CN210927085U

CN210927085U - 防护电路、电子模组及电子设备

Info

Publication number: CN210927085U
Application number: CN201921908666.1U
Authority: CN
Inventors: 肖文峰
Original assignee: Vivo Mobile Communication Co Ltd
Current assignee: Vivo Mobile Communication Co Ltd
Priority date: 2019-11-06
Filing date: 2019-11-06
Publication date: 2020-07-03
Anticipated expiration: 2029-11-06

Abstract

本实用新型提供了一种防护电路、电子模组及电子设备，该防护电路包括滤波器件和静电泄放器件；滤波器件包括第一电感、第一电容、第二电容和第一电阻，第一电感、第一电容和第一电阻依次串联电连接，第一电阻的自由端与防护电路的接地端连接，第一电感的自由端与导电件电连接，第二电容与第一电阻并联；静电泄放器件包括第一MOS管，第一MOS管的漏极与导电件电连接，第一MOS管的源极与防护电路的接地端连接，第一MOS管的栅极连接在第一电容和第一电阻之间，第一MOS管的源极与漏极之间通过第一体二极管电连接，第一体二极管的正极与第一MOS管的源极连接，第一体二极管的负极与第一MOS管的漏极连接。本实用新型提供的防护电路整体的滤波及静电泄放效果更佳。

Description

防护电路、电子模组及电子设备

技术领域

本实用新型实施例涉及电子设备领域，尤其涉及一种防护电路、电子模组及电子设备。

背景技术

目前的电子产品的电路设计中，为了保证设备的正常工作，常常需要考虑电路的异常短路及电磁安全等情况。

以传统常见的充电接口为例，为了增强接口屏蔽性能，充电接口的金属壳与参考地连接导通。同时为了避免异物堵塞充电接口触及金属壳引起正负极短接，以及保证天线不受干扰，设计了如图1所示的屏蔽层滤波防护电路。在图1中，通过在金属壳与参考地之间串联电感L和电容C，电容C可以防止接口短路烧毁，电感L可以阻隔高频杂波信号，保证天线性能。TVS(Transient voltage suppression，瞬态电压抑制二极管)作为过流保护器件，可以防止脉冲大电流的冲击损坏。

然而，在上述屏蔽层滤波防护电路中，电感L和电容C的选型受限，使得滤波通带较窄，需要从电源转换的源头进行更为麻烦的控制。并且，若所选用的TVS残压大，容易影响后级电路，若残压小又容易干扰天线，在工频电压下还容易误动作导致电路损坏。因此，已有的屏蔽层滤波防护电路滤波通带窄，防护效果差，电路损坏风险高。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种防护电路、电子模组及电子设备，以解决现有技术中屏蔽层滤波防护电路滤波通带窄，防护效果差，电路损坏风险高的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：

第一方面，本实用新型实施例提供一种防护电路，应用于具有导电件的电子设备，所述防护电路包括滤波器件和静电泄放器件；

所述滤波器件包括第一电感、第一电容、第二电容和第一电阻，所述第一电感、第一电容和第一电阻依次串联电连接，所述第一电阻的自由端与所述防护电路的接地端电连接，所述第一电感的自由端与所述导电件电连接，所述第二电容与所述第一电阻并联；

所述静电泄放器件包括第一MOS管，所述第一MOS管的漏极与所述脉冲电源的输入源连接，所述第一MOS管的源极与所述防护电路的接地端电连接，所述第一MOS管的栅极连接在所述第一电容和所述第一电阻之间，其中，所述第一MOS管的源极与漏极之间通过第一体二极管电连接，所述第一体二极管的正极与所述第一MOS管的源极连接，所述第一体二极管的负极与所述第一MOS管的漏极连接。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种电子模组，所述电子模组包括前述的防护电路。

第三方面，本实用新型实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括前述的电子模组。

在本实用新型实施例中，通过在导电件与接地端之间连接滤波器件和静电泄放器件，由滤波器件中的第一电感、第一电容和第一电阻串联形成滤波电路，对杂波信号进行过滤，该滤波电路可以降低防护电路的品质因数Q值，增加滤波通带宽度。滤波器件中的第二电容与第一电阻并联，可以稳定第一电阻两端的电压，从而控制连接在脉冲电源之间的静电泄放器件的通断，达到泄放脉冲电流，保护电路的目的。静电泄放器件中的MOS管相较于TVS而言，其电气性能更能优异，不会影响后级电路以及干扰天线。因此，该防护电路整体的滤波及静电泄放效果更佳。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中一种屏蔽层滤波防护电路的示意图；

