TWM452514U - 具保護元件的連接器 - Google Patents

Description

具保護元件的連接器

本創作係與連接器有關，特別有關於在內部設置有一固態半導體保護元件的連接器。

隨著科技的進步以及半導體產業的發展，電腦已成為一般大眾生活所不可或缺的電子產品之一。加上近年來網際網路的快速發展，已令全世界進入了一個資訊爆炸的時代。使用者只要擁有一台電腦，並且連接上網際網路，即可瀏覽網路上的任何資訊，並且與其他的網路使用者進行通訊。

除了新興的無線網路技術之外，現在絕大多數的網路使用者，其電腦的主機板上皆需配置有網路連接器，例如RJ-45連接器。該網路連接器係用以電性連接外部纜線，以將電腦連接至網際網路。

然而，如上所述的外部纜線(例如為網路線或光纖纜線)，常常會因設置上的考量而裸露於建築物之外。因此，當外部纜線因靜電產生，或遭受雷擊(lightening)而產生高壓時，將藉由外部纜線而傳導至該電腦上的該網路連接器，進而令與該網路連接器電性連接的該電腦主機板燒毀。有鑑於此，目前市面上常見的網路連接器內，皆設置有用來防雷擊的防突波元件(Surge protection component)，藉以解決突波侵入時，造成瞬間過大電壓而令該電腦燒毀故障的問題。

惟，高壓突波的產生原因有非常多種，因此，無法預測所產生的電壓會有多高。若所產生的電壓高於所設防突波元件能夠承受之極限，則防突波元件無法將電壓成功阻絕。再者，於防突波元件阻絕高壓突波後，仍然可能會有些微電流通過而產生電壓，若所產生之電壓仍大於連接器內部積體電路(Integrated Circuit,IC)的工作電壓，則該IC仍可能會燒毀。

本創作之主要目的，在於提供一種具保護元件的連接器，在線路與線路之間、以及線路與地線之間皆電性連接保護元件組，以提高連接器對於因靜電或雷擊所生之高壓突波的承受能力。

本創作之另一主要目的，在於提供一種具保護元件的連接器，係以固態半導體的保護元件來取代傳統的保護元件，以解決保護元件持續工作的狀態下，因保護元件本身溫度過高，導致連接器內部電路板或主機板因高溫而燒毀的問題。

為達上述目的，本創作主要係具有一絕緣本體 、一設置於絕緣本體內的訊號傳輸模組、電性連接在訊號傳輸模組上的一一變壓器模組、一第一防突波元件、一固態半導體保護元件及一第二防突波元件。訊號傳輸模組包括一佈設線路的電路板及 與該電路板電性連接的一輸出端子組及一輸入端子組。變壓器模組及第一防突波元件電性連接於輸出端子組及輸入端子組之間，提供線路對線路之間的保護作用。固態半導體保護元件及第二防突波元件則電性連接於變壓器模組的一次側線圈中心抽頭及地線之間，提供線路對地線之間的保護作用。

本創作相較於先前技術所達成之功效在於，在連接器內部連接使用變壓器模組、固態半導體保護元件及多個防突波元件，構成線路與線路之間，以及線路與地線之間的保護機制，藉此可提升連接器對於靜電或雷擊的防護規格。並且，通過固態半導體保護元件來取代傳統的保護元件，不會有保護元件因為持續工作而造成溫度過高，最後導致連接器內部電路板或主機板因為保護元件的高溫而燒毀的問題。

為能夠更加詳盡的了解本創作之特點與技術內容，請參閱以下所述之說明及附圖，然而所附圖示僅供參考說明之用，而非用來加以限制者。

首請參閱第一圖及第二圖，為本創作之一較佳具體實施例之外觀立體圖及立體分解圖。本創作的連接器1主要具有一絕緣本體10、一訊號傳輸模組11、複數保護元件及一包覆上述所有元件的金屬殼體14，其中，該複數保護元件主要包括一變壓器模組(transformer module)121、一第一防突波元件(Surge component)122、一固態半導體保護元件123及一第二防突波元件124。

