JP3099411U - USB plug and USB cable - Google Patents

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Abstract

【課題】コンピュータのＵＳＢ接続用ターミナルにサージ防護回路が設けられていない場合であっても、コンピュータ及びこれに接続された周辺機器に対して外来サージ電圧による悪影響が及ぶことを防止する。
【解決手段】角型シールドフレーム５Ｓ内に一対の電源用プラグ端子５Ａ、５Ｂ及び一対の信号用プラグ端子５Ｃ、５Ｄが設けられたＵＳＢプラグ３のプラグハウジング７内に、一つの電子チップ１０に組み込まれた四つのサージ吸収ツェナーダイオード９Ａ〜９Ｄの各カソード端子１２を各プラグ端子５Ａ〜５Ｄに個別に接続すると共に、各アノード端子１４を一括してシールドフレーム５Ｓに接続したサージ防護回路Ｃを設けた。
【選択図】図１ Even when a surge protection circuit is not provided in a USB connection terminal of a computer, it is possible to prevent a computer and peripheral devices connected thereto from being adversely affected by an external surge voltage.
An electronic chip (10) is provided in a plug housing (7) of a USB plug (3) provided with a pair of power supply plug terminals (5A, 5B) and a pair of signal plug terminals (5C, 5D) in a rectangular shield frame (5S). Each of the cathode terminals 12 of the four built-in surge absorbing Zener diodes 9A to 9D is individually connected to each of the plug terminals 5A to 5D, and each of the anode terminals 14 is collectively connected to the shield frame 5S. Provided.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

　本考案は、パソコンとその周辺機器をＵＳＢ規格のシリアルインターフェイスにより接続するためのＵＳＢプラグ及びＵＳＢケーブルに関する。 The present invention relates to a USB plug and a USB cable for connecting a personal computer and its peripheral devices by a USB standard serial interface.

　コンピュータは、必要に応じて、プリンタ、スキャナ、外部メモリドライブ、通信機器等の周辺機器を接続して使用することができ、その接続する規格の一つにＵＳＢがある。
　ＵＳＢは、一対の信号用プラグ端子の他に一対の電源用プラグ端子とを備えている。
　したがって、コンピュータと周辺機器とをＵＳＢケーブルで接続すれば、コンピュータから周辺機器に対して電源電力が供給され、別途給電線を接続するまでもなくその周辺機器を使用することができるというメリットを有しており、多くのコンピュータにはＵＳＢ規格の接続用ターミナルが標準装備されている。 The computer can be used by connecting peripheral devices such as a printer, a scanner, an external memory drive, and a communication device as needed. One of the standards to be connected is USB.
The USB includes a pair of power plug terminals in addition to a pair of signal plug terminals.
Therefore, if the computer and the peripheral device are connected by a USB cable, power is supplied from the computer to the peripheral device, and there is an advantage that the peripheral device can be used without connecting a separate power supply line. Many computers are equipped with a USB connection terminal as standard equipment.

　ところで、ＵＳＢプラグは、ＵＳＢレセプタクルに挿し込んだときに、まず、シールドフレームがレセプタクル側のシールドに接触してから、各プラグ端子がレセプタクル側の端子に接続する構造になっている。
　この場合、冬季に起こりやすい現象であるが、人体に大量の静電気が帯電した状態でプラグを持つと、その静電気がプラグやケーブル内に帯電され、この状態で、プラグをレセプタクルに挿し込むと、シールド同士の接触だけでは完全には静電気が放電されず、まだ静電気が残った状態でプラグ端子が接続されるため、機器側に有害な外来サージ電圧を与える事になる。
　また、このようなＵＳＢ接続用ターミナルに周辺機器を接続して使用しているときに、落雷などによる有害な外来サージ電圧がＵＳＢケーブルの芯線及びプラグ端子を介して機器内部に侵入することがある。
　そして、この外来サージ電圧がコンピュータや周辺機器の内部回路、記憶装置などの弱電素子を破壊したり、これらを誤動作させたり、さらには記憶されたデータを消滅させるおそれがある。
　このため、従来は、コンピュータの接続用ターミナルに、バリスタ、アレスタやツェナーダイオードからなるサージ防護回路を設けているのが一般的である。
特開平８−２５１８１２号公報 By the way, when the USB plug is inserted into the USB receptacle, first, the shield frame comes into contact with the shield on the receptacle side, and then each plug terminal is connected to the terminal on the receptacle side.
In this case, it is a phenomenon that is likely to occur in winter, but if you hold a plug with a large amount of static electricity charged on the human body, the static electricity will be charged in the plug or cable, and in this state, if you insert the plug into the receptacle, Static electricity is not completely discharged only by the contact between the shields, and the plug terminal is connected with the static electricity still remaining, so that a harmful external surge voltage is applied to the device side.
In addition, when a peripheral device is connected to such a USB connection terminal and used, a harmful external surge voltage due to a lightning strike or the like may enter the inside of the device via the core wire of the USB cable and the plug terminal. .
Then, the external surge voltage may damage weak electric elements such as an internal circuit of a computer or a peripheral device, a storage device, or the like, cause them to malfunction, or even erase stored data.
For this reason, conventionally, a surge protection circuit including a varistor, an arrester and a zener diode is generally provided in a connection terminal of a computer.
JP-A-8-251812

