CN102738662A - 接口及具有该接口的电子装置及其保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种接口、具有该接口的电子装置及其保护方法。该电子装置包括接口、应用电路以及保护电路，该应用电路自该接口接收信号，该保护电路用于保护该应用电路，该保护电路包括侦测端、电源信号输入端以及电源信号输出端，若该侦测端侦测到该接口接收到接地信号，该保护电路导通，该电源信号输出端将自电源信号输入端接收到的电源信号进行输出至应用电路；若该侦测端侦测到该接口没有接收到该接地信号，该保护电路断开，该输出端停止输出该电源信号，从而对该应用电路以及电子装置进行保护。

Description

接口及具有该接口的电子装置及其保护方法

技术领域

本发明涉及一种用于连接电子装置中需要进行信息交互的不同的电路之间的接口，尤其涉及一种热插拔时对电路进行保护的接口。

背景技术

在电子工业行业中，电子装置之间以及电子装置内部的各电路模块之间均需要进行数据交互，则需要将不同的电子装置或电路模块通过接口以及延长线进行连接。例如，在计算机的主机中常常会看到多个设置有电路的电路板通过接口以及排线进行连接。然而，在实际使用中，自一个电路板的接口热插拔另外的电路板时，电路板常常出现被烧毁的现象，从而影响电子装置的使用寿命。

发明内容

为解决现有技术中电子装置在热插拔时存在被烧毁的问题，现提供一种减小电子装置中自接口接收信号的电路被烧毁的几率的接口。并进一步提供一种具有该接口的电子装置及其保护方法。

一种接口，该接口包括有接地输入引脚、电源输入引脚以及多个数据引脚，该接口用于传输信号至应用电路中，该接地输入引脚用于接收接地信号，该电源输入引脚用于接收电源信号，该接口还包括一保护电路，该保护电路用于保护该应用电路，该保护电路包括侦测端、第二电源信号输入端以及电源信号输出端，该侦测端用于侦测接地输入引脚的状态，该第二电源信号输入端用于接收该电源输入引脚的该电源信号，该电源信号输出端用于输出该电源信号至该应用电路，若该侦测端侦测到该接地输入引脚接收到接地信号，该保护电路导通，该电源信号输出端将第二电源信号输入端接收到的该电源信号进行输出；若该侦测端侦测到该接地输入引脚没有接收到该接地信号，该保护电路断开，该电源信号输出端停止输出该电源信号。

一种电子装置，包括接口、应用电路以及保护电路，该应用电路自该接口接收信号，该保护电路用于保护该应用电路，该接口包括第一电源信号接收端、接地信号输入端、数据信号输入端、接地信号输出端以及数据信号输出端，该第一电源信号接收端用于接收电源信号，该接地信号输入端用于接收接地信号，该数据信号输入端用于接收数据信号，该接地信号输出端和数据信号输出端分别用于输出接地信号与数据信号至该应用电路，该保护电路包括侦测端、第二电源信号输入端以及电源信号输出端，该侦测端用于侦测该接地信号输入端的状态，该第二电源信号输入端连接至该第一电源电源信号输入端，该电源信号输出端用于输出该电源信号至该应用电路，若该侦测端侦测到该接地信号输入端接收到接地信号，该保护电路导通，该电源信号输出端将第二电源信号输入端接收到的该电源信号进行输出；若该侦测端侦测到该接地信号输入端没有接收到该接地信号，该保护电路断开，该电源信号输出端停止输出该电源信号。

一种电子装置的保护方法，其包括以下步骤：

侦测步骤：侦测第二接口中接地信号输入端是否输入接地信号，若是，执行下一步骤，若否，控制该保护电路停止输出电源信号；及

输出步骤：将第一电源信号输入端接收的电源信号通过保护电路进行输出。

相较于现有技术，本发明中接口通过在电源信号输入端与接地信号输入端之间设置一保护电路，从而在接口中的接地输入引脚未输入接地信号之前，并未将电源信号输入端的电压信号输出至与接口连接电路中，从而有效降低了由于接地信号输入端未接收到接地信号而将电源信号输出至电路从而致使电路被烧毁的几率，以对自接口接收信号的电路及其电子装置进行保护。

