提高开关结构的抗静电能力的技术效果。
本实施例的开关结构中，主控芯片IO口信号传输线上使用抗静电芯片，该抗静电芯片采用多个ESD二极管的级联连接构成，能够通过将输入主控芯片的静电释放到地，从而增强信号传输的抗静电能力。
本实施例的开关结构为了提高智能家居单火线开关的抗静电能力，通过多种抗静电措施对外界的静电干扰起到防护作用，解决单火线智能开关抗静电能力差、不适合采用带金属部件的外壳等问题，同时为其它电子产品进行静电干扰整改，提高产品抗静电能力提供一定的参考价值。
本实施例的开关结构通过多种抗静电措施提高单火线智能开关的稳定性，同时能够广泛应用于其它智能家居电子产品中，促进智能家居产业的发展和普及，带来极大的社会效益和经济效益。
本实施例的开关结构为一种具有很高抗静电能力的单火线智能开关，与传统的单火线智能开关相比，本实施例的开关结构对静电的抵抗能力有较大提高，当面对恶劣的ESD((Electro-Static discharge，静电释放)干扰时，整个产品的基本性能能够得到很好的保障，以避免损坏、失灵等情况的发生，同时其采用的抗静电方法，具有很强的普适性，能够很方便的移植到其它电子产品应用之中。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种抗静电芯片，其特征在于，应用于电路板，其中，所述电路板包括主控芯片，
所述抗静电芯片由彼此级联连接的多个单向二极管构成，其中，所述抗静电芯片设置在所述主控芯片的信号输入线上，使得所述抗静电芯片在有静电干扰通过信号输入线进入主控芯片时，将静电释放到地中。
2.根据权利要求1所述的抗静电芯片，其特征在于，通过以下方式，所述抗静电芯片由彼此级联连接的多个单向二极管构成：
至少两个单向二极管同向串联形成串联电路；
所述串联电路与防静电单向二极管同向并联，其中，所述防静电单向二极管的正极接地且负极接电源。
3.根据权利要求2所述的抗静电芯片，其特征在于，所述防静电单向二极管为TVS单向二极管。
4.根据权利要求2所述的抗静电芯片，其特征在于，所述串联电路与主控芯片的信号输入线的数量一致。
5.根据权利要求2所述的抗静电芯片，其特征在于，通过以下方式，所述抗静电芯片设置在所述主控芯片的信号输入线上：
所述至少两个单向二极管中任意两个相邻单向二极管之间的连接点设置在所述主控芯片的信号输入线上。
6.一种电路板，其特征在于，包括：
主控芯片；以及
根据权利要求1至5中任一项所述的抗静电芯片，其设置在所述主控芯片的信号输入线上。
7.根据权利要求6所述的电路板，其特征在于，所述电路板通过抗静电丝印技术制成。
8.一种开关结构，其特征在于，包括：
开关本体，其包括根据权利要求6或7所述的电路板；
外壳体，其与所述开关本体卡合连接，用于固定所述开关本体；以及
开关面板，其与所述开关本体卡合连接，用于遮盖所述开关本体。
9.根据权利要求8所述的开关结构，其特征在于，所述电路板边缘与所述开关本体边缘之间设置净空区。
10.根据权利要求8所述的开关结构，其特征在于，所述开关面板由玻璃或塑料制成。
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