　しかしながら、ノート型パソコン、携帯電話、ＰＤＡ等の小型携帯機器や、廉価なパソコンには、スペース的な理由あるいはコスト的な理由により、接続用ターミナル内にサージ防護回路が設けられていないものもある。 However, small portable devices such as notebook personal computers, mobile phones, PDAs, and inexpensive personal computers do not have a surge protection circuit in the connection terminal due to space or cost reasons. .

　特に、ＵＳＢ規格はコンピュータ側から電源の供給を受けるようになっているので、その給電ラインを介して外来サージ電圧による大電圧が直接内部回路に印加されやすく、悪影響を受けやすい。 In particular, since the USB standard receives power supply from the computer side, a large voltage due to an external surge voltage is likely to be directly applied to the internal circuit via the power supply line, and is likely to be adversely affected.

　そこで本考案が解決しようとする課題は、コンピュータのＵＳＢ接続用ターミナルにサージ防護回路が設けられていなくても、コンピュータ及びこれに接続された周辺機器に対して外来サージ電圧による悪影響が及ぶことを防止することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is that even if a surge protection circuit is not provided in a USB connection terminal of a computer, an adverse effect of an external surge voltage on a computer and peripheral devices connected thereto is exerted. Is to prevent it.

　この課題を解決するために、請求項１の考案は、ＵＳＢレセプタクルに挿し込まれる角型シールドフレーム内に、一対の電源用プラグ端子及び一対の信号用プラグ端子が設けられたＵＳＢプラグにおいて、一つの電子チップに組み込まれた四つのサージ吸収ツェナーダイオードの各カソード端子を前記各プラグ端子に個別に接続すると共に、各アノード端子を一括してシールドフレームに接続したサージ防護回路が、プラグハウジング内に形成されたことを特徴としている。
　また、請求項２の考案は、ＵＳＢレセプタクルに挿し込まれる角型シールドフレーム内に、一対の電源用プラグ端子及び一対の信号用プラグ端子を設けたＵＳＢプラグが、少なくとも四本の芯線を有するシールド線の一端側に取り付けられてなるＵＳＢケーブルにおいて、一つの電子チップに組み込まれた四つのサージ吸収ツェナーダイオードの各カソード端子を前記各プラグ端子に個別に接続すると共に、各アノード端子を一括してシールドフレームに接続したサージ防護回路が、前記ＵＳＢプラグのプラグハウジング内に形成されたことを特徴としている。 In order to solve this problem, the invention of claim 1 is directed to a USB plug provided with a pair of power supply plug terminals and a pair of signal plug terminals in a rectangular shield frame inserted into a USB receptacle. A surge protection circuit in which the cathode terminals of the four surge absorbing Zener diodes incorporated in the three electronic chips are individually connected to the respective plug terminals and the respective anode terminals are collectively connected to the shield frame is provided in the plug housing. It is characterized by being formed.
Further, a USB plug provided with a pair of power supply plug terminals and a pair of signal plug terminals in a rectangular shield frame inserted into a USB receptacle has a shield having at least four core wires. In the USB cable attached to one end of the wire, the respective cathode terminals of the four surge absorbing Zener diodes incorporated in one electronic chip are individually connected to the respective plug terminals, and the respective anode terminals are collectively connected. A surge protection circuit connected to the shield frame is formed in a plug housing of the USB plug.