图2是本实用新型实施例中一种防护电路的示意图；

图3是本实用新型实施例中又一种防护电路的示意图；

图4是本实用新型实施例中另一种防护电路的示意图；

图5是本实用新型实施例中防护电路的软件仿真图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本实用新型的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

本实用新型实施例提供的一种防护电路，应用于电子模组及电子设备中，电子设备可以为智能手机、电脑、多媒体播放器、电子阅读器、可穿戴式设备等。

下面通过列举具体的实施例详细介绍本实用新型提供的一种防护电路、电子模组及电子设备。

参照图2，本实用新型实施例提供的一种防护电路，应用于具有导电件的电子设备，所述防护电路包括滤波器件和静电泄放器件；

所述滤波器件包括第一电感L10、第一电容C10、第二电容C11和第一电阻R10，所述第一电感L10、第一电容C10和第一电阻R10依次串联电连接，所述第一电阻R10的自由端与所述防护电路的接地端GND电连接，所述第一电感L10的自由端与所述导电件电连接，所述第二电容C11与所述第一电阻R11并联；

所述静电泄放器件包括第一MOS管MOSFET1，所述第一MOS管MOSFET1的漏极与所述导电件电连接，所述第一MOS管MOSFET1的源极与所述防护电路的接地端GND电连接，所述第一MOS管MOSFET1的栅极连接在所述第一电容C10和所述第一电阻R10之间，所述第一MOS管MOSFET1的源极与漏极之间通过第一体二极管D1电连接，所述第一体二极管D1的正极与所述第一MOS管MOSFET1的源极连接，所述第一体二极管D1的负极与所述第一MOS管MOSFET1的漏极连接。

具体而言，本实用新型实施例提供的一种防护电路，应用于具有导电件的电子设备，导电件可以接收脉冲电源的冲击，该脉冲电源可能是由于静电等因素所产生的。该防护电路包括滤波器件和静电泄放器件。滤波器件组成滤波电路，对特定频段内的干扰杂波信号进行过滤，从而保证滤波效果。静电泄放器件用于泄放脉冲电源产生的大电流，避免造成电路的烧毁。

如图2所示，上述滤波器件包括第一电感L10、第一电容C10、第二电容C11和第一电阻R10。第一电感L10、第一电容C10和第一电阻R10串联连接，构成第一路LCR滤波电路，该第一路LCR滤波电路的两端分别与导电件及防护电路的接地端GND电连接，即第一电阻R10的自由端与接地端GND电连接，第一电感L10的自由端与导电件电连接。从而，基于电感、电容和电阻各自的电学特性，实现对杂波的过滤。根据已有的电学理论知识，当第一电感L10的电感值为L₁，第一电容C10的电容值为C₁时，结合谐振频率计算公式，

容易计算得到第一路LCR滤波电路的谐振频率f₁。第一电阻R10与第一电感L10的寄生直流阻抗可以降低防护电路的品质因数Q值，由于滤波通带带宽与品质因数Q值成反比，所以可以增加滤波通带带宽。

上述静电泄放器件包括第一MOS管MOSFET1，容易得知的是，第一MOS管MOSFET1作为一种电压控制器件，具有三个管脚，分别为源极、漏极和栅极，通过调整源极与栅极之间的电压可以控制源极与漏极之间的通断。

第一MOS管MOSFET1的漏极与导电件电连接，接收来自脉冲电源的电信号输入。第一MOS管MOSFET1的源极与防护电路的接地端参考地GND电连接，提供参考零电位。第一MOS管MOSFET1的栅极连接在第一电容C10和第一电阻R10之间，接收第一电容C10和第一电阻R10两端的控制电压，用于控制源极与漏极之间的通断。第一MOS管MOSFET1的源极与漏极之间通过第一体二极管D1电连接，第一体二极管D1具有单向导通的性能，第一体二极管D1的正极与第一MOS管MOSFET1的源极连接，第一体二极管D1的负极与第一MOS管MOSFET1的漏极连接。

