TWI641221B

TWI641221B - 電子裝置的介面電路

Info

Publication number: TWI641221B
Application number: TW106139690A
Authority: TW
Inventors: 劉守恩; 黃賢生; 林祐亘; 林明宗
Original assignee: 聯發科技股份有限公司
Priority date: 2017-05-08
Filing date: 2017-11-16
Publication date: 2018-11-11
Also published as: CN108880528B; CN108880528A; TW201843933A

Abstract

提供一種電子設備的介面電路，包括：引腳，用於與外部電路選擇性地連接；內部電路；過電壓保護電路，在所述內部電路和所述引腳之間耦接，用以防止所述內部電路受到所述引腳接收的電壓尖峰或者電流衝擊的損害；以及監測電路，用於監測所述內部電路或者所述過電壓保護電路中的關鍵部件的電氣特性相關的參數的值；其中，當所述參數的值在安全範圍以外時，所述監測電路輸出報警信號。

Description

電子裝置的介面電路

本發明涉及介面電路，特別是涉及一種具有過電壓保護電路的介面電路，用於防止介面電路由於過電應力受到損害。

我們知道電子電路必須防止瞬態的電壓和電流超過電路的容量。這些瞬態的電壓和電流會對電路造成損害，並且引起運行錯誤。對於現代電子通信和控制系統，其固態微電子元件對過量電流和電流極為敏感，因此尤其需要防止過電應力干擾。

許多裝置和方法都可防止有限的過電應力。就最基本的層面來說，電子設備通常可以使用接地線螢幕外殼(grounded wire screen enclosures)來遮罩電磁瞬態。然而，此類遮罩不能防止電子設備的瞬態過電應力干擾，瞬態過電應力干擾可通過連接導線穿透進遮罩電路中。

為了保護電路使其不受這些瞬態過應力干擾的影響，以及對電路中可能承受過電應力的關鍵部件提供進一步保護，本發明提出監測和防止過應力損害的方法和電路。

本發明提供一種電子裝置的介面電路，其包括：引腳，用於與外部電路選擇性地連接；內部電路；過電壓保護電路，在所述內部電路和所述引腳之間耦接，用以防止所述內部電路受到所述引腳接收的電壓尖峰或者電流衝擊的損害；以及監測電路，用於監測所述內部電路或者所述過電壓保護電路中的關鍵部件的電氣特性相關的參數的值；其中，當所述參數的值在安全範圍以外時，所述監測電路輸出報警信號。

本發明通過介面電路中的監測電路來監測內部電路或過電壓保護電路中的關鍵部件的電氣特性相關的參數的值，可以在該參數的值在安全範圍以外時，向使用者輸出報警信號。因此，本發明可以防止介面電路由於過電應力而受到損害。