　本考案のＵＳＢプラグによれば、プラグハウジング内にサージ防護回路が形成されている。
　サージ防護回路は、一つの電子チップに四つのサージ吸収ツェナーダイオードを組み込んで、そのカソード端子がＵＳＢプラグの各プラグ端子の夫々に個別に接続され、アノード端子が一括してシールドフレームに接続されている。
　したがって、このＵＳＢプラグをＵＳＢケーブルとなる四芯シールド線の先端に取り付けるだけで、各芯線とシールド間にサージ吸収ツェナーダイオードが接続されることとなる。 According to the USB plug of the present invention, a surge protection circuit is formed in the plug housing.
The surge protection circuit incorporates four surge absorbing Zener diodes in one electronic chip, the cathode terminals of which are individually connected to each of the plug terminals of the USB plug, and the anode terminals are collectively connected to the shield frame. I have.
Therefore, simply attaching this USB plug to the tip of a four-core shielded wire that becomes a USB cable connects the surge absorbing Zener diode between each core wire and the shield.

　このＵＳＢケーブルを用いてコンピュータとその周辺機器を接続すると、ＵＳＢケーブル自体にサージ防護回路が形成されているので、人体に帯電した静電気の放電や落雷等により瞬間的に大電圧が印加されることがあっても、そのような外来サージ電圧を、各芯線とシールド間に接続されているツェナーを通してシールドに逃がすことができる。
　すなわち、帯電したケーブルを接続するときに外来サージ電圧が生じたり、ケーブルを接続して使用している間に外来サージ電圧が作用することがあっても、その外来サージ電圧が確実にシールドに逃がされ、芯線を介してコンピュータ及びその周辺機器に侵入することを未然に防止することができる。
　したがって、機器側の接続用ターミナル内部にサージ防護回路が形成されていない場合でも、外来サージ電圧による悪影響を受けることがないという大変優れた効果を有する。 When a computer and its peripheral devices are connected using this USB cable, a surge protection circuit is formed on the USB cable itself, so a large voltage is applied instantaneously due to static electricity discharged to the human body or lightning strikes. However, such an extraneous surge voltage can be released to the shield through a zener connected between each core wire and the shield.
In other words, even if an external surge voltage occurs when a charged cable is connected, or an external surge voltage acts while the cable is connected and used, the external surge voltage surely escapes to the shield. Thus, it is possible to prevent the computer and its peripheral devices from invading through the core wire.
Therefore, even when the surge protection circuit is not formed inside the connection terminal on the device side, there is a very excellent effect that the surge voltage is not adversely affected by the external surge voltage.

　本例は、コンピュータのＵＳＢ接続用ターミナル内部にサージ防護回路が形成されていない場合であって、コンピュータ及びこれに接続された周辺機器に対して外来サージ電圧による悪影響が及ぶことを防止するという目的を、ＵＳＢプラグ内にサージ防護回路を形成することにより実現した。 This example is for a case in which a surge protection circuit is not formed inside a USB connection terminal of a computer, and is intended to prevent a computer and peripheral devices connected thereto from being adversely affected by an external surge voltage. Was realized by forming a surge protection circuit in the USB plug.

　図１は本考案に係るＵＳＢプラグ及びＵＳＢケーブルを示す説明図、図２はサージ防護回路の実装基板を示す説明図、図３はその回路図である。 FIG. 1 is an explanatory view showing a USB plug and a USB cable according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory view showing a mounting board of a surge protection circuit, and FIG. 3 is a circuit diagram thereof.

