CN109348344B - 静电防护结构、耳机转接器及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种静电防护结构、耳机转接器及电子设备，该静电防护结构包括：音频母座，配置为与耳机插接；电连接器，配置为与电子设备的音频输入/输出接口连接；静电防护触发电路，串联设置于音频母座与电连接器之间；配置为在音频母座有静电干扰信号输入时，对静电干扰信号进行吸收，并断开音频母座和电连接器的电连接。本发明可以有效的保护音频母座及后级电路模块，从而提高耳机转接器或者电子设备的使用寿命。

Description

静电防护结构、耳机转接器及电子设备

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，特别涉及一种静电防护结构、耳机转接器及电子设备。

背景技术

在电子设备或者耳机转接器中，由于音频母座的结构和使用限制，金属部分可能需要外露接触，由此也就容易因为接触、摩擦、电子设备的辐射而产生静电干扰。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种静电防护结构及电子设备，旨在防止静电干扰损坏耳机座，提高耳机转接结构的使用寿命。

为实现上述目的，本发明提出一种静电防护结构，应用于连接电子设备的音频输入/输出接口和耳机，所述静电防护结构包括：

音频母座，配置为与所述耳机插接；

电连接器，配置为与所述电子设备的音频输入/输出接口连接；

静电防护触发电路，串联设置于所述音频母座与所述电连接器之间；配置为在所述音频母座有静电干扰信号输入时，对所述静电干扰信号进行吸收，并断开所述音频母座和所述电连接器的电连接。

可选地，所述音频母座包括耳机插孔、设置在所述耳机插孔内的左声道脚及右声道脚，所述静电防护触发电路的数量与所述左声道脚及所述右声道脚对应，且分别为第一静电防护触发电路及第二静电防护触发电路，所述第一静电防护触发电路及所述第二静电防护触发电路与所述左声道脚及所述右声道脚一一对应连接。

可选地，所述音频母座还包括在所述耳机插孔内设置的麦克风接入脚，所述静电防护结构还包括第三静电防护触发电路，所述静电防护触发电路串联设置于所述麦克风接入脚与所述电连接座之间。

可选地，每一所述静电防护触发电路包括第一电子开关及第一静电防护二极管，所述第一电子开关的受控端、第一输入/输出端与所述第一静电防护二极管的阴极及所述音频母座互连，所述第一电子开关的第二输入/输出端与所述电连接器连接；所述第一静电防护二极管的阳极接地；

所述第一静电防护二极管，配置为对所述静电干扰信号进行吸收及钳位，并触发所述第一电子开关断开所述音频母座和所述电连接器的电连接。

可选地，每一所述静电防护触发电路包括一单向导通元件，所述单向导通元件串联设置于所述音频母座与所述电连接器之间。

可选地，所述静电防护结构还包括音频信号处理电路，所述音频信号处理电路的第一输入/输出端与所述耳机座连接，所述音频信号处理电路的第二输入/输出端与所述电连接器连接。

可选地，所述音频信号处理电路包括主控制器及编译码器，所述主控制器的输入/输出端为所述音频信号处理电路的第一输入/输出端，所述主控制器还与所述编译码器连接，所述编译码器的输入/输出端为所述音频信号处理电路的第二输入/输出端。

