CN221263358U - 一种主板保护电路 - Google Patents
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Abstract
一种主板保护电路，解决现有技术中由于USB接口带电热插拔及外部干扰和浪涌导致主板损坏的缺陷的技术问题，属于集成电路安全技术领域。主板保护电路包括主板电路、EMI器件电路与USB接口电路，主板电路与EMI器件电路连接，EMI器件电路与USB接口电路连接，所述的主板保护电路还包括总保险电路、器件防护电路与电源防护电路，总保险电路连接在主板电路与EMI器件电路之间，器件防护电路连接在EMI器件电路与USB接口电路之间，电源防护电路连接在主板电路与USB接口电路之间。本实用新型能够有效防范因USB热插拔产生的静电干扰以及浪涌干扰，且保护主板重要的桥片不会因为静电和浪涌损坏。
Description
技术领域
本实用新型属于集成电路安全技术领域，涉及到一种USB接口的保护电路，具体地讲是可以有效防止USB接口因干扰及浪涌烧毁主板的主板保护电路。
背景技术
通用串行总线（英语：UniversalSerialBus，缩写：USB）是连接计算机系统与外部设备的一种串口总线标准，也是一种输入输出接口的技术规范，被广泛地应用于个人电脑和移动设备等信息通讯产品，并扩展至摄影器材、数字电视（机顶盒）、游戏机等其它相关领域。USB接口的出现，统一了大部分接口标准。大家常见的是IDE接口的硬盘，串口的鼠标键盘，并口的打印机扫描仪，可是有了USB之后，这些应用外设统统可以用同样的标准与个人电脑连接，这时就有了USB硬盘、USB鼠标、USB打印机等等许多设备都可以使用USB接口连接至主板。
其中USB设备的优点是可以带电热插拔，但也正由于热插拔而容易产生上电浪涌。上电浪涌持续时间长度超过静电器件的保护时长ns，属于us，ms级别的，上电浪涌如果处理不好最终会损坏电脑主板的桥芯片。除此之外，市面上部分设备的电源接口插入供电头时会发生打火花现象，倘若电源接口的附近有USB接口，插拔电源接口产生的电火花和浪涌极也有可能通过附近的USB接口损坏主板。综上所述现有电脑主板容易因USB接口的使用不当导致损坏。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有技术中由于USB接口带电热插拔及外部干扰和浪涌导致主板损坏的缺陷的技术问题，设计了一种主板保护电路，通过在主板电路与USB接口之间增加一套防护电路实现。
本实用新型采用的技术方案是，一种主板保护电路，包括主板电路、EMI器件电路与USB接口电路，主板电路与EMI器件电路连接，EMI器件电路与USB接口电路连接，所述的主板保护电路还包括总保险电路、器件防护电路与电源防护电路，总保险电路连接在主板电路与EMI器件电路之间，器件防护电路连接在EMI器件电路与USB接口电路之间，电源防护电路连接在主板电路与USB接口电路之间。
所述的总保险电路包括USB接口hub芯片、以及外为配套的滤波电容、晶振以及限流电阻。
所述的器件防护电路包括由二极管以及全桥整流电路组成的二极管芯片。
所述的电源防护电路包括无寄生体二极管MOS芯片以及外围配套的滤波电容、限流电阻。
所述的EMI器件电路包括两路共模电感及配套的限流电阻。
本实用新型的有益效果是，能够有效防范因USB热插拔产生的静电干扰以及浪涌干扰，且保护主板重要的桥片不会因为静电和浪涌损坏。倘若USB接口发生严重故障如供电短路，信号线对地短路，全套保护电路会优先损坏并将危害控制在保护电路前，维修的成品也将减低。
附图说明
图1是本实用新型的电路原理框图。
图2是本实用新型的保护电路中总保险电路的实施例原理图。
图3是本实用新型的保护电路中EMI器件电路的实施例原理图。
图4是本实用新型的保护电路中器件防护电路的实施例原理图。
图5是本实用新型的保护电路中USB接口电路的实施例原理图。
图6是本实用新型的保护电路中电源防护电路的实施例原理图。
附图中，1是主板电路，2是总保险电路，3是EMI器件电路，4是器件防护电路，5是USB接口电路，6是电源防护电路，R1-R11是电阻，C1-C6是电容，Y1是晶振，L1、L2是共模电感，D1是二极管，U1是USB接口hub芯片，U2是无寄生体二极管MOS芯片，U3是二极管芯片，U4是USB插针。