　図１に示すＵＳＢケーブル１は、シールド線２の両端にＵＳＢプラグ３及び４が取り付けられてなる。
　ＵＳＢプラグ３及び４は、コンピュータ又は周辺機器に形成された接続用ターミナルとなるＵＳＢレセプタクル（図示せず）に挿し込まれる断面長方形の筒型シールドフレーム５Ｓ内に、一対の電源用プラグ端子５Ａ、５Ｂ及び一対の信号用プラグ端子５Ｃ、５Ｄが配されている。
　そして、各ＵＳＢプラグ３及び４の対応するプラグ端子５Ａ〜５Ｄ同士が、シールド線２の４本の芯線６Ａ〜６Ｄを介して接続されると共に、シールドフレーム５Ｓ同士がシールド線２のシールド６Ｓを介して接続されている。 The USB cable 1 shown in FIG. 1 is configured by attaching USB plugs 3 and 4 to both ends of a shielded wire 2.
The USB plugs 3 and 4 include a pair of power supply plug terminals 5A inside a cylindrical shield frame 5S having a rectangular cross section inserted into a USB receptacle (not shown) serving as a connection terminal formed on a computer or a peripheral device. 5B and a pair of signal plug terminals 5C and 5D are provided.
The corresponding plug terminals 5A to 5D of the USB plugs 3 and 4 are connected to each other via the four core wires 6A to 6D of the shield wire 2, and the shield frames 5S are connected to the shield 6S of the shield wire 2. Connected through.

　そして、少なくとも一方のＵＳＢプラグ３のプラグハウジング７内には、サージ防護回路Ｃが配されている。
　このサージ防護回路Ｃは、図２に示すように、外形サイズ縦×横×厚さ＝１.６ｍｍ×１.６ｍｍ×０.６ｍｍ程度のパッケージ８内に四つのサージ吸収ツェナーダイオード９Ａ〜９Ｄを組み込んだ一つの電子チップ１０を実装基板１１に装着することにより形成されている。
　このツェナーダイオード９Ａ〜９Ｄは、ツェナー電圧６.４７〜７.００Ｖ、容量２５ｐＦ以下、静電サージ耐量２５ｋＶ以上（ＩＥＣ６１０００−４−２接触放電時）という高サージ耐量特性を有したものが用いられている。 A surge protection circuit C is provided in the plug housing 7 of at least one USB plug 3.
As shown in FIG. 2, the surge protection circuit C includes four surge absorbing Zener diodes 9A to 9D in a package 8 having an outer size of about 1.6 mm × 1.6 mm × 0.6 mm. It is formed by mounting one integrated electronic chip 10 on a mounting substrate 11.
As the Zener diodes 9A to 9D, those having high surge withstand characteristics such as a Zener voltage of 6.47 to 7.00 V, a capacitance of 25 pF or less, and an electrostatic surge withstand of 25 kV or more (during IEC61000-4-2 contact discharge) are used. ing.

　電子チップ１０には、各ツェナーダイオード９Ａ〜９Ｄのカソード端子１２に個別に導通される四つの電極端子１３Ａ〜１３Ｄと、アノード端子１４に一括して導通される一つの電極端子１３Ｓが形成されている。 On the electronic chip 10, four electrode terminals 13A to 13D which are individually connected to the cathode terminals 12 of the respective Zener diodes 9A to 9D and one electrode terminal 13S which is collectively connected to the anode terminal 14 are formed. I have.

　また、実装基板１１には、カソード端子１２に導通されている各電極端子１３Ａ〜１３Ｄを、夫々のプラグ端子５Ａ〜５Ｄ及びこれに対応する芯線６Ａ〜６Ｄに個別に接続されるランド１５Ａ〜１５Ｄ及び１６Ａ〜１６Ｄが形成されると共に、アノード端子１４に導通される電極端子１３Ｓをシールドフレーム５Ｓ及びシールド線シールド６Ｓに接続されるランド１５Ｓ及び１６Ｓが形成されてなる。 In addition, the mounting substrate 11 has the electrode terminals 13A to 13D that are electrically connected to the cathode terminal 12 and the lands 15A to 15D that are individually connected to the respective plug terminals 5A to 5D and the corresponding core wires 6A to 6D. And 16A to 16D, and lands 15S and 16S for connecting the electrode terminals 13S connected to the anode terminal 14 to the shield frame 5S and the shield wire shield 6S.

