CN206790086U - 接口防护电路及设备接口 - Google Patents

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Abstract

本实用新型实施例提供一种接口防护电路及设备接口,该接口防护电路包括:电容和瞬变电压抑制器TVS管,其中,所述电容的第一端与连接端口连接,所述电容的第二端分别与所述TVS管的第一端及接口芯片连接;所述TVS管的第二端接地。在对接口芯片进行相同保护的前提下,提高了设备间传输的数据信号的质量。

Description

接口防护电路及设备接口
技术领域
[0001] 本发明涉及电路技术领域,尤其涉及一种接口防护电路及设备接口。
背景技术
[0002] 为了便于两个设备间的通信,通常可以在各设备中设置连接端口,并通过连接部 件连接两个设备的连接端口,以实现两个设备之间的连接,其中,连接部件可以为连接线。 连接部件可以为实现电视与机顶盒连接的部件、电脑与显示器连接的部件等。
[0003] 随着电子技术的不断发展,设备之间的数据信号的传输速率越来越高。当设备之 间的数据信号的传输速率较高时,在通过连接端口对设备进行连接时,电路中会产生较大 的浪涌,产生的浪涌可能对设备中的接口芯片造成损害。在现有技术中,为了减少浪涌对接 口芯片的损害,通常在设备中设置瞬变电压抑制器(Transient Voltage Suppressor,简称 TVS),通过TVS管对接口芯片进行保护。目前,为了提高TVS管对接口芯片的防护能力,通常 提高TVS管的功率。当TVS管的功率较高时,TVS管则产生较高的寄生电容,寄生电容对设备 间传输的数据信号的质量造成不良影响,导致设备间传输的数据信号的质量较差。
发明内容
[0004] 本发明实施例提供一种接口防护电路,在保证设备间传输的数据信号的质量的前 提下,提升了对接口芯片的防护能力。
[0005] 第一方面,本发明实施例提供一种接口防护电路,该接口防护电路包括电容和瞬 变电压抑制器TVS管,其中,电容的第一端与被保护设备的连接端口连接,所述电容的第二 端分别与所述TVS管的第一端及所述被保护电路的接口芯片连接;TVS管的第二端接地。
[0006] 当电路中产生较大浪涌时,电容可以先滤除浪涌中的直流部分,进而降低浪涌的 能量。在上述过程中,无需提高接口防护电路的功率即可提升对接口芯片的防护能力,进而 实现在保证设备间传输的数据信号的质量的前提下,提升了对接口芯片的防护能力。进一 步的,由于电容可以降低浪涌的能量,使得流向TVS管的浪涌的能量减少,进而可以对TVS管 起到保护作用,提高了接口防护电路的可靠性。
[0007] 在一种可能的实施方式中,接口防护电路还包括电阻,电阻与电容和接口芯片串 联。
[0008] 可选的,电阻可以设置于TVS管的第一端与接口芯片之间。在该种实现方式中,电 阻与接口芯片串联,以使电阻可以与接口芯片分压;当电路中产生较大的浪涌时,电阻可以 降低接口芯片两端的浪涌电压,进而降低浪涌对接口芯片的影响。
[0009] 可选的,电阻可以设置于连接端口与电容第一端之间。在该种可行的实现方式中, 当电路中产生较大的浪涌时,电阻和电容可以降低TVS管两端浪涌产生的电压,提高了对 TVS管的保护作用,进而提高防护电路的可靠性。
[0010] 可选的,电阻可以设置于电容的第二端与TVS管的第一端之间。在该种可行的实现 方式中,当电路中产生较大的浪涌时,电阻和电容可以降低TVS管两端浪涌产生的电压,提 高了对TVS管的保护作用,进而提高防护电路的可靠性。
[0011] 在另一种可能的实施方式中,电容的大小与连接端口传输的数据信号的频率成反 向关系。可选的,电容的电容值可以大于0.1纳法,且小于1微法。通过设置合理的电容值,不 但可以使得电容能够有效滤除浪涌中的直流部分,还可以保证电容对连接端口传输的数据 信号的影响较小。