該絕緣本體10內部具有一容置空間101，用以容設該訊號傳輸模組11及該複數保護元件121-124，並且該絕緣本體10之一側開設有與該容置空間101相通之一通槽102。該訊號傳輸模組11包括一佈設線路之電路板110、一輸出端子組111及一輸入端子組112。該輸出端子組111的一端分別電性連接該電路板110，另一端分別通過該容置空間101，延伸設置在該通槽102內，用以電性連接一外部纜線(圖未標示)。該輸入端子組112的一端分別電性連接該電路板110，另一端分別自該電路板110一側朝下延伸設置，電性連接至一電腦主機板2(如第三圖中所示)。

如第二圖中所示，該通槽102主要係用以提供RJ-45規格之外部纜線連接，該輸出端子組111主要由八根端子組成，該輸入端子組112主要由十根端子組成，該輸出端子組111與該輸入端子組112用以在該外部纜線與該電腦主機板2之間傳輸RJ-45規格之訊號，但並不加以限定。

該變壓器模組121及該第一防突波元件122電性連接在該訊號傳輸模組11的該電路板110上，並且，電性連接於該輸出端子組111及該輸入端子組112之間，用以提供線路對線路之間的保護。其中，該變壓器模組121可由複數組的隔離變壓器(Isolation Transformer)所組成，並且較佳可由四組的隔離變壓器來組成，但不加以限定。

該固態半導體保護元件123與該第二防突波元件124電性連接在該訊號傳輸模組11的該電路板110上，並且電性連接至該變壓器模組12及該金屬殼體14。藉以，該固態半導體保護元件123與該第二防突波元件124可透過該金屬殼體14底部所設置的一接地接腳141形成接地作用，以提供線路對地線之間的保護。

值得一提的是，上述的該第一防突波元件122主要可為一瞬態電壓抑制器(Transient Voltage Suppressor,TVS)，而該第二防突波元件124可為一高壓電容或另一瞬態 電壓抑制器。並且，於本創作之實施例中，該變壓器模組121、該第一防突波元件122(即，該TVS)及該第二防突波元件124(即，該高壓電容)皆可以積體電路(Integration Circuit,IC)晶片來實現，但並不加以限定。

於上述可知本創作之該連接器1中，至少會包括四個保護元件，包括電性連接在線路(該輸出端子組111)與線路(該輸入端子組112)之間的該變壓器模組121及該第一防突波元件122，以及電性連接在線路(該變壓器模組121)與地線(該金屬殼體14)之間的該固態半導體保護元件123及該第二防突波元件124。然而，該些保護元件的數量實可視該連接器1所欲達成的安全規格而定，不應加以限定。

現有的連接器要達成線路對地線之間的保護，通過會在線路與地線之間設置一個氣體放電管(Gas Discharge Tube,GDT)，藉以通過氣體放電管來達到線路對地線之間的保護。一般來說，氣體放電管具有容值低、較小訊號失真、組裝容易及成本低等優點，並且主要約可承受3KV的瞬間激增電壓，故對比其他的過電壓保護元件，使用氣體放電管來做為線路對地線之間的保護元件，可實際提高連接器的效能及使用效益，為現有連接器的保護技術之主流。

然而，現有的氣體放電管的主要構成材料為陶瓷，而陶瓷本身可耐熱至幾百度甚至是一千度的高溫，也就是說，當氣體放電管持續工作而使得元件的溫度不斷升高時，氣體放電管本身並不會因為溫度過高而斷路。如此一來，即使氣體放電管可保護連接器不受雷擊之影響，但氣體放電管本身因持續工作而產生的高溫，將可能會直接燒毀該電路板110或該電腦主機板2。

再者，保護元件要啟動之前，在準備電壓(Stand-off Voltage,Vdrm)到啟動電壓(Breakdown Voltage,Vbr)之間，尚有一段容忍值(tolerance)，具體而言，假設該保護元件在承受500V的電壓時就應該啟動，但卻到了承受550V的電壓時才啟動，則這50V的誤差就是該保護元件的容忍值。一般來說，氣體放電管的容忍值約為準備電壓的正負20%，而本創作中所述及的該固態半導體保護元件123的容忍值，則約為準備電壓的正負5%。由此可看出，使用該固態半導體保護元件123來做為線路對地線之間的保護元件，實比傳統使用氣體放電管來進行保護還要來得穩定。

