TWI802862B - 連接器組合、母頭連接器 - Google Patents

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TWI802862B
TWI802862B TW110112234A TW110112234A TWI802862B TW I802862 B TWI802862 B TW I802862B TW 110112234 A TW110112234 A TW 110112234A TW 110112234 A TW110112234 A TW 110112234A TW I802862 B TWI802862 B TW I802862B
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曾光義
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華碩電腦股份有限公司
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Abstract

本案揭示一種連接器組合，其包含公頭連接器以及母頭連接器。公頭連接器包含N個長度皆不相同的接腳，且N個接腳分別對應於不同的N個傳輸訊號。母頭連接器包含N個訊號層，分別用以傳輸N個傳輸訊號，且N個訊號層的每一者包含N個通道閘，其中N個訊號層中的每一者的N個通道閘的其中之一用以耦接N個接腳中的對應一者。

Description

連接器組合、母頭連接器
本揭示文件是關於一種連接器組合。
現行主流的通用序列匯流排(Universal Serial Bus，簡稱USB)的接頭中，只有Type-C類型的接頭不分正反面，可以支援接頭以正向或是反向插入。
然而，目前的Type-C類型的接頭會將訊號接腳(PIN)分成上下兩排，並且上排的訊號接腳用以傳輸正向插入時的訊號，而下排的訊號接腳用以傳輸反向插入時的訊號。也就是說，相較於其他類型的接頭，Type-C類型的接頭需要額外增加一倍的訊號接腳。
本揭示文件提供一種連接器組合，其包含公頭連接器以及母頭連接器。公頭連接器包含N個長度皆不相同的接腳，且N個接腳分別對應於不同的N個傳輸訊號。母頭連接器包含N個訊號層，分別用以接收N個傳輸訊號，且N個訊號層的每一者包含N個通道閘，其中N個訊號層的 每一者的N個通道閘的其中之一用以耦接N個接腳中的對應一者。
本揭示文件提供一種母頭連接器，其用以與公頭連接器耦接，其中公頭連接器具有N個長度皆不相同的接腳，N個接腳分別對應於不同的N個輸出訊號，母頭連接器包含N個訊號層。N個訊號層分別用以接收N個輸出訊號，且N個訊號層的每一者有N個通道閘，其中N個訊號層中的每一者的N個通道閘的其中之一用以耦接N個接腳中的對應一者。
本揭示文件提供一種公頭連接器，用以與母頭連接器形成連接器組合。公頭連接器具有N個長度皆不相同的接腳，N個接腳分別對應於母頭連接器的N個訊號層所傳輸的不同的N個傳輸訊號。N個訊號層的每一者包含N個通道閘，且N個接腳用以耦接N個訊號層中的不同者。
根據本揭示之連接器組合，可以減少連接器接腳以及輸出訊號的數量。
100:連接器組合
110:公頭連接器
120:母頭連接器
111-1~111-4:接腳
121-1~121-4:訊號層
130-1~130-4:頂針
131:頂端
132:連接部
PG:通道閘
G:接地訊號傳輸路徑
D+,D-:差動訊號傳輸路徑
V:電源訊號傳輸路徑
BP:導通構件
SP:復位構件
400:連接器組合
410:公頭連接器
420:母頭連接器
411-1~411-5:接腳
421-1~421-5:訊號層
430-1~430-5:頂針
EN:致能訊號
500:連接器組合
510:公頭連接器
520:母頭連接器
511-1~511-4:接腳
521-1~521-4:訊號層
501:彈片
51:接腳第一端
700:連接器組合
710:公頭連接器
720:母頭連接器
711-1~711-5:接腳
721-1~721-5:訊號層
第1圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的連接器組合的示意圖。
第2圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的頂針的示意圖。
第3A~3B圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的連接 器組合的操作示意圖。
