CN116266895A - 用于静电放电保护的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了用于静电放电保护的系统和方法。一种电子装置，其包括：第一端口，其配置成接收输入音频信号；第二端口；以及控制器，其配置成耦合到所述第一端口和所述第二端口。所述电子装置还包括开关，所述开关配置成当所述第一端口接收所述输入音频信号时，选择性地将所述控制器从所述第二端口去耦。当所述控制器从所述第一端口接收所述输入音频信号时，去耦所述控制器防止在所述第二端口上发生的静电放电到达所述控制器。

Description

用于静电放电保护的系统和方法

背景技术

电子系统通常包括有线连接器，诸如一个或多个通用串行总线(USB)端口；以及无线连接，诸如蓝牙收发器。在一些设备中，多个有线连接器可以耦合到驱动多个有线连接器的公共控制器。例如，音频头戴式设备可以具有标准USB端口，该端口可以通过USB电缆连接到音频源(例如，移动电话、计算机、台式电话)。这使用户能够通过音频头戴式设备收听音乐或进行电话交谈。音频头戴式设备还可以包括自定义USB端口，该端口允许音频头戴式设备安装在充电底座上，该充电底座为音频头戴式设备中的电池充电，以支持例如蓝牙无线操作。通常，单个USB控制器连接到标准USB端口和自定义USB端口两者。

但是，这可能出现静电放电(ESD)问题。例如，如果标准USB端口通过USB电缆连接到电话，并且用户在电话通话期间无意中触摸了自定义USB端口上的引脚，则可能会发生静电放电，其中断并终止正在进行的电话通话。

发明内容

一般来说，在本公开的一个方面，一个或多个实施例涉及一种电子装置，该电子装置包括：第一端口，其配置成接收输入音频信号；第二端口；以及控制器，其配置成耦合到第一端口和第二端口。电子装置还包括开关，所述开关配置成当第一端口接收输入音频信号时，选择性地将控制器从第二端口去耦。当控制器从第一端口接收输入音频信号时，去耦所述控制器防止在第二端口上发生的静电放电到达控制器。

在本公开的另一个方面，一个或多个实施例涉及一种音频头戴式设备，其包括耳机和配置成支撑所述耳机的头带。所述耳机包括：第一端口，其配置成接收输入音频信号；第二端口；和控制器，其配置成耦合到第一端口和第二端口。电子装置还包括开关，所述开关配置成当第一端口接收输入音频信号时，选择性地将控制器从第二端口去耦。当控制器从第一端口接收输入音频信号时，去耦所述控制器防止在第二端口上发生的静电放电到达控制器。

在本公开的又一个方面，一个或多个实施例涉及一种方法，该方法包括确定音频设备的第一端口正在接收输入音频信号，其中音频设备包括通过公共数据线连接到第一端口的第二端口。所述方法还包括将第二端口从公共数据线断开，以防止静电放电中断输入音频信号。

根据以下描述和所附权利要求，本公开的其他方面将是显而易见的。

附图说明

现在将参考附图对本公开的具体实施例进行详细描述。为了一致性，各附图中相同的元件用相同的附图标记表示。

图1示出了根据本公开的一个或多个实施例的音频头戴式设备。

图2示出了根据本公开的一个或多个实施例的音频头戴式设备的电子组件的示意图。

图3示出了根据本公开的替代实施例的音频头戴式设备的电子组件的示意图。

图4示出了根据本公开的一个或多个实施例的流程图。

具体实施方式

一般来说，本公开的实施例提供了一种用于电子设备的静电放电保护电路，电子设备包括通过公共信号线耦合到单个有线控制器的有线端口对。在下面描述的示例性实施例中，描述了一种音频头戴式设备，其包括连接到单个USB控制器并由其控制的两个通用串行总线(USB)端口。音频头戴式设备包括控制开关，其防止一个USB端口上的静电放电(ESD)中断另一个USB端口上的音频模式、电话模式、USB充电模式或空闲模式操作。然而，应该理解，本公开的教导和本文的权利要求不限于音频头戴式设备或USB端口和USB控制器。更一般地，本公开适用于具有通过差分数据线对耦合到公共控制器的两个或更多有线端口的任何电子设备。