該容置空間101中還設置有複數發光元件15，該複數發光元件15之一端具有一發光體151，該複數發光體151係穿過該絕緣本體10並朝前延伸，並凸出於該絕緣本體10及該金屬殼體14之外。該複數發光元件15遠離該發光體151之另一端具有一極腳152，該複數極腳152電性連接至該電路板110，以接收發光所需之電力。並且，該複數發光元件15亦可電性連接一第三防突波元件153(如第九圖中所示)，以保護該複數發光元件15不會因高壓突波產生而被燒毀(容後詳述)。

該絕緣本體10還具有一後蓋板103，罩覆於該絕緣本體10後方，以罩覆該容置空間101中之元件(即，該複數保護元件121-124、該訊號傳輸模組11及該複數發光元件15)。並且，該後蓋板103上開設有一穿孔1031，該電路板110上電性連接有一導接線13，該導接線13的一端電性連接至該固態半導體保護元件123及該第二防突波元件124，另一端穿過該穿孔1031，並與該金屬殼體14直接接觸。藉此，該固態半導體保護元件123及該第二防突波元件124的接地部分，可通過該導接線13來連接至該金屬殼體14，以藉由該金屬殼體14來達到接地效果。

續請參閱第三圖，為本創作之一較佳具體實施例之側面圖。該連接器1係透過該通槽102連接外部纜線，並藉由該輸出端子組111接收該外部纜線所傳輸的外部訊號。當高壓突波產生時，該連接器1係透過該電路板110上的該變壓器模組121與該第一防突波元件122進行防突波保護。該變壓器模組121與該第一防突波元件122將所產生的瞬間激增電壓／電流予以吸收、阻絕之後，再將訊號傳送至該輸入端子組112，以傳送給與該輸入端子組112電性連接的該電腦主機板2。藉以，透過該變壓器模組121與該第一防突波元件122達到線路對線路之間的突波保護機制，避免該電腦主機板2因遭受瞬間激增電壓／電流而被燒毀。

再者，該連接器1還可透過該固態半導體保護元件123及該第二防突波元件124將電壓／電流予以吸收阻絕，並且經由該金屬殼體14將該固態半導體保護元件123及該第二防突波元件124將所吸收的電壓／電流對外釋放。藉以，透過該固態半導體保護元件123及該第二防突波元件124達到線路對地線之間的突波保護機制，避免該電腦主機板2因瞬間激增電壓／電流過大而被燒毀。並且，如上所述，該固態半導體保護元件123不會因為持續工作而使得溫度急速提高，因此於本實施例中，該連接器1與該電腦主機板2不會因為該固態半導體保護元件123本身的溫度太高而被燒毀。

續請參閱第四圖，為本創作之一較佳具體實施例之保護元件方塊圖，並請同時參閱第八圖，為第四圖所示方塊圖的電路配置圖。如圖所示，該變壓器模組121中的複數隔離變壓器分別具有一一次側線圈121A及一二次側線圈121B。該些一次側線圈121A分別電性連接該訊號傳輸模組11的該輸出端子組111，該些二次側線圈121B則分別電性連接該訊號傳輸模組11的該輸入端子組112。該第一防突波元件122主要是電性連接於該變壓器模組121的該些一次側線圈121A與該輸出端子組111之間，與該變壓器模組121共用提供線路對線路之間的保護。

值得一提的是，如第八圖中所示，該變壓器模組121係以四顆隔離變壓器為例，而該第一防突波元件122係以兩顆為例，其中每一顆該第一防突波元件122分別跨接於兩顆隔離變壓器的該一次側線圈121A該輸出端子組111之間。

如上所述，該變壓器模組121的該些一次側線圈121A分別具有一中心抽頭部位1211，而該固態半導體保護元件123及該第二防突波元件124主要係電性連接於該些中心抽頭部位1211及地線(即，該金屬殼體14)之間。藉以，該由該固態半導體保護元件123及該第二防突波元件124共同提供線路對地線之間的保護。

並且，如第八圖中所示，該電路板110上更可電性連接有一電阻125，該電阻125係與該第二防突波元件124(即，該高壓電容)串聯成一RC串聯電路，該RC串聯電路再與該固態半導體保護元件123構成一並聯電路，並且該並聯電路再串接於該變壓器模組121的該些一次側線圈121A的該些中心抽頭部位1211與該金屬殼體14之間。