在後續實施例中將以附圖為參考，對本發明進行具體說明。

300，400，500，600，700，800，900，1000，1100，1200，1300‧‧‧介面電路

618‧‧‧多功能電壓檢測器

302，402，502，602，702，802，902，1002，1102，1202，1302‧‧‧內部電路

305‧‧‧第一關鍵部件

306‧‧‧第二關鍵部件

304，404，504，604，704，804，1004，1104，1204，1304‧‧‧監測電路

303，403，503，603，703，803，903，1003，1103，1203，1303‧‧‧過電壓保護電路

301，401，501，601，701，801，901，1001，1101，1201，1301‧‧‧引腳

307，407，507，607，707，807，907，1007，1107，1207，1307‧‧‧輸出引腳

405‧‧‧電阻器

508，608，808，1108‧‧‧比較器

605‧‧‧二極體

620‧‧‧比較器

705，805，905‧‧‧電晶體

709，809，1009，1109‧‧‧過電壓檢測器

1005‧‧‧電阻器

1205‧‧‧I/O設備

819‧‧‧過電壓檢測器

1305‧‧‧電晶體

需要指出的是，附圖並未按照真實比例繪製。在附圖中，在不同的附圖中的每個相同的或者基本相同的部件用相同標號表示。為了更清楚的展示，一些部件在某些附圖中不作標號。

第1圖示出了C型USB介面引腳設置的例子。

第2圖示出了當USB接頭的VBUS引腳錯誤地連接到相鄰CC引腳的示例性情況。

第3圖示出了根據本發明一實施例的電子設備的介面電路的結構示意圖。

第4圖示出了根據本發明第一方案一實施例的電子設備的介面電路的結構示意圖。

第5圖示出了根據本發明第一方案的第一實施例的電子設備的介面電路的示例性電路圖。

第6A圖示出了根據本發明第一方案的第二實施例的電子設備的介面電路的示例性電路圖。

第6B圖和第6C圖示出了根據本發明一實施例的多功能電壓檢測器的示例性電路圖。

第7圖示出了根據本發明第二方案的一實施例的電子設備的介面電路的結構示意圖。

第8A圖示出了根據本發明第二方案的第一實施例的電子設備的介面電路的示例性電路圖。

第8B圖示出了根據本發明一實施例的過電壓檢測電路的示例性電路圖。

第9圖示出了根據本發明第二方案的第二實施例的電子設備的介面電路的示例性電路圖。

第10圖示出了根據本發明第二方案的第三實施例的電子設備的介面電路的示例性電路圖。

第11圖示出了根據本發明第二方案的第四實施例的電子設備的介面電路的示例性電路圖。

第12圖示出了根據本發明第三方案的一實施例的電子設備的介面電路的結構示意圖。

第13圖示出了根據本發明第三方案的一實施例的電子設備的介面電路的示例性電路圖。

以下描述為本發明實施的較佳實施例，其僅用來例舉闡釋本發明的技術特徵，而並非用來限制本發明的範疇。在通篇說明書及申請專利範圍書當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件，所屬領域技術人員應當理解，製造商可能會使用不同的名稱來稱呼同樣的元件。因此，本說明書及申請專利範圍書並不以名稱的差異作為區別元件的方式，而是以元件在功能上的差異作為區別的基準。本發明中使用的術語“元件”、“系統”和“裝置”可以是與電腦相關的實體，其中，該電腦可以是硬體、軟體、或硬體和軟體的結合。在以下描述和申請專利範圍書當中所提及的術語“包含”和“包括”為開放式用語，故應解釋成“包含，但不限定於...”的意思。此外，術語“耦接”意指間接或直接的電氣連接。因此，若文中描述一個裝置耦接於另一裝置，則代表該裝置可直接電氣連接於該另一裝置，或者透過其它裝置或連接手段間接地電氣連接至該另一裝置。

後續的說明是本發明優選的實施方式。此說明僅以解釋說明本發明的基本原理為目的，而不應被認為是對本發明的限制。本發明的範圍應由所附專利申請範圍決定。

過電應力(electrical overstress，EOS)問題近來成為了令人擔憂的問題，特別是當它涉及到具有輸入/輸出介面或者I/O埠的電子設備、該電子設備通過輸入/輸出介面(interface)或者I/O埠可以同外部設備選擇性連接。這種情況是因為近年來由外部接頭或外部插頭的一個或多個引腳提供的電壓的增長，這種電壓增長是為了提供更高級的功能。

例如，由外部接頭或插頭的一個或多個電源引腳提供的電壓已極大地增加，用來提供快速充電功能。當試著將外部接頭或外部插頭連接到電子設備的內部I/O介面(interface)或者內部I/O埠時，可能會出現問題，使用者可能錯誤地將提供高電壓的外部接頭或外部插頭連接到電子設備錯誤的引腳。如果被錯誤地連接到供電引腳的引腳不能承受此高電壓，與錯誤連接的引腳耦接的電路元件將因為瞬態過電應力而受到損害。

第1圖示出了C型USB(type-C USB)介面的引腳設置的例子。以C型USB介面為例，該USB介面包括引腳A1-A12和引腳B1-B12，其中引腳A1-A12和引腳B1-B12所標識的引腳如第1圖所示。USB接頭的VBUS引腳用於輸入/輸出大約12V的高電壓。然而，當VBUS引腳被錯誤的連接到相鄰的引腳時，例如如第2圖所示的形式連接到CC引腳，那麼與CC引腳耦接的電路元件就將因為瞬態過電應力受到損害，因為VBUS引腳提供的高電壓電平(例如，大約12V)已經超過了CC引腳的最大額定電壓(例如，大約5V)。每個引腳的額定電壓通常在相應電子產品的資料記錄表和說明書中定義。如第2圖所示，第2圖示出供電源和USB介面電路，USB介面電路包括電源管理積體電路(Power Management IC，PMIC)和處理器。PMIC耦接USB介面的引腳CC和VBUS，處理器耦接USB介面的引腳TX/RX，TX可以為第1圖中的TX1+，TX1-，RX可以為第1圖中的RX1+，RX1-。