　これにより、図３に示すように、少なくとも一方のＵＳＢプラグ３のプラグ端子５Ａ〜５Ｄ及びシールドフレーム５Ｓは、プラグハウジング７に内蔵された実装基板１１を介して、シールド線２の各芯線６Ａ〜６Ｄ及びシールド６Ｓに接続される。
　また、ＵＳＢケーブル１の各芯線５Ａ〜５Ｄとシールド５Ｓの間に、サージ防護回路Ｃを構成するツェナーダイオード９Ａ〜９Ｄが介装されることとなり、これにより、各芯線５Ａ〜５Ｄにツェナー電圧以上の大電圧が瞬間的に作用した場合でも、その電圧をシールドに逃がすことができ、外来サージ電圧による悪影響を防止することができる。 Thereby, as shown in FIG. 3, the plug terminals 5A to 5D of at least one of the USB plugs 3 and the shield frame 5S are connected to the respective core wires 6A to 6A of the shield wire 2 via the mounting board 11 built in the plug housing 7. 6D and the shield 6S.
In addition, Zener diodes 9A to 9D constituting the surge protection circuit C are interposed between the respective core wires 5A to 5D of the USB cable 1 and the shield 5S, whereby the respective core wires 5A to 5D have a Zener voltage or more. Even when the large voltage acts instantaneously, the voltage can be released to the shield, and adverse effects due to the external surge voltage can be prevented.

　以上が本考案の一構成例であって、次にその作用を説明する。
　ＵＳＢケーブル１を用いて、コンピュータに、プリンタ、スキャナ、外部メモリドライブ、通信機器等の周辺機器を接続する。
　ＵＳＢケーブル１の各芯線６Ａ〜６Ｄとシールド６Ｓの間に、サージ防護回路Ｃを構成するツェナーダイオード９Ａ〜９Ｄが接続されているので、コンピュータと周辺機器とをＵＳＢケーブル１で接続することにより、その接続用ターミナルにサージ防護回路を形成した場合と電気的に等価となる。
　したがって、人体に帯電した静電気の放電や落雷等により瞬間的に大電圧が印加されることがあっても、そのような有害な外来サージ電圧が、各芯線６Ａ〜６Ｄとシールド６Ｓ間に接続されているツェナーダイオード９Ａ〜９Ｄを通してシールド６Ｓに逃がされる。
　すなわち、帯電したケーブル１を接続するときに外来サージ電圧が生じたり、ケーブル１を接続して使用している間に外来サージ電圧が作用することがあっても、その外来サージ電圧が確実にシールド６Ｓに逃がされ、芯線６Ａ〜６Ｄを介してコンピュータ及びその周辺機器に侵入することを未然に防止することができる。
　このように、ＵＳＢケーブル１に取り付けられたＵＳＢプラグ３内にサージ防護回路Ｃが形成されているので、機器側の接続用ターミナル内部にサージ防護回路が形成されていない場合でも、有害な外来サージ電圧が確実にシールド６Ｓに逃がされ、コンピュータや周辺機器が外来サージ電圧による悪影響を受けることがないという大変優れた効果を有する。 The above is one configuration example of the present invention, and its operation will be described next.
Using the USB cable 1, peripheral devices such as a printer, a scanner, an external memory drive, and a communication device are connected to the computer.
Since the Zener diodes 9A to 9D constituting the surge protection circuit C are connected between the core wires 6A to 6D of the USB cable 1 and the shield 6S, by connecting the computer and peripheral devices with the USB cable 1, This is electrically equivalent to the case where a surge protection circuit is formed in the connection terminal.
Therefore, even when a large voltage is momentarily applied due to the discharge of static electricity charged on the human body or a lightning strike, such a harmful external surge voltage is connected between each of the core wires 6A to 6D and the shield 6S. The shield 6S escapes through the Zener diodes 9A to 9D.
That is, even if an external surge voltage occurs when the charged cable 1 is connected, or the external surge voltage acts while the cable 1 is connected and used, the external surge voltage is reliably shielded. It can be prevented from being escaped by the 6S and entering the computer and its peripheral devices via the core wires 6A to 6D.
Since the surge protection circuit C is formed in the USB plug 3 attached to the USB cable 1 as described above, even if the surge protection circuit is not formed inside the connection terminal on the device side, harmful external surges may be generated. The voltage is reliably released to the shield 6S, and there is an extremely excellent effect that the computer and peripheral devices are not adversely affected by the external surge voltage.

