CN112563832A - Usb接口的保护电路及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种USB接口的保护电路，属于电子电路领域。其中，USB接口具有接地触以及金属外壳，且USB接口的保护电路包括电源单元、电阻。电源单元的正极与电阻的一端连接，电源单元的负极与接地触点连接。电阻的另一端与金属外壳连接。本申请提供的USB接口的保护电路可解决防腐蚀的金属涂层磨损以及USB接口频繁的插拔动作导致USB接口继续发生腐蚀的问题，和USB接口中信号触点下电仍发生腐蚀的问题。
Description
技术领域
本申请属于电子电路领域，具体涉及一种USB接口的保护电路和一种电子设备。
背景技术
目前，越来越多的移动终端开始使用USB Type-C接口，USB Type-C接口所支持的电流也已经达到5A，甚至有厂商在开发支持6A或7A电流的USB Type-C接口。
由于USB Type-C接口通常是直接暴露在空气之中的，因此，USB Type-C接口存在直接进入腐蚀性液体的情况，或者存在USB Type-C接口中进入其他液体(例如湿润的空气)，空气中的碳、硫、氮氧化合物等溶入到该其他液体中形成腐蚀性液体的情况。这样，USBType-C接口因与腐蚀性液体的接触，其上金属信号触点原子的电子被腐蚀性液体中的正电荷离子夺取而变成正电荷离子，并与腐蚀性溶液中的负离子结合形成盐类，即USB Type-C接口发生腐蚀。在USB Type-C接口被腐蚀后，其表面的接触阻抗变大。而在USB Type-C接口所支持的电流越大时，USB Type-C接口流经电流时因发生腐蚀发热将更明显。这将会引起安全隐患，同时在USB Type-C接口为用电设备的情况下，用电设备的充电时间也会变长。
目前，为了避免USB Type-C接口发生腐蚀，通常采用如下两方式：
方式一：在USB Type-C接口中金属信号触点上加镀耐腐蚀的金属涂层。
方式二：在USB Type-C接口不工作时，控制USB Type-C接口中的信号触点下电。
但是，对于上述方式一，金属涂层也会被腐蚀性液体腐蚀，这仍会造成USB Type-C接口发生腐蚀。同时，由于USB Type-C接口的频繁插拔动作，金属涂层会被磨损，这仍会导致USB Type-C接口中的信号触点继续被暴露在空气中而发生腐蚀。
对于方式二，控制USB Type-C接口中的信号触点下电只是将原有的电化学腐蚀转换为化学腐蚀，即USB Type-C接口仍存在腐蚀发生。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种USB接口的保护电路，能够解决防腐蚀的金属涂层磨损以及USB接口频繁的插拔动作导致USB接口继续发生腐蚀的问题，和USB接口中信号触点下电仍发生腐蚀的问题。
为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提供了一种USB接口的保护电路，USB接口具有接地触点以及金属外壳，USB接口的保护电路包括：电源单元、电阻；
所述电源单元的正极与所述电阻的一端连接，所述电源单元的负极与所述接地触点连接；
所述电阻的另一端与所述金属外壳连接。
第二方面，本申请实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括如第一方面所述的USB接口的保护电路，以及USB接口。
在本申请实施例中，通过设置电源单元和电阻，并且电源单元的正极与电阻的一端连接，电源单元的负极与USB接口中的接地触点连接，以及电阻的另一端与USB接口的金属外壳连接，这样，在USB接口下电时，USB接口中的腐蚀性液体与电源单元101提供的电子结合，而USB接口中信号触点不参与化学反应，因此，USB接口不会被腐蚀。而在USB接口上电时，电源单元减缓了信号触点流向接地触点的电流，从而降低了信号触点作为阳极的得电子的能力，进而一定程度减缓信号触点的腐蚀。因此，本申请实施例提供的USB接口的保护电路，避免了防腐蚀的金属涂层磨损以及USB接口频繁的插拔动作导致USB接口继续发生腐蚀的问题。同时在信号触点下电的情况下，减缓了USB接口发生腐蚀的速率。另外，本申请实施例提供的USB接口的保护电路结构简单，这样使得本申请实施例提供的USB接口的保护电路的成本低，且易集成在USB接口中。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种USB接口的保护电路的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的一种USB接口的保护电路的等效电路结构示意图；
图3是本申请实施例提供的一种另USB接口的保护电路的等效电路结构示意图；