為了解決此為題，新型電路設計被提供，用以防止電路受到此類瞬態過電應力干擾。

第3圖示出了根據本發明一實施例的電子設備的介面電路的結構示意圖。在本發明的實施例中，電子設備可以是車載電子設備或者可攜帶電子設備，例如筆記型電腦、手機、可攜帶遊戲機、可攜帶多媒體播放機、全球定位系統(Global Positioning System，GPS)、接收器或者其他設備。

介面電路300可包括一個或多個引腳(為簡潔性考慮，以引腳301表示)，內部電路302，過電壓保護電路303和監測電路304。引腳用於選擇性地連接至外部電路。例如，當介面電路300是USB介面時，引腳用於選擇性地連接至USB接頭的相應引腳。內部電路302用於提供介面電路300的主介面功能。過電壓保護電路303耦接於內部電路302和引腳301之間，用於控制預設節點N1處的電壓，從而保護內部電路302，使其免受引腳301處接收到的電壓尖峰值或電流衝擊的損害。其中，過電壓保護電路303通過預設節點N1與內部電路302連接。預設節點N1可位於過電壓保護電路303內部，或者位於過電壓保護電路303與內部電路302之間。

需要注意，在本發明的實施例中，過電壓保護電路303和監測電路304可以用於可能與錯誤的引腳錯誤地連接或接觸的一個引腳，此錯誤的引腳提供的電壓高於連接的引腳的最大額定電壓。然而，本發明並不僅限於此。過電壓保護電路303和監測電路304也可以用於設計者希望保護的任意電路。

根據本發明的一實施例，過電壓保護電路303控制預設節點N1處的電壓，使其恰當地落在預設範圍內，以此來防止內部電路302受到引腳301接收的外部的極高電壓的損害。除了過電應力保護以外，在本發明的實施例中，監測電路304還可以為介面電路300中的關鍵部件提供進一步的保護。

根據本發明的一實施例，監測電路304用於監測過電壓保護電路中至少一個關鍵部件(例如，第一關鍵部件305)或者內部電路中至少一個關鍵部件(例如，第二關鍵部件306)的一個或多個電氣特性，並且判定該關鍵部件是否即將損壞。具體地，當電子元件持續承受高電壓時，它的一些電氣特性將會改變。通過監測電氣特性或者電氣特性的改變情況，監測電路304可以判定電子元件是否即將損壞。當監測電路304判定該關鍵部件即將損壞時，監測電路304可以產生報警信號，並通過輸出引腳(例如輸出引腳307)輸出該報警信號。

當電子設備的處理器(圖未示)接收到該報警信號時，處理器可通過電子設備的螢幕顯示通知消息，或者通過電子設備的揚聲器產生聲音通知，從而通知用戶，以建議使用者攜帶電子設備至維修中心以對電子設備的內部電路元件進行進一步的檢測。當需要時，維修中心可以對電子設備的電路元件進行維修或替換。這對避免由於電子元件損壞而產生的、不期望的運行錯誤十分有用。

根據本發明的一實施例，監測電路304可以通過檢測與關鍵部件的電氣特性相關的至少一個參數或因數的值，來監測關鍵部件的電氣特性。當該參數或因數的檢測值在安全範圍外時，監測電路304輸出報警信號。安全範圍可以根據相應關鍵部件的電氣特性的性質來靈活確定。

第4圖示出了根據本發明第一方案一實施例的電子設備的介面電路的結構示意圖。介面電路400可包括至少一個用於與外部電路選擇性連接的引腳401、內部電路402、過電壓保護電路403和監測電路404。內部電路402用於提供介面電路400的主介面功能。過電壓保護電路403在內部電路402和引腳401之間耦接，用於控制預設節點N1處的電壓，從而保護內部電路402，使其免受引腳401處接收到的電壓尖峰值或電流衝擊的損害。