第4圖為根據本揭示文件另一些實施例所繪示的連接器組合的示意圖。
第5圖為根據本揭示文件又另一些實施例所繪示的連接器組合的示意圖。
第6A~6B圖為根據本揭示文件中第5圖的實施例所繪示的連接器組合的操作示意圖。
第7圖為根據本揭示文件中第5圖的實施例所繪示的接腳的示意圖。
如第1圖所示，連接器組合100包含公頭連接器110以及母頭連接器120。公頭連接器110包含多個長度皆不相同的接腳111-1~111-4。在一實施例中，接腳111-1的長度最短，接腳111-2的長度長於接腳111-1的長度，接腳111-3的長度長於接腳111-2的長度，接腳111-4的長度長於接腳111-3的長度，但不限於此。母頭連接器120則包含多個訊號層121-1~121-4及複數個頂針130-1~130-4，該些頂針130-1~130-4可移動地穿過於至少一訊號層121-1~121-4。在一實施例中，每一頂針130-1~130-4皆包含一導通構件BP以及一復位構件SP，導通構件BP由導通材料所構成，復位構件SP為一彈性構件(例如，彈簧)。
在第1圖的實施例當中，訊號層121-1位於訊號 層121-2之上層，而訊號層121-2位於訊號層121-3之上層，依此類推。此外，每一訊號層121-1~121-4上皆包含多個通道閘PG，且每一訊號層121-1~121-4的通道閘PG的數量對應於接腳111-1~111-4的數量。
當公頭連接器110與母頭連接器120接合時，公頭連接器110的接腳111-1~111-4會分別與頂針130-1~130-4接觸，以將頂針130-1~130-4的導通構件BP分別推移至不同的訊號層121-1~121-4耦接。詳細而言，當公頭連接器110與母頭連接器120接合時，公頭連接器110的接腳111-1~111-4會分別將頂針130-1~130-4的導通構件BP分別推移去與不同的訊號層121-1~121-4的通道閘PG接觸，使接腳111-1~111-4分別透過導通構件BP及通道閘PG與不同的訊號層121-1~121-4耦接。此時，頂針130-1~130-4的復位構件SP也會相應地根據接腳111-1~111-4的長度而具有不同的長度變化量。舉例來說，長度最長的接腳111-4將頂針130-4的導通構件BP推移至訊號層121-4時，頂針130-4的復位構件SP會被壓縮而具有最大的長度變化量。在一實施例中，當公頭連接器110未與母頭連接器120接合時，頂針130-1~130-4的導通構件BP皆會與訊號層121耦接。
在一些實施例中，當公頭連接器110的接腳111-1~111-4分別與對應的訊號層121-1~121-4耦接時會形成多個不同訊號的傳輸路徑。舉例來說，接腳111-1 與訊號層121-1形成接地訊號傳輸路徑G，接腳111-2與訊號層121-2形成電源訊號傳輸路徑V，接腳111-3與訊號層121-3耦接形成第一差動訊號傳輸路徑D+，以及接腳111-4與訊號層121-4耦接形成第二差動訊號傳輸路徑D-。連接器組合100的具體操作將配合後述第3A~3B圖更詳細地說明。
值得注意的是，第1圖中接腳111-1~111-4、訊號層121-1~121-4以及頂針130-1~130-4的數量僅為示範性的實施例，並非意圖限制本揭示文件的實際實施方式。此外，為了方便說明，以下將分別以接腳111、訊號層121以及頂針130分別指稱接腳111-1~111-4、訊號層121-1~121-4以及頂針130-1~130-4中不特定的一者。
如第2圖所示，頂針130更包含一頂端131以及一連接部132，連接部132連接於頂端131及導通構件BP。頂針130的頂端131為導電材質(例如，金屬材質)，用以與公頭連接器110的接腳111電性耦接。頂針130亦為導電材質且具有突出結構。當導通構件BP與通道閘PG接觸時，接腳111與訊號層121耦接形成訊號傳輸路徑。在一實施例中，頂針130的其餘部分(例如，導通構件BP以及頂端131之外)的表面會被非導電的絕緣材料包覆，以避免使用者在將公頭連接器110插入母頭連接器120時，頂針130同時電性連接多個訊號層121而形成短路。
在一些實施例中，訊號層121-1上的通道閘PG的孔徑會小於其餘訊號層121-2~130-4上的通道閘PG的孔徑，並且頂針130的導通構件BP會大於訊號層121-1上的通道閘PG的孔徑。如此一來，當使用者將公頭連接器110拔出母頭連接器120時，頂針130的復位構件SP會依據各自的長度變化量提供對應的彈力將連接部132復位，且連接部132的導通構件BP可以被訊號層121-1的通道閘PG卡住，而不會造成頂針130脫落。