因而，当导电件上的脉冲电源为正向脉冲时，第一MOS管MOSFET1的栅极上的电压为正，可以驱动第一MOS管MOSFET1的沟道导通，连通源极与漏极之间的传输通道，脉冲电流可经由第一MOS管MOSFET1的源极与漏极流向接地端GND，达到泄放静电的效果。同时第一体二极管D1还可以防止脉冲电源与接地端GND短接导致的电路烧毁。当导电件上的脉冲电源为负向脉冲时，脉冲电流可通过第一体二极管D1实现至接地端GND的泄放。

可选的，参照图3，所述滤波器件还包括第二电感L20、第三电容C20、第四电容C21和第二电阻R20，所述第二电感L20、第三电容C20和第二电阻R20依次串联电连接，所述第二电感L20的自由端与所述防护电路的接地端GND电连接，所述第二电阻R20的自由端与所述导电件电连接，所述第四电容C21与所述第二电阻R20并联；

所述静电泄放器件还包括第二MOS管MOSFET2，所述第二MOS管MOSFET2的漏极与所述第一MOS管MOSFET1的漏极电连接，所述第二MOS管MOSFET2的源极与所述导电件电连接；所述第二MOS管MOSFET2的栅极连接在所述第三电容C20和所述第二电阻R20之间，所述第二MOS管MOSFET2的源极与漏极之间通过第二体二极管D2电连接，所述第二体二极管D2的正极与所述第二MOS管MOSFET2的源极连接，所述第二体二极管D2的负极与所述第二MOS管MOSFET2的漏极连接。

具体而言，为了避免导电件上的脉冲电源与工频电压短接导通，还可以采取保护措施，如图3所示，前述的滤波器件还包括第二电感L20、第二电容C20、第三电容C21和第二电阻R20。第二电感L20、第二电容C20和第二电阻R20串联连接，构成第二路LCR滤波电路，该第二路LCR滤波电路的两端分别与导电件及防护电路的接地端GND电连接，即第二电感L20的自由端与接地端GND电连接，第二电阻R20的自由端与导电件电连接。从而，基于电感、电容和电阻各自的电学特性，实现对杂波的过滤。根据已有的电学理论知识，当第二电感L20的电感值为L₂，第二电容C20的电容值为C₂时，结合谐振频率计算公式，

容易计算得到第二路LCR滤波电路的谐振频率f₂。第二电阻R20与第二电感L20的寄生直流阻抗可以降低防护电路的品质因数Q值，由于滤波通带带宽与品质因数Q值成反比，所以可以增加滤波通带带宽。

上述静电泄放器件还包括第二MOS管MOSFET2，容易得知的是，第二MOS管MOSFET2作为一种电压控制器件，具有三个管脚，分别为源极、漏极和栅极，通过调整源极与栅极之间的电压可以控制源极与漏极之间的通断。

第二MOS管MOSFET2的源极与导电件电连接，接收来自脉冲电源的电信号输入，第二MOS管MOSFET2的漏极与第一MOS管MOSFET1的漏极连接，两个MOS管形成反向串接。第二MOS管MOSFET1的栅极连接在第三电容C20和第二电阻R20之间，接收第三电容C20和第二电阻R20两端的控制电压，用于控制源极与漏极之间的通断。第二MOS管MOSFET2的源极与漏极之间通过第二体二极管D2电连接，第二体二极管D2具有单向导通的性能，第二体二极管D2的正极与第二MOS管MOSFET2的源极连接，第二体二极管D2的负极与第二MOS管MOSFET2的漏极连接。