附图说明

图1为本发明一实施方式的电子装置可热插拔地连接一供电装置。

图2为本发明保护电路的结构示意图。

图3为本发明一实施方式中第二接口与保护电路的电路结构示意图。

图4为本发明一实施方式中第一电子装置以及第一接口的电路结构示意图。

图5为本发明一实施方式中第二接口与第一接口连接示意图。

图6为本发明一实施方式中电子装置保护方法流程图。

主要元件符号说明

第一电子装置　　　　　　　　100

第一接口　　　　　　　　　　110

接地输出引脚　　　　　　　　111、

数据引脚　　　　　　　　　　115、215

时钟信号引脚　　　　　　　　117、217

电源输出引脚　　　　　　　　113

第一电路　　　　　　　　　　150

第二电子装置　　　　　　　　200

第二接口　　　　　　　　　　210

接地输入引脚　　　　　　　　211

第一电源信号输入端　　　　　212

电源输入引脚　　　　　　　　213

接地信号输入端　　　　　　　214

数据信号输入端　　　　　　　216

数据信号输出端　　　　　　　218

接地信号输出端　　　　　　　219

保护电路　　　　　　　　　　230

分压单元　　　　　　　　　　231

上拉电阻　　　　　　　　　　233

开关单元　　　　　　　　　　235

第二电路　　　　　　　　　　250

排线　　　　　　　　　　　　300

侦测端　　　　　　　　　　　230a

第二电源信号输入端　　　　　230b

电源信号输出端　　　　　　　230c

第一传导极　　　　　　　　　235a

控制极　　　　　　　　　　　235b

第二传导极　　　　　　　　　235c

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

一般来说，具有电路的不同装置之间均通过接口连接。例如，第一电子装置的第一接口与第二电子装置的第二接口分别对应设置有多个引脚，其用于传输该第一电子装置及第二电子装置上的电路需要交换的数据信号、同步时钟、接地信号以及其它信号等。当该第一电子装置与第二电子装置电性连接时，该第一电子装置通过该第一接口和第二接口向该第二电子装置提供其电路工作时所需要的电压以及形成回路接地信号。故，第一电子装置可视为提供电压信号的供电装置，第二电子装置可视为接收该电压信号的受电装置。然而，通过研究发现，在自供电装置上反复热插拔该受电装置时，并不能保证该第二接口上的全部引脚同时与该第一接口上对应的引脚可靠的连接或断开，需要说明的是，此处所述的可靠连接或断开为引脚之间稳定的连接或断开。比如，在自该第一接口上拔除该受电装置时，很可能出现该第二接口上用于接收到该供电装置提供的接地信号的接地引脚先行与该第一接口的接地引脚断开，而此时其他的引脚，例如电源引脚，却还保持电性连接的状态。在这种情况下，该电源信号并没有通过接地引脚形成电路正常的回路，则该受电装置中的电路极易出现被烧毁的情况。换句话说，第二接口中的电源引脚在断开之前，即第二接口中的电源引脚在没有接收到电源信号之前，需要保证接地引脚可靠的接地，否则电子装置就较为容易被烧毁。从而发现了电子装置被烧毁的主要原因。

请参阅图1，本发明一实施方式的第二电子装置200可热插拔地连接一第一电子装置100。该第二电子装置200可以是设置有第二电路250的电路板，也可以是独立的电子装置，该第一电子装置100可以是能够输出电源信号、接地信号、数据信号以及其它信号的具有第一电路150的电路板。该第一电子装置100包括第一电路150及与该第一电路150电性连接的第一接口110。该第二电子装置200包括与第一接口110相对应的第二接口210、第二电路250及连接于第二接口210及第二电路250之间的保护电路230。该第二电路250可以是应用于驱动显示、数据处理或者存储等的电路。

当第二电子装置200的第二接口210与第一电子装置100的第一接口110连接时，第一电子装置100的第一电路150输出电源信号VCC及接地信号GND，该接地信号GND通过第一接口110及第二接口210相应的引脚传输至第二电子装置200，该电源信号VCC及接地信号GND通过第一接口110及第二接口210相应的引脚传输至该保护电路230。保护电路230在该接地信号GND的控制下将电源信号VCC输出至第二电路250。