連接器組合100分別有如第3A以及3B圖的兩種接合方式。舉例來說，如第3A圖所示，當公頭連接器110以正插模式與母頭連接器120接合時，接腳111-1會接觸頂針130-1，接腳111-2會接觸頂針130-2，接腳111-3會接觸頂針130-3，接腳111-4會接觸頂針130-4。具體而言，當公頭連接器110以正插模式與母頭連接器120接合時，接腳111-1透過頂針130-1的導通構件BP耦接訊號層121-1形成接地訊號傳輸路徑G。接腳111-2~111-4則會將頂針130-2~130-4的導通構件BP從訊號層121-1分別推移至訊號層121-2~121-4，以分別電性連接於訊號層121-2~121-4。如此，接腳111-2透過頂針130-2的導通構件BP耦接訊號層121-2形成電源訊號傳輸路徑V，接腳111-3透過頂針130-3的導通構件BP耦接訊號層121-3形成第一差動訊號傳輸路徑D+，接腳111-4透過頂針130-4的導通構件BP耦接訊號層121-4形成第二差動訊號傳輸路徑D-。
在一實施例中，當公頭連接器110以反插模式與母頭連接器120接合時，如第3B圖所示，接腳111-1會接觸頂針130-4，接腳111-2會接觸頂針130-3，接腳111-3會接觸頂針130-2，而接腳111-4會接觸頂針130-1。具體而言，當公頭連接器110以第二連接模式與母頭連接器120接合時，接腳111-1透過頂針130-4的導通構件BP耦接訊號層121-1形成接地訊號傳輸路徑G，接腳111-2~111-4則會分別將頂針130-3、130-2以及130-1從訊號層121-1推移至訊號層121-2~121-4，以分別電性連接於訊號層121-2~121-4。如此一來，接腳111-2透過頂針130-3的導通構件BP耦接訊號層121-2形成電源訊號傳輸路徑V，接腳111-3透過頂針130-2的導通構件BP耦接訊號層121-3形成第一差動訊號傳輸路徑D+，接腳111-4透過頂針130-1的導通構件BP耦接訊號層121-4形成第二差動訊號傳輸路徑D-。
也就是說，無論在第3A或3B圖的操作模式下，公頭連接器110的接腳111-1~111-4都能與對應的訊號層121-1~121-4進行訊號傳輸。因此，連接器組合100可以實現支援正反插功能之功效。更進一步地，相較於傳統Type-C類型的連接器，連接器組合100可使用較少的訊號接腳達成上述的功效。
請參考第4圖，連接器組合400包含公頭連接器410以及母頭連接器420。公頭連接器410包含了多個長度皆不相同的接腳411-1~411-5，且接腳411-1的長度 最短，接腳411-2的長度長於接腳411-1的長度，接腳411-3的長度長於接腳411-2的長度，接腳411-4的長度長於接腳411-3的長度，接腳411-5的長度長於接腳411-4的長度，但不限於此。母頭連接器420則包含多個訊號層421-1~421-5、複數個頂針430-1~430-5以及複數個開關SW1~SW4。每一訊號層421-1~421-5同樣包含了多個通道閘PG，且每一訊號層421-1~421-5的通道閘PG的數量對應於接腳411-1~411-5的數量。結構上，開關SW1、SW2、SW3以及SW4分別耦接於訊號層421-1、421-2、421-3、421-4與訊號層421-5之間，且開關SW1、SW2、SW3以及SW4的控制端(亦即，閘極端)耦接於訊號層421-5。頂針430-1~430-5的結構類似於前述頂針130的結構，在此不再贅述。
連接器組合400與第1圖中的連接器組合100的操作差異在於，當公頭連接器410以正插模式與母頭連接器420接合時，公頭連接器410中長度最長的接腳411-5會將頂針430-5的導通構件BP推移至訊號層421-5，並透過訊號層421-5傳遞致能訊號EN以致能訊號層421-1~421-4中的開關SW1~SW4。當開關SW1~SW4被致能時，訊號層421-1~421-4與公頭連接器410的接腳411-1~411-4間的傳輸路徑才得以導通。如此，接腳411-1便能透過頂針430-1的導通構件BP與訊號層421-1形成接地訊號傳輸路徑G。接腳411-2便能透過頂針430-2的導通構件BP與訊號層421-2形成電源訊號 傳輸路徑V，接腳411-3便能透過頂針430-3的導通構件BP與訊號層421-3形成第一差動訊號傳輸路徑D+，接腳411-4便能透過頂針130-4的導通構件BP與訊號層421-4形成第二差動訊號傳輸路徑D-。