因而，当导电件上的脉冲电源产生正向脉冲时，第一MOS管MOSFET1的栅极上的电压为正，可以驱动第一MOS管MOSFET1的沟道导通，连通源极与漏极之间的传输通道。此时，第二MOS管MOSFET2的栅极上的电压为负，第二MOS管MOSFET2的沟道断开，第二MOS管MOSFET2不工作，脉冲电流可经由第二体二极管D2、第一MOS管MOSFET1的源极与漏极流向接地端GND，达到泄放静电的效果。同时第一体二极管D1还可以防止脉冲电源与接地端GND短接导致的电路烧毁。类似地，当导电件上的脉冲电源产生负向脉冲时，第二MOS管MOSFET2的沟道导通，第一MOS管MOSFET1的沟道断开，脉冲电流可经由第一体二极管D1、第二MOS管MOSFET2的源极与漏极流向接地端GND，达到泄放静电的效果。同时第二体二极管D2还可以防止导电件与接地端GND短接导致的电路烧毁。

在该防护电路中，脉冲电流总存在泄放的路径，不会有静电产生的电磁干扰。并且工频电压无法触发两个MOS管中任意一个MOS管导通工作，两个MOS管及其对应的体二极管相互配合，当工况为工频电压时，电路处于断路，可以避免工频电压造成器件及电路的损坏。

可选的，所述静电泄放器件中的MOS管可以为N型MOS管或P型MOS管。

具体而言，前述的静电泄放器件中的MOS管可以为N型MOS管或P型MOS管。如图2所示，示出了第一MOS管MOSFET1和第二MOS管MOSFET2为N型MOS管的电路示意图。如图4所示，示出了第一MOS管MOSFET1和第二MOS管MOSFET2为P型MOS管的电路示意图。可以理解的是，P型MOS管与N型MOS管的差异在于控制条件的差异，可根据此差异将N型MOS管替换为P型MOS管，并对应调整与P型MOS管的栅极连接的驱动电路，P型MOS管对应防护电路的具体工作原理，此处不再赘述。从而，技术人员在实际应用中有了额外的实现方式，不受限于N型MOS管，防护电路的实现方式更为灵活。

可选的，所述第一电感L10与所述第一电容C10所形成谐振电路的谐振频率的范围为75MHz至85MHz。

具体而言，为了实现较宽的滤波通带的带宽，第一电感L10与第一电容C10的谐振频率f₁取决于其器件电气参数，当其电气参数能够保证谐振频率f₁处于75MHz至85MHz时，相较于传统电路，其频点上限得到增加，带宽变宽。

可选的，所述第二电感L20与所述第三电容C20所形成谐振电路的谐振频率的范围为45MHz至55MHz。

具体而言，为了实现较宽的滤波通带的带宽，第二电感L20与第二电容C20的谐振频率f₂取决于其器件电气参数，当其电气参数能够保证谐振频率f₂处于45MHz至55MHz时，相较于传统电路，其频点下限得到减小，带宽变宽。

对于上述带宽变宽的结果，可以结合图5所示的软件仿真结果理解。图5中横坐标表示频率，纵坐标表示衰减倍数。f1为第一电感L10与第一电容C10的谐振频率，f2为第二电感L20与第二电容C20的谐振频率，f3为两组谐振电路间的谐振频率。以10dB的衰减效果为例，虚线对应的传统方案的带宽范围为标记1和标记2对应的47MHz～110MHz，而实线对应的改进方案的带宽范围为标记3和标记4对应的22MHz～153MHz，带宽范围更宽。

本实用新型还提供了一种电子模组，所述电子模组包括前述的防护电路。

可选的，所述电子模组为充电模组，所述充电模组包括充电接口，所述充电接口包括金属外壳；

所述导电件与所述金属外壳电连接。

具体而言，当上述的电子模组为充电模组时，该充电模组包括充电接口，该充电接口包括金属外壳，上述防护电路中导电件与金属外壳电连接。当然，所述导电件与金属外壳还可以采用一体式结构。从而，当使用充电接口进行充电时，滤波效果更好，可以避免充电接口上静电产生电磁干扰的隐患。

可选的，所述充电接口为USB接口、Type-C接口和Lighting接口中的至少一者。

具体而言，对于上述的充电接口，可以为USB接口，比如Micro usb充电接口，也可以为具备正反插能力的Type-C接口或Lighting接口。从而可以有效提升这些不同类型的充电接口的充电安全性。