如上所述，請同時參閱第九圖，為本創作之一較佳具體實施例之發光元件電路配置圖。如第八圖中所示該複數發光元件15，係電性連接至該電路板110。並且，該複數發光元件15還可電性連接該第三防突波元件153，藉以於高壓突波產生時，予以吸收並經由地線釋放。進而，透過該第三防突波元件153保護該複數發光元件15不會被燒毀。其中，該第三防突波元件153可為瞬態電壓抑制器，但並不加以限定。

請同時參閱第五圖、第六圖及第七圖，分別為本創作之另一較佳具體實施例之外觀立體圖、立體分解圖以及側面圖。如圖所示，本創作的連接器，還可為一複合式的連接器1’。該連接器1’更可於該容置空間101中容設一連接器模組3，圖中所示的該連接器模組3主要係為通用序列匯流排(Universal Serial Bus,USB)連接器，但不以此為限。該連接器模組3係與上述的RJ-45連接器堆疊設置在一起，以節省該電腦主機板2上有限的配線空間。

該連接器模組3主要具有一絕緣殼體31，該絕緣殼體31內形成複數可供外部插接的連接器端口311。並且該連接器模組3還包括一第二金屬殼體32，用以包覆該絕緣殼體31，以提供該連接器模組3金屬屏蔽作用。該第二金屬殼體32的底部設置有一第二接地接腳321，該連接器模組3係透過該第二接地接腳321形成接地作用。

上述該金屬殼體14係具有該接地接腳141，提供該連接器1的接地作用。而該第二金屬殼體32具有該第二接地接腳321，用以提供該連接器模組3的接地作用。值得一提的是，該二金屬殼體14、32係可互相電性連接，由該二金屬殼體14、32的其中之一提供一個共用的接地接腳(即，該接地接腳141或該第二接地接腳321)。該固態半導體保護元件123與該第二防突波元件124係可電性連接至該金屬殼體14，藉以透過該接地接腳141或該第二接地接腳321的其中之一，以將所吸收的電壓／電流經由地線對外釋放。

以上所述者，僅為本創作之一較佳實施例之具體說明，非用以侷限本創作之專利範圍，其他任何等效變換均應俱屬後述之申請專利範圍內。

1、1’‧‧‧連接器

10‧‧‧絕緣本體

101‧‧‧容置空間

102‧‧‧通槽

103‧‧‧後蓋板

1031‧‧‧穿孔

11‧‧‧訊號傳輸模組

110‧‧‧電路板

111‧‧‧輸出端子組

112‧‧‧輸入端子組

121‧‧‧變壓器模組

121A‧‧‧一次側線圈

121B‧‧‧二次側線圈

1211‧‧‧中心抽頭部位

122‧‧‧第一防突波元件

123‧‧‧固態半導體保護元件

124‧‧‧第二防突波元件

125‧‧‧電阻

13‧‧‧導接線

14‧‧‧金屬殼體

141‧‧‧接地接腳

15‧‧‧發光元件

151‧‧‧發光體

152‧‧‧極腳

153‧‧‧第三防突波元件

2‧‧‧電腦主機板

3‧‧‧連接器模組

31‧‧‧絕緣殼體

311‧‧‧連接器端口

32‧‧‧第二金屬殼體

321‧‧‧第二接地接腳

第一圖係為本創作之一較佳具體實施例之外觀立體圖。

第二圖係為本創作之一較佳具體實施例之立體分解圖。

第三圖係為本創作之一較佳具體實施例之側面圖。

第四圖係為本創作之一較佳具體實施例之保護元件方塊圖。

第五圖係為本創作之另一較佳具體實施例之外觀立體圖。

第六圖係為本創作之另一較佳具體實施例之立體分解圖。

第七圖係為本創作之另一較佳具體實施例之側面圖。

第八圖係為本創作之一較佳具體實施例之保護元件電路配置圖。

第九圖係為本創作之一較佳具體實施例之發光元件電路配置圖。

1‧‧‧連接器

10‧‧‧絕緣本體

101‧‧‧容置空間

102‧‧‧通槽

103‧‧‧後蓋板

1031‧‧‧穿孔

11‧‧‧訊號傳輸模組

110‧‧‧電路板

111‧‧‧輸出端子組

112‧‧‧輸入端子組

121‧‧‧變壓器模組

122‧‧‧第一防突波元件

123‧‧‧固態半導體保護元件

124‧‧‧第二防突波元件

13‧‧‧導接線

14‧‧‧金屬殼體

141‧‧‧接地接腳

15‧‧‧發光元件

151‧‧‧發光體

152‧‧‧極腳

Claims (10)