优选地，该第二接口210包括第一电源信号输入端212、接地信号输入端214以及数据信号输入端216。该第一电源信号输入端212用于接收来自第二接口210的该电源信号，该接地信号输入端214用于接收来自第二接口210的该接地信号GND，该数据信号输入端216用于接收来自第二接口210的该数据信号。进一步，该第二接口还包括一数据信号输出端218和接地信号输出端219，其分别将该数据信号Data、接地信号GND输出至第二电路250。

优选地，该保护电路230包括一侦测端230a、一第二电源信号输入端230b以及一电源信号输出端230c。该第二电源信号输入端230b用于接收该第一电源信号输入端212的该电源信号VCC，该侦测端230a用于侦测该第二接口210的接地信号输入端214是否接收该接地信号GND。该电源信号输出端230c用于输出该电源信号VCC至第二电路250。保护电路230工作时，当侦测端230a没有侦测到接地信号输入端214输入接地信号GND，保护电路230处于断开状态，电源信号输出端230c不输出电源信号。当侦测端230a侦测到接地信号输入端214输入接地信号GND，则保护电路230处于导通状态并将接收到的电源信号VCC通过电源信号输出端230c输出至第二电路250。

请参阅图2，其为本发明一实施方式中保护电路的结构示意图。保护电路230进一步包括一分压单元231、一上拉电阻233以及一开关单元235。开关单元235包括第一传导极235a、控制极235b以及第二传导极235c。该第一传导极235a和上拉电阻233的一端同时连接于保护电路230的第二电源信号输入端230b以接收第二接口210中的电源信号VCC。该分压单元231连接于该上拉电阻233的另一端和保护电路230的侦测端230a之间。开关单元235的控制极235b连接于分压单元231与上拉电阻233之间，并且该控制极235b受控于该分压单元231以及上拉电阻233的电压。开关单元235的第二传导极235c用于输出第一传导极235a的电源信号VCC至第二电路250。其中，分压单元231可以为电阻分压元件，开关单元235可以为一场效应管，该场效应管的栅极作为控制极235b，该场效应管的源极作为第一传导极235a，以及该场效应管的漏极作为第二传导极，本发明电子装置的其它实施方式中，该开关单元235可以有多种变更，并不以此为限。

请参阅图3，其为本发明一实施方式中第二接口210与保护电路250的电路结构示意图。第二接口210包括多个引脚，其用于输入/输出第一电子装置100中第一电路150的数据信号、时钟信号、接地信号以及其他信号。其中，该多个引脚包括接地输入引脚211、电源输入引脚213、若干数据引脚215、时钟信号引脚217以及其他辅助引脚（未示出）。其中，接地输入引脚211对应该接地信号输入端214，并且用于接收接地信号GND；电源输入引脚213对应该第一电源信号输入端212，并且用于接收电源信号VCC；数据引脚215对应该数据信号输入端216，并且用于接收数据信号Data，时钟信号引脚217用于接收第二电路250工作的时钟信号CLK。

在本实施方式中，保护电路230的开关单元235为P沟道场效应管（PMOS管）Q1，上拉电阻233为电阻R1，以及分压单元231为电阻R2。场效应管Q1的栅极作为控制极235b，控制极235b通过电阻R1连接至电源输入引脚213；场效应管Q1的源极作为第一传导极235a，直接连接至电源输入引脚213；场效应管Q1的漏极作为第二传导极235c，输出电源信号VCC。另外，第二接口210的接地输入引脚211通过分压电阻R2连接至场效应管Q1的栅极控制极b。

在本实施方式中，第二接口210包括有22个引脚，并且第二接口210中包括两个电源输入引脚213，其中一电源引脚电连接至另一电源引脚，并且同时接收电源信号VCC。在本发明电子装置的其它实施方式中，扩展接口还包括另外两个接地输入引脚（未示出），其用于将第二接口210所感应的静电释放至大地，从而对第二电子装置200中的第二电路250进行保护。