[0012] 在另一种可能的实施方式中,电阻的阻值在第一阻值和第二阻值之间,第一阻值 大于第二阻值。可选的,第一阻值大于1欧姆,第二阻值小于2〇〇欧姆。通过设置合理的电阻 阻值,可以使得电阻既可以起到对接口芯片的防护作用,又可以使得电阻对连接端口传输 的数据信号的影响较小。
[0013] 在另一种可能的实施方式中,电路中传输的数据信号的频率大于500MHz。当数据 信号的频率较大时,数据信号的大部分能量为交流分量,这样,在连接端口稳定向接口芯片 发送数据信号的过程中,可以使得电容对数据信号的影响较小。
[0014] 在另一种可能的实施方式中,TVS管的钳位电压大于连接端口传输的数据信号的 最大电压。可选的,TVS管可以为单向TVS管,也可以为双向TVS管。当TVS管为单向TVS管;相 应的,TVS管的负极与连接端口连接。
[0015] 第二方面,本发明实施例还提供一种设备接口,该设备接口包括接口芯片和第一 方面任一项的接口防护电路。
[0016]本发明实施例提供的接口防护电路及设备接口,在接口防护电路中设置有电容和 TVS管,且电容位于连接端口与TVS管之间。在上述过程中,无需提高接口防护电路的功率即 可提升对接口芯片的防护能力,进而实现在保证设备间传输的数据信号的质量的前提下, 提升了对接口芯片的防护能力。进一步的,由于电容可以降低浪涌的能量,使得流向TVS管 的浪涌的能量减少,进而可以对TVS管起到保护作用,提高了接口防护电路的可靠性。
附图说明
[0017]图1为本发明提供的接口防护电路的应用场景示意图;
[0018]图2为本发明提供的接口防护电路的结构示意图一;
[0019]图3为本发明提供的接口防护电路的结构示意图二;
[0020]图4为本发明提供的接口防护电路的结构示意图三;
[0021]图5为本发明提供的接口防护电路的结构示意图四;
[0022]图6为本发明提供的接口防护电路的结构示意图五;
[0023]图7为本发明提供的设备接口的结构示意图。
具体实施方式
[0024]图1为本发明提供的接口防护电路的应用场景示意图,请参见图1,包括第一设备 101、第一备102、及连接部件103。第一'设备101中设置有第一接口芯片、第一'接口防护电 路和连接端口 A。第二设备1〇2中设置有第二接口芯片、第二接口防护电路和连接端口 D。连 接部件1〇3中设置有连接端口B和连接端口C。可选的,第一设备1〇1可以为电脑,相应的,第 二设备102可以为显示器。可选的,第一设备101可以为电视,相应的,第二设备1〇2可以为机 顶盒。当然,连接部件1〇3可以和第一设备101或第二设备1〇2为一体设备,当连接部件1〇3和 苐一议备1〇1为一体设备时,连接部件103和第一设备101可以为可移动磁盘。可选的,连接 部件103可以为连接线等。
[0025]第一设备101和第二设备1〇2可以通过连接部件103实现连接。当需要实现第一设 备101和第二设备102之间的连接时,可以将第一设备101的连接端口 A和连接部件103的连 接端口 B连接,将第二设备1〇2的连接端口 D和连接部件1〇3的连接端口 C连接。
[0026]在第一设备101和第二设备1〇2通过连接部件103实现连接之后,第一设备101和第 二设备102可以通过第一接口芯片、第一防护电路、连接部件103、第二接口防护电路及第二 接口芯片实现通信。在第一设备101向第二设备102发送数据时,第二接口防护电路可以对 第二接口芯片进行保护,在第二设备102向第一设备101发送数据时,第一接口防护电路可 以对第一接口芯片进行保护。
[0027]还需要说明的是,每一个设备中的接口防护电路的结构类似。下面,以任意一个设 备中的接口防护电路的结构为例,通过具体实施例,对本申请所示的接口防护电路进行详 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 些实施例中不再赘述。