可选地，所述电连接器为USB-type C接口；或者，所述电连接器为I2C通讯接口。

可选地，所述音频母座为3.5mm音频母座。

本发明还提出一种耳机转接器，所述耳机转接器包括如上所述的静电防护结构。

本发明还提出一种电子设备，所述电子设备包括音频输入/输出接口及如上所述的静电防护结构，所述音频输入/输出接口与所述静电防护结构连接。

本发明通过设置音频母座、电连接器，以及静电防护触发电路，将静电防护触发电路串联设置电连接器及音频母座之间，以实现电子设备与耳机的电连接。在电子设备工作时，电子设备输出的音频信号经电连接器、静电防护触发单路及音频母座传输至耳机，从而实现音频信号的播放；或者耳机接收用户发出的语音信号并转换为音频信号而经音频母座、静电防护触发单路及电连接器输出至电子设备，从而实现语音信号的录入。当有静电信号在音频母座产生，并形成为静电干扰信号时，静电防护触发单路对静电干扰信号进行吸收，并断开音频母座和所述电连接器的电连接。从而可以防止静电干扰信号沿着音频母座及后级电路模块流入至耳机转接器或者电子设备中，而损坏耳机转接器或者电子设备中的电子元件，导致电子设备无法正常工作。本发明可以有效的保护音频母座及后级电路模块，从而提高耳机转接器或者电子设备的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明静电防护结构一实施例的功能模块示意图；

图2为图1中静电防护结构一实施例的电路结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	音频母座	42	编译码器
20	电连接器	100	耳机
				30	电防护触发电路	200	电子设备
31	主控制器	R	右声道脚
				32	第一静电防护二极管	L	左声道脚
40	音频信号处理电路	MIC	麦克风接入脚
				41	主控制器

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种静电防护结构，应用于连接电子设备200的音频输入/输出接口和耳机100，该静电防护结构可设置于手机、平板电脑等电子设备200中，或者设置为独立的转接件来连接电子设备200及耳机100，此处并不限制。

参照图1及图2，在本发明一实施例中，该静电防护结构包括：

音频母座10，配置为与所述耳机100插接；

电连接器20，配置为与所述电子设备200的音频输入/输出接口连接；

静电防护触发电路30，串联设置于所述音频母座10与所述电连接器20之间；配置为在所述音频母座10有静电干扰信号输入时，对所述静电干扰信号进行吸收，并断开所述音频母座10和所述电连接器20的电连接。

随着USB-type C接口的逐渐普及，市面上很多电子设备200，例如数字电视、手机、平板电脑等都开始取消传统的耳机插座(也即音频母座)，通过USB-type C接口插接Type C耳机100来实现耳机100的有线连接。或者通过耳机转接器来连接设置有USB-type C接口的电子设备200与传统的耳机100，这样用户无需购买两副耳机100，通过一个耳机转接器和一副耳机100，即可同时适配使用USB-type C接口的电子设备200以及传统的设置耳机插座的电子设备200。本实施例中，音频母座10用于供耳机100***，以连接耳机100；电连接器20可以根据静电防护结构的设置形式进行设置，例如在作为转接件时，电连接器20可以是USB-type C接口，从而连接使用USB-type C接口的电子设备200。或者设置为Mini USB接口，从而连接使用Mini USB接口的电子设备200。而静电防护结构设置于电子设备200中时，此时电子设备200设置的传统耳机插座连接耳机100，电连接器20则可以是通讯接口，或者音频接口，例如I2C通讯接口来实现电子设备200中的音频模块与耳机插座的通讯连接。

然而，在电子设备200或者耳机转接器中，由于音频母座10的结构和使用限制，金属部分可能需要外露接触，由此也就容易因为接触、摩擦、电子设备200的辐射而产生静电干扰。而静电由于其具有长时间积聚、高电压、低电量、小电流和作用时间短的特点，也即静电一旦在音频母座10上产生，极有可能在短时间内烧毁音频母座10，甚至沿着音频母座10及后级电路模块流入至耳机转接器或者电子设备200中，而损坏耳机转接器或者电子设备200中的电子元件，导致电子设备200无法正常工作。

为了解决上述问题，本发明通过设置音频母座10、电连接器20，以及静电防护触发电路30，将静电防护触发电路30串联设置电连接器20及音频母座10之间，以实现电子设备200与耳机100的电连接。在电子设备200工作时，电子设备200输出的音频信号经电连接器20、静电防护触发单路及音频母座10传输至耳机100，从而实现音频信号的播放；或者耳机100接收用户发出的语音信号并转换为音频信号而经音频母座10、静电防护触发单路及电连接器20输出至电子设备200，从而实现语音信号的录入。当有静电信号在音频母座10产生，并形成为静电干扰信号时，静电防护触发单路对静电干扰信号进行吸收，并断开音频母座10和所述电连接器20的电连接。从而可以防止静电干扰信号沿着音频母座10及后级电路模块流入至耳机转接器或者电子设备200中，而损坏耳机转接器或者电子设备200中的电子元件，导致电子设备200无法正常工作。本发明可以有效的保护音频母座10及后级电路模块，从而提高耳机转接器或者电子设备200的使用寿命。