图4是本申请实施例提供的另一种USB接口的保护电路的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的USB接口的保护电路和电子设备进行详细地说明。
本申请实施例提供了一种USB接口的保护电路10，如图1所示，USB接口20具有接地触点201与金属外壳202，该USB接口的保护电路10包括电源单元101、电阻102。其中，电源单元101的正极与电阻102的一端连接，电源单元101的负极与接地触点201连接。电阻102的另一端与金属外壳202连接。
在本申请实施例中，电源单元101的电压通常为4v，且电源单元101通过电阻102向金属外壳202提供电流。其中，电阻102可避免电源单元101直接施加到金属外壳202上，导致流经金属外壳202的电流过大给用户造成伤害的可能性。另外，由于人体的安全电压为36v，因此，本申请实施例中所设置电源单元101并不会对用户造成伤害。
在本申请实施例中，USB接口20中包括接地触点201，以及至少一个信号触点203。在USB接口中***有其他设备的情况下，USB接口20中的信号触点203处于上电状态。对应的，在USB接口20中未***其他设备的情况下，USB接口20中的信号触点203处于下电状态。
在本申请实施例中，在USB接口20中的信号触点203处于下电状态，且USB接口20中存在有腐蚀性液体的情况下，本申请实施例提供的USB接口的保护电路10的电路等效图如图2所示。其中，由于信号触点203下电，信号触点203等效为通过一个等效电阻204连接在接地触点201，等效电阻204用于表示现有USB接口20中信号触点203的负载电路。
对应于图2，USB接口的保护电路10中电流的方向为：电源单元101正极、电阻102、金属外壳202、信号触点203、接地触点201、电源单元101负极。电子的移动方向与电流方向相反，具体如图2中虚线箭头所示：电源单元101负极、接地触点201、信号触点203、金属外壳202、电源单元101正极。在此基础上，由于电源单元101所提供的电子相比于USB接口10中信号触点203中金属原子的电子，更容易与腐蚀性液体中的正电荷离子结合，因此，腐蚀性液体与电源单元10所提供的中的电子结合，而USB接口10中的信号触点203不参与化学反应，因此，USB接口10避免被腐蚀。
在本申请实施例中，在USB接口20中的信号触点203处于上电状态，且USB接口20中存在有腐蚀性液体的情况下，本申请实施例提供的USB接口的保护电路10的等效电路图如图3所示。需要说明的是，USB接口20中设置有电源B’，该电源B’与信号触点203连接，用于向信号触点203提供电压以实现USB接口中***数据线时信号触点203带电。
其中，在信号触点203处于上电状态下，等效电阻204两端等效有信号触点电源B，该信号触点电源B为与信号触点203连接的电源B’经过等效电阻204产生压降后所等效的电源。同时，由于电源单元101的存在，金属外壳201与信号触点之间也等效存在金属外壳电源A。由于信号触点203的电压通常为1v左右，而电源单元101的电压通常为4v。因此，信号触点电源B的电压，小于金属外壳电源A所提供的电压。
对于图3，图3中带箭头的实线表示的是金属外壳电源A提供的电流的电流方向，带箭头的虚线表示的是信号触点电源B提供的电流的电流方向。基于图3可以看出，由于金属外壳电源A相对于信号触点电源B为高电位，因此，金属外壳电源A减缓了信号触点203流向接地触点201的电流，即电源单元101减缓了信号触点203流向接地触点201的电流。这样，在电流方向与电子移动方向相反的基础上，等同于减弱了信号触点203上电时作为阳极的得电子能力。阴极失去的电子可以部分由信号触点203附近的正电荷离子获得，进而减缓了信号触点203发生腐蚀的速率。
在本申请实施例中，通过设置电源单元和电阻，并且电源单元的正极与电阻的一端连接，电源单元的负极与USB接口中的接地触点连接，以及电阻的另一端与USB接口的金属外壳连接，这样，在USB接口下电时，USB接口中的腐蚀性液体与电源单元提供的电子结合，而USB接口中信号触点不参与化学反应，因此，USB接口不会被腐蚀。而在USB接口上电时，电源单元减缓了信号触点流向接地触点的电流，从而降低了信号触点作为阳极的得电子的能力，进而一定程度减缓信号触点的腐蚀。因此，本申请实施例提供的USB接口的保护电路，避免了防腐蚀的金属涂层磨损以及USB接口频繁的插拔动作导致USB接口继续发生腐蚀的问题。同时在信号触点下电的情况下，减缓了USB接口发生腐蚀的速率。另外，本申请实施例提供的USB接口的保护电路结构简单，这样使得本申请实施例提供的USB接口的保护电路的成本低，且易集成在USB接口中。