请参阅图4，其为本发明一实施方式中第一电子装置100以及第一接口110的电路结构示意图。第一接口110包括与第二接口210相对应的多个引脚。对应第二接口210的接地输入引脚211，第一接口110中设置有接地输出引脚111，第一电子装置100中的接地信号GND通过接地输出引脚111进行输出。对应第二接口210中的电源输入引脚213，第一接口110设置有电源输出引脚113，第一电子装置100的电源信号通过电源输出引脚113进行输出。对应第二接口210中的数据引脚215、时钟信号引脚217，第一接口110设置有数据引脚115、时钟信号引脚117，其分别用于输出第一电子装置100中第一电路150的数据信号Data以及时钟信号CLK。另外，第一接口110还包括其它辅助引脚（未示出），其用于对应第二接口210中的辅助引脚。在本实施方式中，第一接口110也对应包括有22个引脚，并且其包括有相互两个电连接的电源输出引脚113同时输出电源信号VCC，第一接口110还对应包括两外两个接地输出引脚（未示出），其也用于输出接地信号。

请参阅图5，其为本发明一实施方式中第二接口210与第一接口110连接示意图。当第二电子装置200需要连接至第一电子装置100，即第二接口210与第一接口110连接时，若在接地输入引脚211连接至接地输出引脚111之前，电源输入引脚213已经接入电源输出引脚113，即电源输入引脚213接收到电源信号VCC。第二接口210的接地输入引脚211由于未接收到接地信号GND，接地输入引脚211处于悬空状态，对应地，分压电阻R2也相应地并未自电源输入引脚213上分取电压，从而电源输入引脚213接收到的电源信号VCC通过电阻R1输出至开关单元235的控制极235b，即场效应管Q1的栅极，同时，该开关单元235的第一传导极235a也接收到电源信号VCC，即该电源信号VCC也输出至场效应管Q1的源极，由此，场效应管Q1截止，保护电路230处于断开状态，场效应管Q的漏极并不输出电源信号，即保护电路230的电压信号输出端230c并不输出电源信号VCC至第二电路250，从而对第二电子装置200中第二电路250进行保护。

接着，若接地输出引脚111可靠连接至接地输入引脚211，即接地输入引脚211输入接地信号GND后，电源输入引脚213通过电阻R1、R2以及接地输入引脚211形成一导通回路，从而开关单元235的控制极235b的电压、即场效应Q1栅极的电压为电阻R2上自电源输入引脚213所获取的分压：VCC*(R2/(R1+R2))，而开关单元235的第一传导极235a的电压、即场效应管Q1源极的电压为电源输入引脚213的电压：VCC。此时，对于场效应管Q1而言，其栅极电压小于源极电压，则场效应管Q1导通，即保护电路230处于导通状态，从而场效应管Q1的漏极将源极端电压进行输出，即开关单元235的第二传导极235c将第一传导极235a的电源信号VCC进行输出。

若接地输出引脚111先行连接至接地输入引脚211，然后电源输出引脚113再连接至电源输入引脚213时，场效应管Q1导通，电源信号VCC自场效应管Q1的源极至漏极进行输出，换句话说，保护电路230处于导通状态，电源输入引脚213接收到的电源信号VCC则通过开关单元235中的第二传导极235c安全地输出至第二电路250。

反之，将第二接口210自第一接口110上移除时，若接地输入引脚211首先被移除，则保护电路230处于断开状态，场效应管Q1的漏极停止输出电源信号VCC。

在本实施方式中，第一接口110通过排线300进行延长并且与第二接口210进行连接。在本发明其它实施方式中，第一接口110也可以直接与第二接口210进行连接，并不以此为限。

在本发明接口的其它实施方式中，第二电子装置200还包括二极管D1，二极管D1的阴极电连接至接地输入引脚211与电阻R2，且二极管D1的阳极电连接至第二电路250的接地端。当第二电路250的接地电压大于第二接口中接地输入引脚211的接地电压时，即第二电路250的接地电压产生正向漂移时，则二极管D1导通，从第二电路250中接地端的电压通过接地输入引脚211进行释放，以保证第二电路250准确地进行工作。

请参阅图6，其为本发明一实施方式中电子装置保护方法流程图。该第二电子装置200包括第二接口210、保护电路230以及第二电路250，第二接口210包括有多个引脚，该多个引脚至少包括接地输入引脚211、电源输入引脚213、若干数据引脚215、时钟信号引脚217以及其它辅助引脚，第二电路250通过第二接口210接收电源信号、数据信号、时钟信号等，接地输入引脚211用于接收接地信号GND，该电源输入引脚213用于接收电源信号VCC，数据引脚215、时钟信号引脚217分别用于接收数据信号Data以及时钟信号CLK。其中，该接地输入引脚211对应接地信号输入端214，该电源输入引脚213对应第一电源信号输入端212，该数据引脚215对应数据信号输入端216。