根據本發明的一實施例，過電壓保護電路403可包括至少一個電阻器(例如，在至少一個引腳401和預設節點N1之間耦接的電阻器405)以及一個或多個串聯的二極體。在此實施例中，關鍵部件是與預設節點N1耦接的電阻器405，並且監測電路404監測的關鍵部件的電氣特性是電阻器405的電阻。

當電阻器持續承受高電壓時，它的電阻將會增大，並且電阻器最終可能損壞。為了避免電子設備400和關鍵部件損壞，監測電路404監測電阻器405的電阻，並且在電阻器405損壞前通過輸出引腳407輸出報警信號。

根據本發明的一實施例，監測電路404可通過檢測節點N1處的電壓或者電阻器405兩端間的電壓差來監測電阻器405的電阻，該電壓差是與電阻器405的電阻相關的重要參數或因數。例如，監測電路404監測預設節點N1處的電壓或者電阻器405兩端的電壓差，並且將該電壓或電壓差與參考電壓進行比較，以判定該電壓或電壓差是否在安全範圍以外。當該電壓或電壓差被判定為在安全範圍以外時，監測電路404通過輸出引腳407輸出報警信號。需要注意，安全範圍可以根據待監測的相應電氣特性來靈活確定，並且具有一定的餘量，以使關鍵部件不會在該檢測出的電壓或電壓差剛好位於安全範圍以外時就損壞。

第5圖示出了根據本發明第一方案的第一實施例的電子設備的介面電路的示例性電路圖。介面電路500可包括至少一個用於與外部電路選擇性連接的引腳501、內部電路502、過電壓保護電路503和監測電路504。內部電路502用於提供介面電路500的主介面功能。過電壓保護電路503在內部電路502和引腳501之間耦接，用於控制預設節點N1處的電壓，從而保護內部電路502，使其免受引腳501處接收到的電壓尖峰值或電流衝擊的損害。

在此實施例中，監測電路504可包括比較器508。比較器508可具有與預設節點N1耦接的第一輸入端、接收參考電壓的第二輸入端以及與輸出引腳507耦接的輸出端。比較器508將預設節點N1處的電壓與參考電壓比較，以判定該電壓是否在安全範圍以外。例如，當該電壓比參考電壓低時，比較器508可以通過輸出引腳507輸出邏輯高電平信號作為報警信號以警告使用者。

需要注意，現有技術中已有多種不同的比較器電路的設計。因此，為了簡潔性考慮，比較器508的具體電路圖在此不再贅述。

第6A圖示出了根據本發明第一方案的第二實施例的電子設備的介面電路的示例性電路圖。介面電路600可包括至少一個用於與外部電路選擇性連接的引腳601、內部電路602、過電壓保護電路603和監測電路604。內部電路602用於提供介面電路600的主介面功能。過電壓保護電路603在內部電路602和引腳601之間耦接，用於控制預設節點N1處的電壓，從而保護內部電路602，使其免受引腳601處接收到的電壓尖峰值或電流衝擊的損害。

在此實施例中，關鍵部件是與預設節點N1耦接的一個或多個二極體(例如，二極體605)，並且監測電路604監測的關鍵部件的電氣特性可以是二極體(例如，二極體605)的端間(cross-terminal voltage)電壓。

監測電路604可包括比較器608。比較器608將二極體的端間電壓(或者一個或多個二極體的兩端的電壓差)與參考電壓比較，以判定是否該端間電壓(或電壓差)在安全範圍以外。例如，當端間電壓(或電壓差)比參考電壓高時，比較器608可通過輸出引腳607輸出邏輯高電平信號作為報警信號以警告使用者。

第6B圖示出了根據本發明一實施例的用於實現監測電路的多功能電壓檢測器的示例性電路圖。多功能電壓檢測器618可以是監測電路604的一部分。多工器(multiplexer)MUX可以是多功能電壓源選擇器，用於選擇輸入電壓源。根據第6A圖所示的實施例，當需要電壓差監測功能時，多工器 MUX可以輸出電壓差△V。在如第6A圖所示的實施例中，第一輸入端IN1可以與預設節點N1耦接，而第二輸入端IN2可以與節點N2耦接。第6B圖和第6C圖示出了多功能電壓檢測器進行電壓採樣過程的兩個步驟。在步驟1中，如第6B圖所示，節點N1和N2之間的電壓差△V被存儲於電容C中。在步驟2中，如第6C圖所示，電壓差△V被提供至多工器MUX的一個埠。