实施方式
本实用新型在具体实施时，参看图1，主板电路1提供一路USB信号及VCC直流电源信号，总保险电路2将主板电路1提供的一路USB信号拆分为两条USB信号，EMI器件电路3通过共模电感L1、L2输出给器件防护电路4，共模电感L1、L2可以在较宽的频带内使用，提供优良的共模信号抑制，对高速差模信号干扰极小可以有效抑制辐射干扰。器件防护电路4可以为USB接口的静电提供一条流向大地的通路，当产生静电电流后，通过本电路泄出，避免干扰主电路。USB接口电路5接收到EMI器件电路3提供的两路USB信号为外接设备提供插口。电源防护电路6则是具备软启动，限流保护，上电复位及过温保护等功能具备电源防护能力。当主板电路1供电电压过低或电流过大等异常供电状态，电源防护电路6都将会停止输出电压，确保后面电路的电气参数都处于正常工作范围内，避免电路进一步损坏。
在总保险电路2中，参看图2，来自主板电路1发来的USB2.0信号：USB_N1，USB_P1通过USB接口hub芯片U1转化为两路USB2.0信号：USB_N2、USB_P2、USB_N3、USB_P3。USB接口hub芯片U1的作用有两方面，1是将一路的USB2.0信号转为两路，增加USB接口数量。2是当前一极的保护电路失效，浪涌的危害最终只会烧毁USB接口hub芯片U1，而不会再对后一级主板造成影响。电容C1的作用是为提供给USB接口hub芯片U1的VCC进行滤波。晶振Y1、电容C2、C3的作用是为USB接口hub芯片提供稳定频率的时钟。电阻R3-R6的作用是削弱浪涌的峰峰值以起到防浪涌作用。将输入输出的USB2.0信号进行隔离处理，可有效将异常信号进行隔离，保护主板电路1桥片。
在EMI器件电路3中，参看图3，USB接口hub芯片U1转换后的两路USB信号USB_N2、USB_P2、USB_N3、USB_P3通过共模电感L1、L2输出为USBD_N2、USBD_P2、USBD_N3、USBD_P3，共模电感L1、L2的作用是在较宽的频带内使用，提供优良的共模信号抑制，对高速差模信号干扰极小可以有效抑制辐射干扰。
在器件防护电路4中，参看图4，二极管芯片U3是通过由整理桥组成的整流电路对静电电流提供了一条可以向大地泄放的通路，可以避免由雷击、电快速瞬变脉冲群干扰的出现。
在USB接口电路5中，参看图5，USB插针U4主要是接收到EMI器件电路3发来的两路USB信号，为外接设备提供USB插口。
在电源防护电路6中，参看图6，无寄生体二极管MOS芯片U2接收主板电路1发来的直流电源信号VCC，最终转换为USB接口电路5合适的直流电源VCC_USB，同时无寄生体二极管MOS芯片U2可以实现软启动，限流保护，上电复位及过温保护等功能具备电源防护能力。当主板电路1供电电压过低或电流过大等异常供电状态，无寄生体二极管MOS芯片U2都将会停止VCC_USB输出电压，确保后面电路的电气参数都处于正常工作范围内，避免电路进一步损坏。
Claims (5)
1.一种主板保护电路，包括主板电路（1）、EMI器件电路（3）与USB接口电路（5），主板电路（1）与EMI器件电路（3）连接，EMI器件电路（3）与USB接口电路（5）连接，其特征在于：所述的主板保护电路还包括总保险电路（2）、器件防护电路（4）与电源防护电路（6），总保险电路（2）连接在主板电路（1）与EMI器件电路（3）之间，器件防护电路（4）连接在EMI器件电路（3）与USB接口电路（5）之间，电源防护电路（6）连接在主板电路（1）与USB接口电路（5）之间。
2.根据权利要求1所述的一种主板保护电路，其特征在于：所述的总保险电路（2）包括USB接口hub芯片（U1）、以及外为配套的滤波电容、晶振以及限流电阻。
3.根据权利要求1所述的一种主板保护电路，其特征在于：所述的器件防护电路（4）包括由二极管（D1）以及全桥整流电路组成的二极管芯片（U3）。
4.根据权利要求1所述的一种主板保护电路，其特征在于：所述的电源防护电路（6）包括无寄生体二极管MOS芯片（U2）以及外围配套的滤波电容、限流电阻。
5.根据权利要求1所述的一种主板保护电路，其特征在于：所述的EMI器件电路（3）包括两路共模电感及配套的限流电阻。
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