参照图1及图2，在一实施例中，所述音频母座10包括耳机插孔(图未示出)、设置在所述耳机插孔内的左声道脚L及右声道脚R，所述静电防护触发电路30的数量与所述左声道脚L及所述右声道脚R对应，且分别为第一静电防护触发电路30及第二静电防护触发电路30，所述第一静电防护触发电路30及所述第二静电防护触发电路30与所述左声道脚L及所述右声道脚R一一对应连接。

所述音频母座10还包括在所述耳机插孔内设置的麦克风接入脚MIC，所述静电防护结构还包括第三静电防护触发电路30，所述静电防护触发电路30串联设置于所述麦克风接入脚MIC与所述电连接座之间。

可以理解的是，耳机100作为一种通用部品，根据有无麦克风可以分为国际标准CITA标准的四段式耳机100和三段式的TRS耳机100，国际标准CITA标准的四段式耳机100(对应音频母座10由内至外)从上至下依次是左声道、右声道、接地、麦克风。三段式的TRS耳机100从上至下(对应音频母座10由内至外)依次是左声道、右声道、接地。当然在一些实施例中，耳机100由上至下也可以配置为，接地、声道、右声道、麦克风。

对应的，在音频母座10中，音频母座10设置有耳机插孔(图未示出)、设置在所述耳机插孔内的接地脚GND、左声道脚L、右声道脚R及麦克风接入脚MIC(适配三段式耳机100的音频母座10可以不设置该引脚)。左声道脚L、右声道脚R麦克风接入脚MIC具有弹性，在所述耳机100***所述耳机插孔时，所述左声道脚L受所述耳机100推动；在所述耳机100从耳机插孔拔出时，所述左声道脚L、右声道脚R麦克风接入脚MIC具有弹性弹性恢复。

在一些实施例中，音频母座10上还可以预留耳机插座检测脚(图未标示)，以检测耳机100的插拔，例如，耳机插座检测脚可以配置为与音频母座10的接地脚GND相邻，耳机100***时，耳机100的金属外壳会将耳机插座检测脚与接地脚GND短接。耳机插座检测脚的输出端与可以与电子设备200的主控制器41的检测脚电连接，当检测到有耳机100***时，主控制器41的检测脚的电平被拉低，从而控制电子设备200的扬声器中断的音频信号输出，并控制音频母座10输出音频信号。当检测到耳机100未***或拔出音频母座10时，主控制器41的检测脚的电平被拉高，从而控制扬声器输出音频信号，从而实现音频的外放。

本实施例中，对应各左声道脚L、右声道脚R及麦克风接入脚MIC均设置一静电防护触发电路30，对应的静电防护触发电路30可以在左声道脚L、右声道脚R及麦克风接入脚MIC上有静电干扰信号产生时，对该静电干扰信号进行吸收，并断开音频母座10中左声道脚L、右声道脚R及麦克风接入脚MIC和电连接器20的电连接。从而可以防止静电干扰信号沿着左声道脚L、右声道脚R或者麦克风接入脚MIC，以及后级电路模块流入至耳机转接器或者电子设备200中。

参照图1及图2，在一实施例中，每一所述静电防护触发电路30包括第一电子开关31及第一静电防护二极管32，所述第一电子开关31的受控端、第一输入/输出端与所述第一静电防护二极管32的阴极及所述音频母座10互连，所述第一电子开关31的第二输入/输出端与所述电连接器20连接；所述第一静电防护二极管32的阳极接地；