图1示出了根据本公开的一个或多个实施例的音频头戴式设备100。在所示的实施例中，音频头戴式设备100通过USB电缆190耦合到移动电话110。音频头戴式设备100包括头带130、耳机140和耳机150。耳机140和150安装在头带130上，头带配置成支撑耳机140和150。耳机140包括扬声器衬垫142和扬声器罩144，以及耳机150包括扬声器衬垫152和扬声器罩154。音频头戴式设备100包括安装在耳机150上的麦克风170和麦克风吊杆175。耳机150还包括标准USB-C端口165和自定义USB-C端口160。

音频头戴式设备100支持音频模式，其中音乐或其他音频通过USB电缆190从移动电话110流传送到标准USB-C端口165。音频头戴式设备100还支持电话模式，其中用户经由移动电话110进行电话通话。在电话模式下，用户的语音由麦克风170拾取，并经由USB电缆190通过标准USB-C端口165传输到移动电话110，并且通话的另一方的语音音频通过USB电缆190从移动电话110传输到标准USB-C端口165。音频头戴式设备100支持USB充电模式，其中USB充电电缆连接到标准USB-C端口165。音频头戴式设备100还支持空闲模式，其中两个USB-C端口都没有连接到USB电缆。

有时，在底座充电模式下，音频头戴式设备100可以通过自定义USB-C端口160耦合到充电底座或另一设备。由于标准USB-C端口165和自定义USB-C端口160非常接近，当标准USB-C端口165向音频头戴式设备100进行电话通话或流传送音乐或其他音频时，用户可能会无意中触摸自定义USB-C端口160的引脚。这可能会导致静电放电(ESD)，其终止电话通话或中断流音频。此外，在空闲模式或USB充电模式下，用户无意触摸仍有可能导致静电放电。

图2示出了根据本公开的一个或多个实施例的音频头戴式设备100的电子组件的示意图。耳机150包括自定义USB-C端口160、标准USB-C端口165、USB控制器260和开关290。自定义USB-C端口160和标准USB-C端口165通过一对差分信号数据线D+和D-耦合到USB控制器260。开关290的开关路径250被表示为开关290内部的实线箭头。在默认位置，开关路径250连接在输入端口0和输出端口1之间。

开关290是ESD保护电路，其插在自定义USB-C端口160和节点A、B之间。根据开关290的位置，开关290在自定义USB-C端口160和标准USB-C端口165与USB控制器260之间提供电隔离。USB控制器260配置成通过开关控制信号来控制开关290的位置。

第一数据线230在一个端部连接到USB控制器260的D+引脚，并在节点A分成D+数据线210和D+数据线220。D+数据线210连接在节点A和标准USB-C端口165的D+引脚之间。D+数据线220通过开关290耦合在节点A和自定义USB-C端口160的D+引脚之间。在默认位置，开关路径250是连接节点A和自定义USB-C端口160的D+引脚的D+数据线220的一部分。当开关290处于默认位置时，数据线230、数据线210和数据线220(包括开关路径250)都短接在一起并形成公共数据路径。

第二数据线235在一个端部连接到USB控制器260的D-引脚，并在节点B分成D-数据线215和D-数据线225。D-数据线215连接在节点B和标准USB-C端口165的D-引脚之间。D-数据线225通过开关290耦合在节点B和自定义USB-C端口160的D-引脚之间。在默认位置，开关路径250是连接节点B和自定义USB-C端口160的D-引脚的D-数据线225的一部分。当开关290处于默认位置时，数据线235、数据线215和数据线225(包括开关路径250)都短接在一起并形成公共数据路径。

如果触摸了自定义USB-C端口160上的D+和D-引脚中的一个或两个，当开关290处于默认位置时，从自定义USB-C端口160到USB控制器260存在静电放电路径。如果在标准USB-C端口165上以音频模式或电话模式操作音频设备100，则来自自定义USB-C端口160的ESD可能中断标准USB-C端口165和USB控制器260之间的音频数据。如果ESD功率被直接传输到USB控制器260，结果可能是USB控制器260出错并失去与USB主机(即，移动电话110)的连接。

开关290通过打开标准USB-C端口165和自定义USB-C端口160与USB控制器260之间的连接，并引导ESD功率浪涌远离USB控制器160而为这个问题提供了解决方案。当开关290移出默认位置，使得开关路径250连接在输入端口0和输出端口2之间时，产生放电路径，该放电路径通过数据线240和245将ESD功率浪涌引导至系统接地。由虚线291、292和293表示放电路径。当开关路径250连接到输出端口2时，输入端口0和输出端口1之间的开路将自定义USB-C端口160与节点A和节点B电隔离，并因此与标准USB-C端口165和USB控制器260电隔离。