[0028]图2为本发明提供的接口防护电路的结构示意图一。该接口防护电路设置在被保 护设备中。请参见图2,该电路可以包括电容201和TVS管202。其中,电容201的第一端与被保 护设备的连接端口连接,电容201的第二端分别与TVS管202的第一端及被保护设备的接口 芯片连接;TVS管202的第二端接地。
[0029]可选的,本申请中的TVS管2〇2可以为单向TVS管,也可以为双向TVS管。需要说明 的是,图2中所示的TVS管2〇2为单向TVS管,当TVS管202为单向TVS管时,TVS管202的负极与 连接端口连接。当TVS管2〇2为双向TVS管时,TVS管202的任意一极均可以与连接端口连接。 [0030]可选的,电容201的大小与连接端口传输的数据信号的频率有关,数据信号的频率 越高,电容2〇1的容值可以越小,可选的,电容2〇1的电容值可以在0.1纳法至1微法之间,这 样,不但可以使得电容能够有效滤除浪涌中的直流部分,还可以保证电容对连接端口传输 的数据信号的影响较小。可选的,电容201的大小可以与连接端口传输的数据信号的频率 成反向关系。可选的,连接端口传输的数据信号可能是连接端口发送至接口芯片的,也可能 是接口芯片发送至连接端口的。
[0031]在本申请中,TVS管202的钳位电压大于连接端口传输的数据信号的最大电压。其 中,当TVS管2〇2两端的电压大于钳位电压时,TVS管202的阻抗瞬间变小,使得TVS管202导 通。当TVS管2〇2两端的电压小于钳位电压时,TVS管202的阻抗瞬间变大,使得TVS管202不 导通。
[0032]下面,对图2实施例所示的接口防护电路的工作过程进行详细说明。
[0033]在实际应用过程中,被保护设备在多种场景下都可能产生较大浪涌,例如,在被保 护设备和其它设备连接时、在被保护电路和其它设备开始传输数据信号时等。当被保护设 备中产生较大的浪涌时,浪涌先经过电容201,电容201可以滤除浪涌中直流部分,进而降低 浪涌的能量。在电容201滤除浪涌中的直流部分之后,浪涌的能量仍然较高,使得浪涌在TVS 管两端产生的电压大于TVS管2〇2的钳位电压,因此,使得TVS管202的阻抗瞬间变的非常 小,使得TVS管2〇2导通。由于TVS管2〇2和接口芯片并联,且TVS管2〇2的阻抗非常小,使得浪 涌流向TVS管2〇2,而不流向接口芯片。在浪涌流向TVS管之后,浪涌通过TVS管202接地,使得 浪涌的大部分能量接地,以使TVS管202将TVS管202两端的电压钳制到一个较低的电压。由 于接口芯片和TVS管2〇2并联,因此,接口芯片两端的电压等于TVS管两端的电压。
[0034]在被保护电路稳定工作的过程中,被保护设备中的浪涌消失。由于连接端口传输 的数据信号的频率较高,例如,数据信号的频率通常大于500MHz,使得数据信号的大部分能 量为交流分量,在交流分量经过电容201时,电容201对交流分量没有过滤作用,使得数据信 号可以较完整的通过电容202。由于数据信号的最大电压小于TVS管202的钳位电压,因此, TVS管的阻抗瞬间变大,使得TVS处于不导通状态。
[0035]本发明实施例提供的接口防护电路,在接口防护电路中设置有电容和TVS管,且 电容位于连接端口与TVS管之间。在上述过程中,无需提高接口防护电路的功率即可提升对 接口芯片的防护能力,进而实现在保证设备间传输的数据信号的质量的前提下,提升了对 接口芯片的防护能力。进一步的,由于电容可以降低浪涌的能量,使得流向TVS管的浪涌的 能量减少,进而可以对TVS管起到保护作用,提高了接口防护电路的可靠性。
[0036]在图2所示实施例的基础上,可选的,还可以在接口防护电路中设置电阻,并将电 阻与电容和接口芯片串联。这样,电阻可以和接口芯片进行分压,进而降低浪涌对接口芯片 的影响,进一步增强了接口防护电路对接口芯片的防护作用。
[0037]在实际应用过程中,当电阻在接口防护电路中的设置位置不同时,接口防护电路 对接口芯片的防护作用也不相同。下面,结合图3-图5所示的实施例,对包括电阻的接口防 护电路进行详细说明。