所述第一静电防护二极管32，配置为对所述静电干扰信号进行吸收及钳位，并触发所述第一电子开关31断开所述音频母座10和所述电连接器20的电连接。

本实施例中，第一静电防护二极管32可以采用静电二极管ESD来实现，或者采用瞬态抑制二极管来实现，本实施例可选采用静电二极管ESD实现，且数量设置为三个，三个第一静电防护二极管分别与左声道脚L、右声道脚R或者麦克风接入脚MIC连接。第一电子开关31的数量可以设置为

第一静电防护二极管32用于在左声道脚L、右声道脚R或者麦克风接入脚MIC上有静电干扰信号产生时，对该静电干扰信号进行吸收，并将该静电干扰信号进行钳位，例如可以将第一电子开关31受控端的电压钳位在3.3V或者5V等，从而可以避免输出至第一电子开关31的静电干扰信号的电压过大而损坏第一电子开关31。第一电子开关31可以是三极管、MOS管等开关管，也可以是模拟开关，本实施例可选为模拟开关，第一电子开关31在正常工作时，处于打开状态，而在左声道脚L、右声道脚R或者麦克风接入脚MIC上有静电干扰信号产生时，基于该静电干扰信号的触发而断开音频母座10中左声道脚L、右声道脚R及麦克风接入脚MIC和电连接器20的电连接。

上述实施例中，第一电子开关31可以设置为低电平导通，高电平关断，也即在电子设备200工作而输出音频信号，或者耳机100的麦克风输入语音信号时，第一电子开关31的受控端的电平为低电平而使第一电子开关31导通，而在高电平的电磁干扰信号输出至第一电子开关31的受控端时，第一电子开关31关断，从而断开音频母座10中左声道脚L、右声道脚R及麦克风接入脚MIC和电连接器20的电连接。

参照图1及图2，在一实施例中，每一所述静电防护触发电路30包括一单向导通元件(图未示出)，所述单向导通元件串联设置于所述音频母座10与所述电连接器20之间。

本实施例中，单向导通元件可以采用二极管、光耦等单向导通元件来实现，当然在其他实施例中，静电防护触发电路30还可以同时设置第一静电防护二极管32及模拟开关，本领域技术人员在实际应用静电防护触发电路30具体设置时，可以根据电路设置对电路元件进行排布及连接。

参照图1及图2，在一实施例中，所述静电防护结构还包括音频信号处理电路40，所述音频信号处理电路40的第一输入/输出端与所述静电防护触发电路30的第二输入/输出端连接，所述音频信号处理电路40的第二输入/输出端与所述电连接器20连接。

本实施例中，音频信号处理电路40可以将电连接器20接收到的数字的音频信号进行处理，以转换成模拟的音频信号，并对模拟的音频信号进行信号解码后输出经静电防护触发电路30输出至耳机插座，从而实现音频信号的传输。或者，在耳机100中的麦克风接收到语音信号并输出至耳机插座时，语音信号经静电防护触发电路30输出至音频信号处理电路40，音频信号处理电路40可以将模拟的语音信号进行信号编码及数据处理后输出至电连接器20，从而实现语音信号的传输。

参照图1及图2，在一实施例中，所述音频信号处理电路40包括主控制器41及编译码器42，所述主控制器41的输入/输出端为所述音频信号处理电路40的第一输入/输出端，所述主控制器41还与所述编译码器42连接，所述编译码器42的输入/输出端为所述音频信号处理电路40的第二输入/输出端。

本实施例中，主控制器41可以采用单片机、DSP等微处理器来实现，编译码器42可以采用将模拟数字转换(analog-to-digital conversion)和数字模拟转换(digital-to-analog conversion)功能结合的集成电路Codec来实现。数字音频数据经主控制器41进行数据处理，以转换为音频信号后，再经编译码器42对该音频信号进行解码，从而经静电防护触发电路30输出至耳机插座。耳机100输入的语音信号经静电防护触发电路30输出至变译码器，可以将模拟的语音信号进行处理，以转换成数字的语音信号，并对通过主控制器41进行信号处理后，转换成语音数据，以经电连接器20输出至电子设备200。