在默认模式下，USB控制器260通常将开关290的输入端口0连接到开关290的输出端口1。以这种方式，USB控制器260能够检测或确定音频头戴式设备100何时通过自定义USB-C端口160连接到充电底座(未示出)。同时，如果USB控制器260检测或确定USB电缆190已经连接到标准USB-C端口165，则USB控制器260确定音频头戴式设备100处于或正在进入音频模式或电话模式。作为响应，USB控制器260将开关290的输入端口0连接到开关290的输出端口2。

图3示出了根据本公开的替代实施例的音频头戴式设备100的电子组件的示意图。图3中的电路与图2中的电路相同，除了输出端口2上的D+和D-差分信号数据线通过数据线340和345在节点C彼此耦合，而不是连接到系统接地。数据线340和345包括将输出端口2上的D+和D-信号数据线短接在一起的有线连接。因此，D+信号线或D-信号线上的ESD功率浪涌被简单地释放到另一条信号线中，而不是释放到USB控制器260中。开关290以与图2所示的方式基本相似的方式执行ESD保护，即，当标准USB-C端口165连接到USB电缆时，开关290切换到输出端口2。

图4示出了根据本公开的一个或多个实施例的流程图。最初，在410中，USB控制器260将开关290设置到默认位置，该默认位置将USB控制器260连接到标准USB-C端口165和自定义USB-C端口160。在415中，USB控制器260监控标准USB-C端口165，以检测USB电缆190的连接。作为响应，在420中，USB控制器260确定音频头戴式设备100是否进入音频模式、电话模式、USB充电模式或空闲模式。USB控制器260可以通过连接到USB电缆190这一简单的事实来做出该确定。可选地，USB控制器260可以在检测到来自移动电话110的输入音频数据流或USB电缆190上的命令消息之后做出该确定。

如果在420中为否，则USB控制器260继续监控标准USB-C端口165。如果在420中为是，则在425中，USB控制器260将开关290设置到ESD保护位置。此时，如上所述，由触摸自定义USB-C端口160的D+引脚或D-引脚引起的任何ESD功率浪涌将被引导至系统接地或进入自定义USB-C端口160的D+引脚或D-引脚中的另一个。在430，USB控制器260确定音频模式、电话模式、USB充电模式或空闲模式是否已经结束。如果在430中为否，则在435中，USB控制器260将开关290保持在ESD保护位置。如果在430中为是，则USB控制器260可以返回检测USB电缆190和/或确定音频头戴式设备100是否进入音频模式或电话模式。

在自定义USB-C端口上的差分信号线被意外触摸的情况下，所公开的装置通过为ESD事件提供安全的放电路径来避免与静电放电相关的问题。控制开关防止一个USB端口上的静电放电(ESD)中断另一个USB端口上的音频模式、电话模式、USB充电模式或空闲模式操作。安全放电路径可以是从差分信号线到系统接地或者从一条差分信号线到另一条差分信号线。

在本公开的实施例的上述详细描述中，阐述了许多特定细节以提供对本公开的更彻底理解。然而，对于本领域的普通技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本公开。在其他情况下，没有详细描述众所周知的特征件，以避免不必要地使描述变得复杂。

在整个公开中，序数(例如，第一、第二、第三等)可以用作元件(即应用中的任何名词)的形容词。序数的使用并不暗示或产生元件的任何特定顺序，也不将任何元件限制为仅仅是单个元件，除非明确公开，诸如通过使用术语“之前”、“之后”、“单一”和其他此种术语。相反，序数的使用是为了区分元件。举例来说，第一元件不同于第二元件，并且第一元件可以包含多于一个元件，并且在元件的顺序中在第二元件之后(或之前)。

虽然已经参考有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于本公开的本领域技术人员将会理解，可设计出不脱离本文公开的本发明的范围的其他实施例。因此，应该仅由所附权利要求限制本发明的范围。

Claims (20)

1.一种电子装置(100)，其包括：

第一端口(165)，其配置成接收输入音频信号；

第二端口(160)；

控制器(260)，其配置成耦合到所述第一端口(165)和所述第二端口(160)；以及

开关(290)，其配置成当所述第一端口接收所述输入音频信号时，选择性地将所述控制器(260)从所述第二端口(160)去耦，其中当所述控制器(260)从所述第一端口(165)接收所述输入音频信号时，去耦所述控制器(260)防止在所述第二端口(160)上发生的静电放电到达所述控制器(260)。