　サージ防護回路をＵＳＢプラグ内に配したので、機器側のＵＳＢ接続用ターミナルにサージ防護回路が設けられていない場合であっても、そのＵＳＢケーブルを用いてコンピュータと周辺機器を接続することにより、外来サージ電圧が機器側に侵入することを未然に防止するという用途に適用できる。 Since the surge protection circuit is arranged in the USB plug, even if the surge protection circuit is not provided in the USB connection terminal on the device side, by connecting the computer and peripheral devices using the USB cable, The present invention can be applied to the use of preventing external surge voltage from entering the device side.

本考案に係るＵＳＢプラグ及びＵＳＢケーブルを示す説明図。FIG. 4 is an explanatory view showing a USB plug and a USB cable according to the present invention. サージ防護回路の実装基板を示す説明図。Explanatory drawing which shows the mounting board of a surge protection circuit. その回路図。The circuit diagram.

符号の説明Explanation of reference numerals

　１………………ＵＳＢケーブル
　２………………シールド線
　３、４…………ＵＳＢプラグ
　５Ａ〜５Ｄ……プラグ端子
　５Ｓ……………シールドフレーム
　６Ａ〜６Ｄ……芯線　
　６Ｓ……………シールド
　７………………プラグハウジング
　Ｃ………………サージ防護回路
　８………………パッケージ
　９Ａ〜９Ｄ……サージ吸収ツェナーダイオード　
１０………………電子チップ
１１………………実装基板　
１２………………カソード端子
１４………………アノード端子
　
　 1 USB cable 2 Shield wire 3 4, USB plug 5A to 5D Plug terminal 5S Shield frame 6A to 6D Core wire
6S Shield 7 Plug housing C Surge protection circuit 8 Package 9A-9D Surge absorption Zener diode
10 Electronic chip 11 Mounting board
12 Cathode terminal 14 Anode terminal

Claims (2)

　ＵＳＢレセプタクルに挿し込まれる角型シールドフレーム内に、一対の電源用プラグ端子及び一対の信号用プラグ端子が設けられたＵＳＢプラグにおいて、
　一つの電子チップに組み込まれた四つのサージ吸収ツェナーダイオードの各カソード端子を前記各プラグ端子に個別に接続すると共に、各アノード端子を一括してシールドフレームに接続したサージ防護回路が、プラグハウジング内に形成されたことを特徴とするＵＳＢプラグ。 A USB plug provided with a pair of power supply plug terminals and a pair of signal plug terminals in a rectangular shield frame inserted into a USB receptacle,
A surge protection circuit in which the cathode terminals of the four surge absorbing Zener diodes incorporated in one electronic chip are individually connected to the respective plug terminals, and the respective anode terminals are collectively connected to the shield frame is provided inside the plug housing. A USB plug characterized by being formed in. 　ＵＳＢレセプタクルに挿し込まれる角型シールドフレーム内に、一対の電源用プラグ端子及び一対の信号用プラグ端子を設けたＵＳＢプラグが、少なくとも四本の芯線を有するシールド線の一端側に取り付けられてなるＵＳＢケーブルにおいて、
　一つの電子チップに組み込まれた四つのサージ吸収ツェナーダイオードの各カソード端子を前記各プラグ端子に個別に接続すると共に、各アノード端子を一括してシールドフレームに接続したサージ防護回路が、前記ＵＳＢプラグのプラグハウジング内に形成されたことを特徴とするＵＳＢケーブル。
　 A USB plug provided with a pair of power supply plug terminals and a pair of signal plug terminals is mounted on one end side of a shielded wire having at least four core wires in a rectangular shield frame inserted into a USB receptacle. In USB cable,
The surge protection circuit in which the cathode terminals of the four surge absorbing Zener diodes incorporated in one electronic chip are individually connected to the respective plug terminals, and the respective anode terminals are collectively connected to the shield frame is the USB plug. A USB cable formed inside the plug housing.
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