[0038]图3为本发明提供的接口防护电路的结构示意图二。在图2所示实施例的基础上, 请参见图3。接口防护电路中还包括电阻2〇3,电阻2〇3设置于TVS管202的第一端与接口芯 片之间。
[0039] 在实际应用过程中,当电阻203的阻值过小时,电阻对接口芯片的防护作用不明 显。当电阻203的阻值过大时,电阻203对连接端口传输的数据信号的干扰较大。可选的,电 阻203的阻值通常在第一阻值和第二阻值之间,第一阻值大于第二阻值。可选的,第一阻值 大于1欧姆,第二阻值小于200欧姆。可选的,电阻203的阻值可以为50欧姆。
[0040]下面,对图3实施例所示的接口防护电路的工作过程进行详细说明。
[0041]当被保护电路中产生较大的浪涌时,电容201先滤除浪涌的直流部分,以降低浪涌 的能量。经过电容2〇1的浪涌经过导通的TVS管202接地,以使TVS管202将TVS管202两端的 电压钳制到一个低电压。由于接口芯片和电阻2〇3串联,因此,接口芯片两端的电压和电阻 2〇3两端的电压之和等于TVS管202两端的电压。由于电阻2〇3可以与接口芯片分压,因此, 可以降低接口芯片两端的浪涌电压,进一步降低浪涌对接口芯片的影响。
[0042] 在连接端口稳定向接口芯片发送数据信号的过程中,电容201和TVS管202对数据 信息的处理过程可以参考图2所示的实施例,在数据信号经过电容201之后,由于TVS管不 导通,因此,经过电容2〇 1的数据信号经过电阻203之后流向接口芯片。由于电阻的阻值小于 第二阻值,因此,电阻对数据信号的影响较小。
[0043] 在图3所示的实施例中,通过将电阻2〇3设置在TVS管2〇2和接口芯片之间,这样,当 连接端口发送的数据信号产生较大的浪涌时,电阻203可以与接口芯片分压,以降低接口芯 片两端的浪涌电压,进而降低浪涌对接口芯片的影响。在被保护电路稳定工作的过程中,由 于电阻的阻值小于第二阻值,使得电阻对数据信号的影响较小。
[0044]图4为本发明提供的接口防护电路的结构示意图三。在图2所示实施例的基础上, 请参见图4。接口防护电路中还包括电阻203,电阻203设置于连接端口与电容201第一端之 间。
[0045]需要说明的是,图4实施例中所示的电阻的特性与图3实施例所示的电阻的特性类 似,此处不再进行赘述。
[0046]下面,对图4实施例所示的接口防护电路的工作过程进行详细说明。
[0047]当被保护设备中产生较大的浪涌时,浪涌会经过电阻203、电容201及TVS管202接 地(具体原因可参见图2所示的实施例)。在浪涌流向TVS管202之前,浪涌先经过电阻203,进 而降低流向电容201的浪涌的能量。电容201通过滤除浪涌中的直流部分,进一步降低流向 TVS管202的浪涌的能量。在上述过程中,无需提高TVS管的功率即可提升对接口芯片的防护 能力,进而实现在保证设备间传输的数据信号的质量的前提下,提升了对接口芯片的防护 能力。这样,电阻203和电容2〇2均可以对TVS管起到更好的保护作用,进一步提高防护电路 的可靠性。
[0048]在被保护电路稳定工作的过程中,电容201和TVS管202对数据信息的处理过程可 以参考图2所示的实施例。具体的,连接端口传输的数据信号经过电阻203之后流向接口芯 片,由于电阻的阻值小于第二阻值,因此,电阻对数据信号的影响较小。
[0049]在图4所示的实施例中,通过将电阻203设置在连接端口与电容201第一端之间。这 样,当被保护设备中产生较大的浪涌时,电阻203和电容201可以降低流向TVS管202的浪涌 的能量,提高了对TVS管的保护作用,进而提高防护电路的可靠性。在被保护电路稳定工作 的过程中,由于电阻的阻值小于第二阻值,使得电阻对数据信号的影响较小。
[0050]图5为本发明提供的接口防护电路的结构示意图四。在图2所示实施例的基础上, 请参见图5。接口防护电路中还包括电阻2〇3,电阻203设置于电容的第二端与TVS管的第一 端之间。
[0051]需要说明的是,图5实施例中所示的电阻的特性与图3实施例所示的电阻的特性类 似,此处不再进行赘述。