2.根据权利要求1所述的电子装置(100)，其中所述第一端口(165)和所述第二端口(160)是通用串行总线(USB)端口。

3.根据权利要求2所述的电子装置(100)，其中所述控制器(260)是USB控制器(260)。

4.根据权利要求1所述的电子装置(100)，其还包括系统接地，所述系统接地耦合到所述开关(290)，其中选择性地去耦所述控制器(260)还包括将所述第二端口耦合到所述系统接地。

5.根据权利要求1所述的电子装置(100)，其还包括在所述开关(290)的输出端口上的第一信号线和所述开关(290)的所述输出端口上的第二信号线之间的有线连接，其中选择性地去耦所述控制器(260)还包括将所述第二端口耦合到所述开关(290)的输出端口上的所述第一信号线和所述第二信号线。

6.根据权利要求5所述的电子装置(100)，其中所述开关(290)配置成将所述第二端口上的一对差分信号线耦合到所述开关(290)的所述输出端口上的所述第一信号线和所述第二信号线。

7.根据权利要求6所述的电子装置(100)，其中所述控制器(260)配置成控制所述开关路径(250)的位置。

8.根据权利要求7所述的电子装置(100)，其中所述开关(290)包括耦合到所述第二端口(160)的输入端口和耦合到所述控制器(260)的第一输出端口。

9.一种音频头戴式设备(100)，其包括：

耳机(150)；

头带(130)，其配置成支撑所述耳机，

其中所述耳机(150)包括：

第一端口(165)，其配置成接收输入音频信号；

第二端口(160)；

控制器(260)，其配置成耦合到所述第一端口(165)和所述第二端口(160)；以及

开关(290)，其配置成当所述第一端口接收所述输入音频信号时，选择性地将所述控制器(260)从所述第二端口(160)去耦，其中当所述控制器(260)从所述第一端口(165)接收所述输入音频信号时，去耦所述控制器(260)防止在所述第二端口(160)上发生的静电放电到达所述控制器(260)。

10.根据权利要求9所述的音频头戴式设备(100)，其中所述第一端口(165)和所述第二端口(160)是通用串行总线(USB)端口。

11.根据权利要求10所述的音频头戴式设备(100)，其中所述控制器(260)是USB控制器(260)。

12.根据权利要求9所述的音频头戴式设备(100)，其还包括系统接地，所述系统接地耦合到所述开关(290)，其中选择性地去耦所述控制器(260)还包括将所述第二端口耦合到所述系统接地。

13.根据权利要求9所述的音频头戴式设备(100)，其还包括在所述开关(290)的输出端口上的第一信号线和所述开关(290)的所述输出端口上的第二信号线之间的有线连接，其中选择性地去耦所述控制器260还包括将所述第二端口耦合到所述开关(290)的输出端口上的所述第一信号线和所述第二信号线。

14.根据权利要求13所述的音频头戴式设备(100)，其中所述开关(290)配置成将所述第二端口上的一对差分信号线耦合到所述开关(290)的所述输出端口上的所述第一信号线和所述第二信号线。

15.根据权利要求14所述的音频头戴式设备(100)，其中所述控制器(260)配置成控制所述开关路径(250)的位置。

16.根据权利要求15所述的音频头戴式设备(100)，其中所述开关(290)包括耦合到所述第二端口(160)的输入端口和耦合到所述控制器(260)的第一输出端口。

17.一种方法，其包括：

确定音频设备(100)的第一端口(165)正在接收输入音频信号，其中所述音频设备(100)包括通过公共数据线(210，220，230)连接到所述第一端口(165)的第二端口(160)；以及

将所述第二端口(160)从所述公共数据线(210，220，230)断开，以防止静电放电中断所述输入音频信号。

18.根据权利要求17所述的方法，其中断开所述第二端口(160)包括将开关(290)的开关路径(250)移出第一位置，在所述第一位置中所述第二端口(160)耦合到所述公共数据线(210，220，230)。

19.根据权利要求18所述的方法，其中将所述第二端口(160)从所述公共数据线(210，220，230)断开还包括将所述开关路径(250)移动到第二开关位置，在所述第二开关位置中所述第二端口(160)耦合到系统接地。

20.根据权利要求18所述的方法，其中将所述第二端口(160)从所述公共数据线(210，220，230)断开还包括将所述开关路径(250)移动到第二开关位置，在所述第二开关位置中所述第二端口(160)的第一引脚耦合到所述第二端口(160)的第二引脚。

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