當需要電壓差檢測功能時，多工器MUX輸出電壓差△V至比較器620的輸入埠。比較器620將多工器MUX的輸出(也就是電壓差△V)與數位至類比轉換器(digital to analog converter，DAC)的輸出比較，並產生比較結果。通過這種方式，比較結果可以數位碼的形式提供。電子設備的處理器(圖未示)可以根據比較結果，判定端間電壓(或者電壓差△V)是否在安全範圍以外。

需要注意，在如第6A圖所示的實施例中，監測電路604中的比較器608的功能可以通過如第6B圖和第6C圖所示的多功能電壓檢測器618配合電子設備的處理器來實現。

另一方面，當需要過電壓檢測功能時(例如，在如第7圖至第11圖所示的本發明第二方案的各實施例中需要該功能，後文中將對此進行詳細描述)，多功能電壓檢測器618可以充當過電壓檢測器。另一個輸入端焊墊PAD可以同可能接收電壓尖峰或電流衝擊的I/O引腳(例如，如圖8所示的引腳801)耦接。當多功能電壓檢測器618充當過電壓檢測器時，多工器MUX可以將I/O引腳接收的電壓輸出至比較器620的輸入端。比較器620將多工器MUX的輸出(也就是I/O引腳接收的電壓)與數模轉換器DAC的輸出進行比較，並且產生比較結果。通過這種方式，比較結果可以數位碼的形式提供。處理器可以根據比較結果進一步判定I/O引腳接收的電壓電平是否超過預定的閾值。

需要注意，在本發明的實施例中，開關和多工器MUX的操作可以由處理器控制，並且可以適當地對數模轉換器DAC的輸出進行設計。

第7圖示出了根據本發明第二方案的一實施例的電子設備的介面電路的結構示意圖。介面電路700可包括至少一個用於與外部電路選擇性連接的引腳701、內部電路702、過電壓保護電路703和監測電路704。內部電路702用於提供介面電路700的主介面功能。過電壓保護電路703在內部電路702和引腳701之間耦接，用於控制預設節點N1處的電壓，從而保護內部電路702，使其免受引腳701處接收到的電壓尖峰值或電流衝擊的損害。

根據本發明的一實施例，過電壓保護電路703可包括一個或多個電晶體(或者，在一些實施例中，至少一個電阻器以及一個或多個電晶體)。在此實施例中，關鍵部件是與預設節點N1耦接的電晶體705，並且監測電路704監測的關鍵部件的電氣特性是電晶體705的導通電阻。

當電晶體持續承受高電壓時，它的導通電阻將會增大，且該電晶體最終會損壞。為了防止電子設備700和關鍵部件損壞，監測電路704監測電晶體705的導通電阻，並且在電晶體705損壞前通過輸出引腳707輸出報警信號。

根據本發明的一實施例，監測電路704可通過檢測節點N1處的電壓或者電晶體705兩電極間的電壓差來監測電晶體705的導通電阻，該電壓差是與電晶體705的導通電阻相關的重要參數或因數。例如，監測電路704監測預設節點N1處的電壓或者電晶體705兩電極間的電壓差，並且將該電壓或電壓差與參考電壓進行比較，以判定該電壓或電壓差是否在安全範圍以外。當該電壓或電壓差被判定為在安全範圍以外時，監測電路704通過輸出引腳707輸出報警信號。需要注意，安全範圍可以根據待監測的相應電氣特性來靈活確定，並且具有一定的餘量，以使關鍵部件不會在該檢測出的電壓或電壓差剛好位於安全範圍以外時就損壞。