可选的，所述电子模组为电话铃流模组，所述电话铃流模组包括铃流电路；

所述防护电路与所述铃流电路串联电连接。

具体而言，上述电子模组还可以为电话铃流模组，电话铃流模组通过铃流电路为电话生成振铃信号，防护电路串联在铃流电路的正负极之间，可以避免产生振铃信号时的脉冲干扰及电磁威胁，确保通信质量。

可选的，所述电子模组为射频模组，所述射频模组包括射频电路，所述防护电路与所述射频电路串联电连接。

具体而言，上述电子模组还可以为射频模组，射频模组通过射频电路实现电磁信号的转换，提供数据通信功能。防护电路与射频电路串联电连接，可以避免信号收发时的脉冲干扰及电磁威胁，确保通信质量。

本实用新型还提供了一种电子设备，所述电子设备包括前述的任一种电子模组。

在本实用新型实施例中，通过在导电件与接地端之间连接滤波器件和静电泄放器件，由滤波器件中的第一电感、第一电容和第一电阻串联形成滤波电路，对杂波信号进行过滤，该滤波电路可以降低防护电路的品质因数Q值，增加滤波通带宽度。滤波器件中的第二电容与第一电阻并联，可以稳定第一电阻两端的电压，从而控制连接在脉冲电源之间的静电泄放器件的通断，达到泄放脉冲电流，保护电路的目的。静电泄放器件中的MOS管相较于TVS而言，其电气性能更能优异，不会影响后级电路以及干扰天线。因此，该防护电路整体的滤波及静电泄放效果更佳。此外，当把上述防护电路用于充电模组或者电话铃流模组中时，可以提升充电模组以及电话铃流模组的工作可靠性，并且，对于电子设备而言，助于提升电子设备的使用安全性及可靠性。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种防护电路，应用于具有导电件的电子设备，其特征在于，所述防护电路包括滤波器件和静电泄放器件；

所述静电泄放器件包括第一MOS管，所述第一MOS管的漏极与所述导电件电连接，所述第一MOS管的源极与所述接地端电连接，所述第一MOS管的栅极连接在所述第一电容和所述第一电阻之间，其中，所述第一MOS管的源极与漏极之间通过第一体二极管电连接，所述第一体二极管的正极与所述第一MOS管的源极连接，所述第一体二极管的负极与所述第一MOS管的漏极连接。

2.根据权利要求1所述的防护电路，其特征在于，

所述滤波器件还包括第二电感、第三电容、第四电容和第二电阻，所述第二电感、第三电容和第二电阻依次串联电连接，所述第二电感的自由端与所述接地端电连接，所述第二电阻的自由端与所述导电件电连接，所述第四电容与所述第二电阻并联；

所述静电泄放器件还包括第二MOS管，所述第二MOS管的漏极与所述第一MOS管的漏极电连接，所述第二MOS管的源极与所述导电件电连接；所述第二MOS管的栅极连接在所述第三电容和所述第二电阻之间，其中，所述第二MOS管的源极与漏极之间通过第二体二极管电连接，所述第二体二极管的正极与所述第二MOS管的源极连接，所述第二体二极管的负极与所述第二MOS管的漏极连接。

3.根据权利要求1所述的防护电路，其特征在于，

所述第一电感与所述第一电容所形成谐振电路的谐振频率的范围为75MHz至85MHz。

4.根据权利要求2所述的防护电路，其特征在于，

所述第二电感与所述第三电容所形成谐振电路的谐振频率的范围为45MHz至55MHz。

5.一种电子模组，其特征在于，所述电子模组包括权利要求1至4任一项所述的防护电路。

6.根据权利要求5所述的电子模组，其特征在于，所述电子模组为充电模组，所述充电模组包括充电接口，所述充电接口包括金属外壳；

所述导电件与所述金属外壳电连接。

7.根据权利要求6所述的电子模组，其特征在于，

所述充电接口为USB接口、Type-C接口和Lighting接口中的至少一者。

8.根据权利要求5所述的电子模组，其特征在于，所述电子模组为电话铃流模组，所述电话铃流模组包括铃流电路，所述防护电路与所述铃流电路串联电连接。

9.根据权利要求5所述的电子模组，其特征在于，所述电子模组为射频模组，所述射频模组包括射频电路，所述防护电路与所述射频电路串联电连接。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括权利要求5至9任一项所述的电子模组。