本发明还提出一种耳机转接器，所述耳机转接器包括如上所述的静电防护结构。该静电防护结构的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本发明耳机转接器中使用了上述静电防护结构，因此，本发明耳机转接器的实施例包括上述静电防护结构全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

本实施例中，耳机转接器可以包括线缆主体、USB-type C接口以及音频母座，线缆主体的一端设置连接USB-type C接口，所述线缆主体的另一端连接音频母座，USB-type C接口的用于连接手机、平板电脑、MP3、MP4等电子设备。通过耳机连接器，可以实现设置有USB-type C接口的电子设备与传统耳机之间的电连接。

本发明还提出一种电子设备，所述电子设备包括音频输入/输出接口及上所述的静电防护结构，所述音频输入/输出接口与所述静电防护结构连接。

该静电防护结构的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本发明电子设备中使用了上述静电防护结构，因此，本发明电子设备的实施例包括上述静电防护结构全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

本实施例中，电子设备可以是手机、电脑、平板电脑等，电子设备还设置有音频模块，音频模块经音频输入/输出接口与静电防护结构连接，以经静电防护结构输出音频信号至耳机。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种静电防护结构，应用于连接电子设备的音频输入/输出接口和耳机，其特征在于，所述静电防护结构包括：

音频母座，配置为与所述耳机插接，所述音频母座包括耳机插孔、设置在所述耳机插孔内的左声道脚及右声道脚；

电连接器，配置为与所述电子设备的音频输入/输出接口连接；

静电防护触发电路，串联设置于所述音频母座与所述电连接器之间；所述静电防护触发电路的数量与所述左声道脚及所述右声道脚对应，且分别为第一静电防护触发电路及第二静电防护触发电路，所述第一静电防护触发电路及所述第二静电防护触发电路与所述左声道脚及所述右声道脚一一对应连接；

每一所述静电防护触发电路包括第一电子开关及第一静电防护二极管，所述第一电子开关的受控端、第一输入/输出端与所述第一静电防护二极管的阴极及所述音频母座互连，所述第一电子开关的第二输入/输出端与所述电连接器连接；所述第一静电防护二极管的阳极接地；

所述第一静电防护二极管，配置为在所述音频母座有静电干扰信号输入时，对所述静电干扰信号进行吸收及钳位，并触发所述第一电子开关断开所述音频母座和所述电连接器的电连接。

2.如权利要求1所述的静电防护结构，其特征在于，所述音频母座还包括在所述耳机插孔内设置的麦克风接入脚，所述静电防护结构还包括第三静电防护触发电路，所述静电防护触发电路串联设置于所述麦克风接入脚与所述电连接座之间。

3.如权利要求1所述的静电防护结构，其特征在于，每一所述静电防护触发电路包括一单向导通元件，所述单向导通元件串联设置于所述音频母座与所述电连接器之间。

4.如权利要求1所述的静电防护结构，其特征在于，所述静电防护结构还包括音频信号处理电路，所述音频信号处理电路的第一输入/输出端与所述耳机座连接，所述音频信号处理电路的第二输入/输出端与所述电连接器连接。

5.如权利要求4所述的静电防护结构，其特征在于，所述音频信号处理电路包括主控制器及编译码器，所述主控制器的输入/输出端为所述音频信号处理电路的第一输入/输出端，所述主控制器还与所述编译码器连接，所述编译码器的输入/输出端为所述音频信号处理电路的第二输入/输出端。

6.如权利要求1至5任意一项所述的静电防护结构，其特征在于，所述电连接器为USB-type C接口；或者，所述电连接器为I2C通讯接口；

所述音频母座为3.5mm音频母座。

7.一种耳机转接器，其特征在于，所述耳机转接器包括如权利要求1至6任意一项所述的静电防护结构。

8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括音频输入/输出接口及如权利要求1至6任意一项所述的静电防护结构，所述音频输入/输出接口与所述静电防护结构连接。

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