根據本發明的一實施例，介面電路700還可包括過電壓檢測器709。過電壓檢測器709與引腳701和電晶體705耦接，用於檢測引腳701接收到的電壓尖峰的電壓水準。當過電壓檢測器709檢測出電壓水準超過了預定的閾值時，過電壓檢測器709可產生相應的控制信號以關閉電晶體705。需要注意，在一些實施例中，過電壓檢測器709也可以產生相應的控制信號以稍稍打開電晶體705。當電晶體705被關閉或者稍稍打開(例如輕微的導通)時，內部電路702也可被進一步保護。

第8A圖示出了根據本發明第二方案的第一實施例的電子設備的介面電路的示例性電路圖。介面電路800可包括至少一個用於與外部電路選擇性連接的引腳801、內部電路802、包括至少一個電晶體805的過電壓保護電路803、監測電路804 以及過電壓檢測器809。內部電路802用於提供介面電路800的主介面功能。過電壓保護電路803在內部電路802和引腳801之間耦接，用於控制預設節點N1處的電壓，從而保護內部電路802，使其免受引腳801處接收到的電壓尖峰值或電流衝擊的損害。過電壓檢測器809與引腳801和電晶體805耦接，用於檢測引腳801接收的電壓尖峰的電壓水準。當過電壓檢測器809檢測出該電壓水準超過預定的閾值時，過電壓檢測器809可以產生相應的控制信號以關閉電晶體805。

在此實施例中，監測電路804可包括比較器808。比較器808可具有與預設節點N1耦接的第一輸入端、接收參考電壓的第二輸入端以及與輸出引腳807耦接的輸出端。比較器808將預設節點N1處的電壓與參考電壓進行比較，以判定該電壓是否在安全範圍以外。例如，當該電壓比參考電壓低時，比較器808可以通過輸出引腳807輸出邏輯高電平信號作為報警信號以警告使用者。

需要注意，現有技術中已有多種不同的比較器電路的設計。因此，為了簡潔性考慮，比較器808的具體電路圖在此不再贅述。

此外，比較器808還可以用於將電晶體805的兩電極間的電壓差與參考電壓進行比較，以判定該電壓差是否在安全範圍以外。例如，當該電壓差高於參考電壓時，比較器808可以通過輸出引腳807輸出邏輯高電平信號作為報警信號以警告使用者。如之前所述，用於將電晶體805兩電極間的電壓差與參考電壓進行比較的監測電路804和比較器808可以通過如第6B圖和第6C圖所示的多功能電壓檢測器618配合電子設備的處理器來實現。

第8B圖示出了根據本發明一實施例的過電壓檢測電路的示例性電路圖。過電壓檢測器819可包括接收參考信號Vref(例如用於比較的預定的閾值)的第一輸入端VIN、與I/O引腳(例如，如第8A圖所示的引腳801)耦接的第二輸入端VIP以及輸出相應控制信號的輸出端OUT_C。例如，輸出端OUT_C可以與電晶體805的控制極耦接，並且在檢測到第二輸入端VIP的電壓水準超過預定的閾值時，輸出相應的控制信號以關閉電晶體805。控制電壓Vbias和Vctrl，以及參考信號Vref可以由電子設備的處理器(圖未示)提供，用以恰當地控制相應的電晶體。

另一個用以實現過電壓檢測電路的示例性電路圖可以參考如第6B圖所示的多功能電壓檢測器618。如之前所述，輸入端PAD與I/O引腳(例如，如第8B圖所示的引腳801)耦接。當需要過電壓檢測功能時，多功能電壓檢測器618可充當過電壓檢測器。多工器MUX可以將I/O引腳接收的電壓輸出至比較器620的輸入端。比較器620將多工器MUX的輸出(也就是I/O引腳接收的電壓)與數模轉換器DAC的輸出進行比較並產生比較結果。通過這種方式，比較結果可以數位碼(digital code)的形式提供。處理器可以根據比較結果進一步判定I/O引腳接收的電壓水準是否超過預定的閾值。當檢測出引腳801接收的電壓水準超過預定的閾值時，處理器可輸出相應的控制信號以關閉電晶體805。

第9圖示出了根據本發明第二方案的第二實施例的電子設備的介面電路的示例性電路圖。介面電路900可包括至少一個用於與外部電路選擇性連接的引腳901、內部電路902、過電壓保護電路903以及過電壓檢測器909。在此實施例中，監測電路集成在過電壓檢測器909內部。