在一實施例中，當公頭連接器410以反插模式與母頭連接器420接合時，接腳411-5則會將頂針430-1的導通構件BP推移至訊號層421-5，以傳遞致能訊號EN致能訊號層421-1~421-4中的開關SW1~SW4。與前述的正插模式類似，當開關SW1~SW4被致能時，訊號層421-1~421-4與公頭連接器410的接腳411-1~411-4間的傳輸路徑會因此導通，在此不再贅述。換言之，只有當公頭連接器410與母頭連接器420完全接合時(亦即，當長度最長的接腳411-5耦接於訊號層421-5)，連接器組合400才會開始運作。
如此一來，連接器組合400可以避免使用者在將公頭連接器410插入母頭連接器420時，因為未完全接合而導致接腳411-1~411-4與非對應的訊號層421-1~421-4導通造成短路。
請參考第5圖，連接器組合500包含公頭連接器510與母頭連接器520，公頭連接器510包含多個長度皆不相同的接腳511-1~511-4，且接腳511-1~511-4彼此之間的長度關係類似於第1圖中的接腳111-1~111-4，在此不再贅述。母頭連接器520則包含多個訊號層521-1~521-4，且每一訊號層521-1~521-4上皆包含 多個通道閘PG，且每一訊號層521-1~521-4的通道閘PG的數量同樣對應於接腳511-1~511-4的數量。在第5圖的實施例當中，訊號層521-1位於訊號層521-2之上層，而訊號層521-2位於訊號層521-3之上層，訊號層521-3位於訊號層521-4之上層。為了方便說明，以下將分別以接腳511、訊號層521分別指稱接腳511-1~511-4以及訊號層521-1~521-4中不特定的一者。
在一些實施例中，公頭連接器510的接腳511的第一端51為導電材質(例如，金屬材質)，用以與對應的訊號層521電性連接，而接腳511的其餘部分的表面則會被非導電的絕緣材料包覆，以避免當公頭連接器510與母頭連接器520接合時，接腳511與非對應的訊號層121導通而形成短路。
此外，訊號層521上的每一個通道閘PG包含了多個彈片501。彈片501為導電材質，用以將通過通道閘PG的接腳511固定，並與接腳511的第一端51電性連接以形成訊號傳輸路徑。
連接器組合500與第1圖中的連接器組合100的差異在於，在第5圖的實施例中，公頭連接器510的接腳511-1~511-4可以直接與母頭連接器520訊號層521-1~521-4接觸。也就是說，當連接器510與連接器520接合時，連接器510的接腳511-1~511-4會分別穿過不同數量的通道閘PG與訊號層521-1~521-4耦接。
如第6A圖所示，當連接器510以正插模式與連接器520接合時，接腳511-1會穿過1個通道閘PG使得接腳511-1的第一端51與訊號層521-1電性連接形成接地訊號傳輸路徑G。接腳511-2會穿過2個通道閘PG使得接腳511-2的第一端51與訊號層521-2電性連接形成電源訊號傳輸路徑V，接腳511-3、511-4則會分別通過3個與4個通道閘PG，使得接腳511-3、511-4的第一端51分別與訊號層521-3、521-4電性連接，分別形成差動訊號傳輸路徑D+、D-。
在一實施例中，如第6B圖所示，當公頭連接器510以反插模式與母頭連接器520接合時，由於接腳511-1~511-4的長度並不會因為公頭連接器510是正插或是反插而改變，所以接腳511-1依然會通過1個通道閘PG與訊號層521-1電性連接，而接腳511-2也依然會通過2個通道閘PG與訊號層521-2電性連接，依此類推。
也就是說，無論在第6A或6B圖的操作模式下，公頭連接器510的接腳511-1~511-4也都能與對應的訊號層521-1~521-4進行訊號傳輸。因此，連接器組合500也能據此實現支援正反插之功效。
請參考第7圖，連接器組合700包含公頭連接器710以及母頭連接器720。公頭連接器710包含了多個長度皆不相同的接腳711-1~711-5，且接腳711-1~711-5彼此之間的長度關係類似於第4圖中的接腳411-1~411-5，在此不再贅述。母頭連接器720則包含 多個訊號層721-1~721-5以及複數個開關SW1~SW4。每一訊號層721-1~721-5同樣包含了多個通道閘PG，且每一訊號層721-1~721-5的通道閘PG的數量對應於接腳711-1~711-5的數量。結構上，開關SW1、SW2、SW3以及SW4分別耦接於訊號層721-1、721-2、721-3、721-4與訊號層721-5之間，且開關SW1、SW2、SW3以及SW4的控制端(亦即，閘極端)耦接於訊號層721-5。