[0052]还需要说明的是,图5实施例所示的接口防护电路的工作过程及和达到的有益效 果可以参见图4所示的实施例,此处不再进行赘述。
[0053] 在上述任意一个实施例的基础上,可选的,为了进一步提高接口防护电路对接口 芯片的防护作用,可以在接口防护电路中设置两个TVS管。以图3实施例所示的接口防护电 路为例,可以在电阻203与接口芯片之间再设置一个TVS管,具体的,请参见图6所示的实施 例。
[0054]图6为本发明提供的接口防护电路的结构示意图五。在图3所示实施例的基础上, 请参见图6,接口防护电路还包括TVS管2〇4,TVS管204的一端设置在电阻203和接口芯片之 间,TVS管204的另一端接地。
[0055] 可选的,TVS管204的特性可以和TVS管203的特性相同。
[0056] TVS管204可以进一步的降低接口芯片两端的浪涌电压,进而提高了对接口芯片的 保护作用。进一步的,当一个TVS管出现故障时,另一个TVS管还可以对接口芯片起到保护作 用,提高了对接口芯片保护的可靠性。
[0057]当然,在实际应用过程中,还可以根据实际需要设置TVS管在接口防护电路中的位 置、及接口防护电路中TVS管的个数,本发明实施例对此不作具体限定。
[0058]图7为本发明提供的设备接口的结构示意图。请参见图7,该设备接口包括接口芯 片701和图2_图6任一实施例所示的接口防护电路7〇2。
[0059]可选t,图7实施例中所述的设备接口可以设置在通信设备中,该通信设备可以为 电脑、电视、显示屏、机顶盒等。在实际应用的过程中,当电路中产生浪涌时,浪涌首先经过 接口防护电路702,然后再流向接口芯片701,以使接口防护电路702可以对接口芯片701起 到防护作用。
[0060]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 (13)

1. 一种接口防护电路,其特征在于,包括:电容和瞬变电压抑制器TVS管,其中, 所述电容的第一端与被保护设备的连接端口连接,所述电容的第二端分别与所述TVS 管的第一端及所述被保护电路的接口芯片连接; 所述TVS管的第二端接地。
2. 根据权利要求1所述的接口防护电路,其特征在于,所述接口防护电路还包括电阻, 所述电阻与所述电容和所述接口芯片串联。
3. 根据权利要求2所述的接口防护电路,其特征在于,所述电阻设置于所述TVS管的第 一端与所述接口芯片之间。
4. 根据权利要求2所述的接口防护电路,其特征在于,所述电阻设置于所述连接端口与 所述电容第一端之间。
5. 根据权利要求2所述的接口防护电路,其特征在于,所述电阻设置于所述电容的第二 端与所述TVS管的第一端之间。
6. 根据权利要求1-5任一项所述的接口防护电路,其特征在于,所述电容的大小与所述 连接端口传输的数据信号的频率成反向关系。
7. 根据权利要求2-5任一项所述的接口防护电路,其特征在于,所述电阻的阻值在第一 阻值和第二阻值之间,所述第一阻值大于所述第二阻值。
8. 根据权利要求7所述的接口防护电路,其特征在于,所述第一阻值大于1欧姆,所述第 二阻值小于200欧姆。
9. 根据权利要求1-5任一项所述的接口防护电路,其特征在于,所述连接端口传输的数 据信号的频率大于5〇〇MHz。
10. 根据权利要求1-5任一项所述的接口防护电路,其特征在于,所述TVS管的钳位电压 大于所述连接端口传输的数据信号的最大电压。
11. 根据权利要求1-5任一项所述的接口防护电路,其特征在于,所述TVS管为单向TVS 管;相应的,所述TVS管的负极与所述连接端口连接。
12. 根据权利要求1-5任一项所述的接口防护电路,其特征在于,所述电容的电容值大 于0.1纳法,且小于1微法。
13. —种设备接口,其特征在于,包括接口芯片和权利要求1-11任一项所述的接口防护 电路。
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