過電壓檢測器909與引腳901和電晶體905耦接，用於檢測引腳901接收的電壓尖峰的電壓水準。當過電壓檢測器909檢測出該電壓水準超過預定的閾值時，過電壓檢測器909可產生相應的控制信號以關閉電晶體805。

監測電路將預設節點N1處的電壓與參考電壓進行比較，以判定該電壓是否在安全範圍以外。例如，當該電壓比參考電壓低時，監測電路可通過輸出引腳907輸出邏輯高電平信號作為報警信號以警告使用者。

需要注意，現有技術中已有多種不同的比較器電路的設計。因此，為了簡潔性考慮，內部集成有監測電路(例如，比較器)的過電壓檢測器的具體電路圖可以通過如第8B圖所示的電路圖推導得到，在此不再贅述。

第10圖示出了根據本發明第二方案的第三實施例的電子設備的介面電路的示例性電路圖。介面電路1000可包括至少一個用於與外部電路選擇性連接的引腳1001、內部電路1002、包括至少一個電晶體和至少一個電阻器1005的過電壓保護電路1003、監測電路1004以及過電壓檢測器1009。

在此實施例中，關鍵部件是電阻器1005，且監測電路1004將電阻器1005一端的電壓或者電阻器1005兩端間的電壓差與參考電壓進行比較，以判定該電壓或電壓差是否在安全範圍以外。例如，當該電壓差高於參考電壓時，監測電路1004可通過輸出引腳1007輸出邏輯高電平信號作為報警信號以警告使用者。

第11圖示出了根據本發明第二方案的第四實施例的電子設備的介面電路的示例性電路圖。介面電路1100可包括至少一個用於與外部電路選擇性連接的引腳1101、內部電路1102、包括至少一個電晶體和至少一個電阻器的過電壓保護電路1103、監測電路1104以及過電壓檢測器1109。過電壓檢測器1109的示例性電路圖可參考第8B圖，為了簡潔性考慮在此不再贅述。

在此實施例中，關鍵部件可以是過電壓保護電路1103中的電阻器或者電晶體，且監測電路1104可包括比較器1108。比較器1108用於將電阻器或者電晶體的一端或一節點(例如，預設節點N1或者電阻器和電晶體的連接節點)處的電壓與參考電壓進行比較，以判定該電壓是否在安全範圍以外。例如，當該電壓低於參考電壓時，比較器1108可通過輸出引腳1107輸出邏輯高電平信號作為報警信號以警告使用者。

第12圖示出了根據本發明第三方案的一實施例的電子設備的介面電路的結構示意圖。介面電路1200可包括至少一個用於與外部電路選擇性連接的引腳1201、內部電路1202、過電壓保護電路1203以及監測電路1204。

在此實施例中，內部電路1202可包括一個或多個與預設節點N1耦接的輸入/輸出設備，其中，關鍵部件為內部電路1202中的至少一個I/O設備1205。例如，監測電路1204監測預設節點N1處的電壓或者I/O設備1205兩端間的電壓差，且將該電壓或電壓差與參考電壓進行比較，以判定該電壓或電壓差是否在安全範圍以外。當該電壓或電壓差被判定為在安全範圍以外時，監測電路1204通過輸出引腳1207輸出報警信號。需要注意，安全範圍可以根據待監測的相應電氣特性來靈活確定，並且具有一定的餘量，以使關鍵部件不會在該檢測出的電壓或電壓差剛好位於安全範圍以外時就損壞。

此外，在本發明的第三方案中，除了內部電路1202中的關鍵部件以外，監測電路1204也可以監測過電壓保護電路1203中的一個或多個關鍵部件，如之前的實施例所述，而本發明不應被認為受此限制。

第13圖示出了根據本發明協力廠商案的一實施例的電子設備的介面電路的示例性電路圖。介面電路1300可包括至少一個用於與外部電路選擇性連接的引腳1301、內部電路1302、過電壓保護電路1303以及監測電路1304。