在上述实施例所示USB接口的保护电路10的基础上，如图4所示，本申请实施例提供的USB接口的保护电路10还包括电容103。其中，电容103设置在电源单元101的负极和接地触点201之间。
在本申请实施例中，电容103可提供交流通路。这样，在USB接口20存在电磁辐射的情况下，由于电磁辐射是一种高频交流信号，因此，电磁辐射可通过电容103流回大地，这就避免了电磁辐射对USB接口20的干扰。
在上述任一实施例的基础上，本申请实施例提供的USB接口的保护电路10还包括第一电压转换器。第一电压转换器的输入端与电源单元101的正极连接，第一电压转换器的输出端与信号触点203连接。
在本申请实施例中，第一电压转换器用于将电源单元101的电压转换为信号触点203所需的电压(即上述的电源B’所提供的电压)。由于电源单元101的电压通常为4v，信号触点203所需的电压通常为1v，因此，第一电压转换器为一个将高压转换为低压的电压转换器。
在本申请实施例中，第一电压转换器的输入端与电源单元101的正极连接，第一电压转换器的输出端与信号触点203连接。这样，可实现将电源单元101复用为信号触点203所需的电源。这样可无需再设置另一电源以向信号触点203供电，从而降低了本申请实施例提供的USB接口的保护电路10的成本、体积以及设计难度。
在上述任意实施例的基础上，本申请实施例提供的USB接口的保护电路10中，电源单元101包括第一电源和第二电压转换器。第二电压转换器的输入端与第一电源的正极连接，第二电压转换器的输出端与电阻102一端连接；第一电源的正极与信号触点连接，第二电源的负极与接地触点203连接。
需要说明的是，本申请实施例中的第一电源即为上述电源B’。
在本申请实施例中，由于电源单元101输出的电压通常为4v，而第一电源的电压通常为1v，因此，第二电压转换器为一个将低压转换为高压的电压转换器。
在本申请实施例中，电源单元包括第一电源和第二电压转换器，第一电源为信号触点203供电，同时，第一电源经过第二电压转换器后，实现与电阻的连接以实现本申请实施例中对USB接口的保护，即第一电源被复用，这可降低本申请实施例提供的USB接口的保护电路10的成本、体积以及设计难度。
在上述任一实施例的基础上，上述USB接口可以为USB公头，还可以为USB母头。
在上述任一实施例的基础上，上述USB接口可以为USB Type-C接口。当然，上述USB接口还可以为其他类型的USB接口，例如USB Type-A接口，或USB Type-B接口。
本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括如上任一实施例所示的USB接口的保护电路和USB接口。
在一个实施例中，电子设备可以为智能手机、耳机。当然，电子设备还可以为其他，例如平板电脑等。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。
Claims (8)
1.一种USB接口的保护电路，所述USB接口具有接地触点以及金属外壳，其特征在于，包括：电源单元、电阻；
所述电源单元的正极与所述电阻的一端连接，所述电源单元的负极与所述接地触点连接；
所述电阻的另一端与所述金属外壳连接。
2.根据权利要求1所述的USB接口的保护电路，其特征在于，还包括电容；
所述电容设置在所述电源单元的负极和所述接地触点之间。
3.根据权利要求1所述的USB接口的保护电路，其特征在于，所述USB接口包括信号触点，所述USB接口的保护电路还包括第一电压转换器；
所述第一电压转换器的输入端与所述电源单元的正极连接，所述第一电压转换器的输出端与所述信号触点连接。
4.根据权利要求1所述的USB接口的保护电路，其特征在于，所述USB接口包括信号触点，所述电源单元包括第一电源和第二电压转换器；
所述第二电压转换器的输入端与所述第一电源的正极连接，所述第二电压转换器的输出端与所述电阻一端连接；
所述第一电源的正极与所述信号触点连接；
所述第一电源的负极与所述接地触点连接。
5.根据权利要求1所述USB接口的保护电路，其特征在于，所述USB接口为USB公头，或USB母头。
6.根据权利要求1所述USB接口的保护电路，其特征在于，所述USB接口为USB Type-C接口。
7.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1-6任一项所述的USB接口的保护电路，以及USB接口。
8.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为智能手机、耳机。
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