連接器組合700與第5圖中的連接器組合500的操作差異在於，公頭連接器710中長度最長的接腳711-5用以透過訊號層721-5傳遞致能訊號EN，以致能訊號層721-1~721-4中的開關SW1~SW4。當開關SW1~SW4被致能時，訊號層721-1~721-4與公頭連接器710的接腳711-1~711-4間的傳輸路徑才得以導通。換言之，只有當公頭連接器710與母頭連接器720完全接合時(亦即，當長度最長的接腳711-5耦接於訊號層721-5)，連接器組合700才會開始運作。
如此一來，連接器組合700可以避免使用者在將公頭連接器710插入母頭連接器720時，因為未將公頭連接器710與母頭連接器720完全接合，而導致接腳711-1~711-4與非對應的訊號層721-1~721-4導通造成短路。
在一些實施例中，連接器組合400以及連接器組合700的複數個開關SW1~SW4可以由P型或是N型電晶體來實現，例如P型或N型的金屬氧化物半導體 (N-type Metal-Oxide-Semiconductor，簡稱NMOS)電晶體。
雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何本領域具通常知識者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:連接器組合
110:公頭連接器
120:母頭連接器
111-1~111-4:接腳
121-1~121-4:訊號層
130-1~130-4:頂針
PG:通道閘
SP:復位構件

Claims (8)

  1. 一種連接器組合，包含：一公頭連接器，包含N個長度皆不相同的接腳，該N個接腳分別對應於不同的N個傳輸訊號；以及一母頭連接器，包含N個訊號層，分別用以傳輸該N個傳輸訊號，且該N個訊號層的每一者包含N個通道閘，其中該母頭連接器更包含N個頂針，且該N個頂針的每一者包含：一頂端，用以耦接該N個接腳中的其中一者；一連接部，包含一導通構件，其中當該公頭連接器與該母頭連接器接合時，該N個接腳的該其中一者用以將該導通構件推移至該N個訊號層的每一者的該N個通道閘的其中之一；以及一復位構件，與該連接部耦接，其中當該公頭連接器與該母頭連接器耦接時，該復位構件的一長度變量正相關於該N個接腳中的該其中一者的長度。
  2. 如請求項1所述之連接器組合，其中該導通構件的尺寸大於該第一訊號層上該N個通道閘的孔徑。
  3. 如請求項1所述之連接器組合，其中該N個訊號層的每一者的該N個通道閘各自包含一組彈片，其中該組彈片用以電性耦接該N個接腳中的對應一者。
  4. 如請求項1所述之連接器組合，其中該N個接腳中的一第一接腳用以致能該N個訊號層的複數個開關以使該N個訊號層導通，其中該第一接腳為該N個接腳中長度最長者。
  5. 一種母頭連接器，用以與一公頭連接器耦接，其中該公頭連接器具有N個長度皆不相同的接腳，該N個接腳分別對應於不同的N個傳輸訊號，該母頭連接器包含：N個訊號層，分別用以傳輸該N個傳輸訊號，且該N個訊號層的每一者包含N個通道閘，以及N個頂針，其中該N個頂針的每一者包含：一頂端，用以耦接該N個接腳中的其中一者；一連接部，包含一導通構件，其中當該公頭連接器與該母頭連接器接合時，該N個接腳的該其中一者用以將該導通構件推移至該N個訊號層的每一者的該N個通道閘的其中之一；以及一復位構件，與該連接部耦接，其中當該公頭連接器與該母頭連接器耦接時，該復位構件的一長度變量正相關於該N個接腳中的該其中一者的長度。
  6. 如請求項5所述之母頭連接器，其中該導通構件的尺寸大於該第一訊號層上該N個通道閘的孔徑。
  7. 如請求項5所述之母頭連接器，其中該N個訊號層的每一者的該N個通道閘各自包含一組彈片，且該組彈片用以電性耦接該N個接腳中的對應一者。
  8. 如請求項5所述之母頭連接器，其中該N個接腳中的一第一接腳用以致能該N個訊號層的複數個開關以使該N個訊號層導通，其中該第一接腳為該N個接腳中長度最長者。
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