保护电路230用于保护第二电路250安全地自第二接口210处接收信号，防止第二电路250被烧毁。保护电路230设置有一侦测端230a、第二电源信号输入端230b以及电源信号输出端230c，侦测端230a用于侦测第二接口210中接地信号输入端214、即接地输入引脚211是否输入接地信号GND，第二电源信号输入端230b用于接收第一电源信号输入端212、即电源输入引脚213的电源信号VCC，电源信号输出端230c则对应输出电源信号VCC至第二电路250。当侦测端230a侦测到接地输入引脚211没有输入接地信号GND，保护电路230处于断开状态，电源信号输出端230c并不将第二电源信号输入端230b接收到的电源信号VCC输出；当侦测端230a侦测到接地输入引脚211输入接地信号GND，保护电路230处于导通状态，电源信号输出端230c将第二电源信号输入端230b接收到的电源信号VCC输出至第二电路250。

电子装置200的保护方法步骤如下：

S10，侦测步骤，侦测第二接口210中接地信号输入端是否输入接地信号，若是，执行下一步骤，若否，控制该保护电路停止输出电源信号。该步骤是由保护电路230来执行的。

具体地，若保护电路230的侦测端230a侦测到接地输入引脚211输入接地信号GND，则保护电路230处于导通状态；若侦测端230a侦测到接地输入引脚211没有输入接地信号GND，则保护电路230处于断开状态。

更具体地，保护电路230包括有分压单元231、上拉电阻233以及开关单元235，开关单元235进一步包括一控制极235b、第一传导极235a以及第二传导极235c，第一传导极235a与上拉电阻233一端同时连接至电源输入引脚213，以接收电压输入引脚的电源信号VCC。分压单元231连接于上拉电阻233的另一端与接地输入引脚211之间，并且控制极235b将分压单元231以及上拉电阻233的电压作为其控制电压，第二传导极235c在开关单元235导通时将第一传导极235a输入的电压信号输出至第二电路250。若接地输入引脚211输入接地信号GND，则接地输入引脚211、分压单元231、上拉电阻233与电源输入引脚213形成一回路。若接地输入引脚211没有接收到接地信号GND，因此接地输入引脚211处于悬空状态，对应地，分压单元231、上拉电阻233以及电源输入引脚213未形成回路，从而开关单元235的控制极235b无法获取开启电压，开关单元235处于断开状态，因此，开关单元235无法将其第一传导极235a所接收的电压信号自第二传导极235c进行输出，从而对第二电路250进行保护。

S20，输出步骤：将第二接口中第一电源信号输入端接收的电源信号通过保护电路进行输出。该步骤也是由保护电路230执行实现的。

具体地，当第一电源信号输入端212、即电源输入引脚213接收到电源信号VCC时，电源输入引脚213的电源信号VCC在分压单元231、电阻R1以及接地输入引脚211形成的回路进行分压，则开关单元235的控制极235b获取电源信号VCC在分压单元231对电源信号VCC的分压，从而使得开关单元235导通，从而第一传导极235a接收的电源输入引脚213的电源信号VCC自第二传导极235c输出至第二电路250，从而第二电路250安全地自第二接口210接收信号从而有效地防止其在热插拔时被烧坏。

Claims (15)

1.一种接口，该接口包括有接地输入引脚、电源输入引脚以及多个数据引脚，该接口用于传输信号至应用电路中，该接地输入引脚用于接收接地信号，该电源输入引脚用于接收电源信号，其特征在于，该接口还包括一保护电路，该保护电路用于保护该应用电路，该保护电路包括侦测端、第二电源信号输入端以及电源信号输出端，该侦测端用于侦测接地输入引脚的状态，该第二电源信号输入端用于接收该电源输入引脚的该电源信号，该电源信号输出端用于输出该电源信号至该应用电路，若该侦测端侦测到该接地输入引脚接收到接地信号，该保护电路导通，该电源信号输出端将第二电源信号输入端接收到的该电源信号进行输出；若该侦测端侦测到该接地输入引脚没有接收到该接地信号，该保护电路断开，该电源信号输出端停止输出该电源信号。