1. 一種具保護元件的連接器，係設置於一電腦主機板上，包含：
   一絕緣本體，內部具有一容置空間，並於該絕緣本體一側開設有一與該容置空間相通之通槽；
   一訊號傳輸模組，設置於該容置空間中，具有一佈設線路之電路板、一輸出端子組與一輸入端子組，其中該輸出端子組的一端分別電性連接該電路板，另一端分別通過該容置空間，延伸設置於該通槽內，用以電性連接外部纜線，該輸入端子組的一端分別電性連接該電路板，另一端分別自該電路板一側朝下延伸設置，用以與該電腦主機板電性連接；
   一金屬殼體，包覆該絕緣本體，提供金屬屏蔽作用；
   一變壓器模組，電性連接在該電路板上，該變壓器模組具有複數變壓器，各該變壓器分別具有一一次側線圈及一二次側線圈，其中該些一次側線圈電性連接該輸出端子組，該些二次側線圈電性連接該輸入端子組；
   至少一第一防突波元件，電性連接在該電路板上，並且該至少第一防突波元件跨接於該些一次側線圈與該輸出端子組之間；
   一固態半導體保護元件，電性連接在該電路板上；及
   一第二防突波元件，電性連接在該電路板上；
   其中，該固態半導體保護元件與該第二防突波元件並聯成一並聯電路，該變壓器模組上的該些一次側線圈分別具有一中心抽頭部位，並且該並聯電路電性連接於該中心抽頭部位及該金屬殼體之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具保護元件的連接器，其中該變壓器模組中的該複數變壓器為一隔離變壓器。
3. 如申請專利範圍第2項所述之具保護元件的連接器，其中該變壓器模組中包含四顆隔離變壓器。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具保護元件的連接器，其中更包括一導接線，電性連接在該電路板上，該導接線的一端電性連接至該固態半導體保護元件及該第二防突波元件的接地部分，另一端與該金屬殼體直接接觸。
5. 如申請專利範圍第4項所述之具保護元件的連接器，其中更包括一後蓋板，罩覆於該絕緣本體後方，以罩覆該訊號傳輸模組、該變壓器模組、該固態半導體保護元件、該第一防突波元件及該第二防突波元件，該後蓋板上開設有一穿孔，該導接線的另一端係穿過該穿孔，以與該金屬殼體接觸。
6. 如申請專利範圍第1項所述之具保護元件的連接器，其中更包括一電阻，電性連接在該電路板上，該電阻係與該第二防突波元件串聯成一串聯電路，並且該串聯電路與該固態半導體保護元件構成該並聯電路。
7. 如申請專利範圍第1項所述之具保護元件的連接器，其中該第一防突波元件為一瞬態電壓抑制器，該第二防突波元件為一高壓電容或一瞬態電壓抑制器。
8. 如申請專利範圍第7項所述之具保護元件的連接器，其中該變壓器模組、該第一防突波元件及該第二防突波元件為一積體電路晶片。
9. 如申請專利範圍第1項所述之具保護元件的連接器，其中更包括一連接器模組，設置於該容置空間中，該連接器模組具有一第二金屬殼體，該第二金屬殼體與該金屬殼體電性連接，並且由該金屬殼體或該第二金屬殼體的其中之一提供一個共用的接地接腳。
10. 如申請專利範圍第9項所述之具保護元件的連接器，其中該連接器模組係為USB連接器，該通槽係供RJ-45規格之外部纜線連接，該輸出端子組由八根端子組成，該輸入端子組由十根端子組成，並且該輸出端子組與該輸入端子組係用以傳輸RJ-45之訊號。