在此實施例中，監測電路1304可監測內部電路1302中的電晶體1305兩電極間的電壓差，且將該電壓差與參考電壓進行比較，以判定該電壓差是否在安全範圍以外。例如，當該電壓差高於參考電壓，可判定其在安全範圍以外，監測電路1304通過輸出引腳1307輸出報警信號。需要注意，安全範圍可以根據待監測的相應電氣特性來靈活確定，並且具有一定的餘量，以使關鍵部件不會在該檢測出的電壓或電壓差剛好位於安全範圍以外時就損壞。

此外，在本發明的第三方案中，除了內部電路1302中的關鍵部件以外，監測電路1304也可以監測過電壓保護電路1303中的一個或多個關鍵部件，如之前的實施例所述，而本發明不應被認為受此限制。

如以上實施例所述，通過過電壓保護電路，預設節點N1處的電壓可以被控制以恰當地落在預設範圍以內，從而防止內部電路受到I/O引腳接收的外部的極高電壓引起的損害。此外，通過監測電路，在關鍵部件即將損壞時產生報警信號，介面電路300中的關鍵部件可以得到進一步的保護。另外，在一些實施例中，通過過電壓檢測器，過電壓保護電路中的電晶體可以在需要時被關閉或稍稍打開(例如輕微的導通)，而內部電路可以被進一步保護。

雖然已經通過示例和根據優選實施例描述了本發明，但是應當理解，本發明不限於此。在不脫離本發明的範圍和精神的情況下，所屬領域具有通常知識者仍可進行各種改變和修改。因此，本發明的範圍應由所附專利申請範圍及其等同物來限定和保護。

Claims

一種電子裝置的介面電路，包括：引腳，用於與外部電路選擇性地連接；內部電路；過電壓保護電路，在所述內部電路和所述引腳之間耦接，用以防止所述內部電路受到所述引腳接收的電壓尖峰或者電流衝擊的損害；以及監測電路，用於監測所述內部電路或者所述過電壓保護電路中的關鍵部件的電氣特性相關的參數的值，以判定該關鍵部件是否即將損壞；其中，當所述參數的值在安全範圍以外時，判定該關鍵部件即將損壞，所述監測電路輸出報警信號。
如申請專利範圍第1項所述的介面電路，其中，所述過電壓保護電路包括與預設節點耦接的電阻器，且所述關鍵部件是所述電阻器。
如申請專利範圍第2項所述的介面電路，其中，所述監測電路監測所述預設節點處的電壓或者所述電阻器的兩端間的電壓差，且所述監測電路將所述電壓或所述電壓差與參考電壓進行比較，以判定所述電壓或所述電壓差是否在所述安全範圍以外。
如申請專利範圍第1項所述的介面電路，其中，所述過電壓保護電路包括與預設節點耦接的二極體，且所述關鍵部件是所述二極體。
如申請專利範圍第4項所述的介面電路，其中，所述監測電路監測所述二極體的兩端間的電壓差，且所述監測電路將所述電壓差與參考電壓進行比較，以判定所述電壓差是否在所述安全範圍以外。
如申請專利範圍第1項所述的介面電路，其中，所述過電壓保護電路包括與預設節點耦接的電晶體，且所述關鍵部件是所述電晶體。
如申請專利範圍第6項所述的介面電路，其中，所述監測電路監測所述電晶體的兩電極間的電壓差，且所述監測電路將所述電壓差與參考電壓進行比較，以判定所述電壓差是否在所述安全範圍以外。
如申請專利範圍第6項所述的介面電路，其中，還包括：過電壓檢測器，與所述引腳及所述電晶體耦接，用於檢測所述引腳接收的所述電壓尖峰的電壓水準；其中，當所述過電壓檢測器檢測出所述電壓水準超過預定的閾值時，所述過電壓檢測器關閉所述電晶體。
如申請專利範圍第1項所述的介面電路，其中，所述內部電路包括與預設節點耦接的輸入/輸出設備，其中，所述關鍵部件是所述內部電路中的至少一個輸入/輸出設備。
如申請專利範圍第9項所述的介面電路，其中，所述監測電路監測所述輸入/輸出設備的兩端間的電壓差，且所述監測電路將所述電壓差與參考電壓進行比較以判定所述電壓差是否在所述安全範圍以外。
如申請專利範圍第2、4、6或者9項所述的介面電路，其中，所述過電壓保護電路通過預設節點與所述內部電路連接。