2.根据权利要求1所述的接口，其特征在于，该保护电路包括分压单元、上拉电阻与开关单元，该分压单元与该上拉电阻依序串联于该接地输入引脚与电源输入引脚之间，该开关单元包括控制极、第一传导极和第二传导极，该第一传导极与第二传导极串联与该第二电源信号输入端与电源信号输出端之间，该控制极连接于该分压单元与上拉电阻之间。

3.根据权利要求2所述的接口，其特征在于，该开关单元为P沟道场效应管。

4.根据权利要求3所述的接口，其特征在于，该P沟道场效应管的栅极作为控制极，其源极作为第一传导极，其漏极作为第二传导极。

5.根据权利要求1所述的接口，其特征在于，该接口还包括两外两个接地引脚，其用于释放该负载电路中产生的静电。

6.一种电子装置，包括接口、应用电路以及保护电路，该应用电路自该接口接收信号，该保护电路用于保护该应用电路，该接口包括第一电源信号接收端、接地信号输入端、数据信号输入端、接地信号输出端以及数据信号输出端，该第一电源信号接收端用于接收电源信号，该接地信号输入端用于接收接地信号，该数据信号输入端用于接收数据信号，该接地信号输出端和数据信号输出端分别用于输出接地信号与数据信号至该应用电路，其特征在于，该保护电路包括侦测端、第二电源信号输入端以及电源信号输出端，该侦测端用于侦测该接地信号输入端的状态，该第二电源信号输入端连接至该第一电源电源信号输入端，该电源信号输出端用于输出该电源信号至该应用电路，若该侦测端侦测到该接地信号输入端接收到接地信号，该保护电路导通，该电源信号输出端将第二电源信号输入端接收到的该电源信号进行输出；若该侦测端侦测到该接地信号输入端没有接收到该接地信号，该保护电路断开，该电源信号输出端停止输出该电源信号。

7.根据权利要求6所述的电子装置，其特征在于，该保护电路包括分压单元、上拉电阻与开关单元，该分压单元与该上拉电阻依序串联于该接地信号输入端与第二电源信号输入端之间，该开关单元包括控制极、第一传导极和第二传导极，该第一传导极与第二传导极串联与该输出端与输出端之间，该控制极连接于该分压单元与上拉电阻之间。

8.根据权利要求7所述的电子装置，其特征在于，该开关单元为P沟道场效应管。

9.根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于，该P沟道场效应管的栅极作为控制极，其源极作为第一传导极，其漏极作为第二传导极。

10.据权利要求6所述的电子装置，其特征在于，该电子装置还包括二极管，该二极管的阴极电连接于该接地信号输入端，该二极管的阳极电连接于该应用电路的接地端。

11.一种如权利要求6所述的电子装置的保护方法，其特征在于：

侦测步骤：侦测第二接口中接地信号输入端是否输入接地信号，若是，执行下一步骤，若否，控制该保护电路停止输出电源信号；及

输出步骤：将第二接口中第一电源信号输入端接收的电源信号通过保护电路进行输出。

12.根据权利要求11所述的接口的保护方法，其特征在于，所述的侦测步骤中，若侦测到该接地信号输入端接收到接地信号，该保护电路导通并且自其电源信号输出端将该电源信号进行输出；若侦测到该接地输入引脚没有接收到该接地信号，该保护电路断开并且该电源信号输出端停止输出该电源信号。

13.根据权利要求11所述的电子装置的保护方法，其特征在于，所述输出步骤中，若第一电源信号输入端接收到该电源信号，则该保护电路通过其电源信号输出端将其该电源信号进行输出。

14.根据权利要求11所述的电子装置的保护方法，其特征在于，其还包括一静电释放步骤，若在接地信号输入端接收到接地信号之前，该接口中另外的接地端接收到接地信号后，则该应用电路中的静电通过该另外的接地端进行释放。

15.根据权利要求11所述的电子装置的保护方法，其特征在于，其还包括一接地电压释放的步骤，若该应用电路中的接地电压产生正向漂移时，通过一正向连接于该电路中的接地端与接地信号输入端之间的二极管进行释放。

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