一种具备自保护功能的硬件设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具备自保护功能的硬件设备。该设备包括自恢复保险装置、瞬变电压抑制二极管(Transient Voltage Suppressor，TVS)或压敏电阻、和光电隔离器；所述自恢复保险装置的一端与所述硬件设备的供电线路相连，另一端与所述TVS或压敏电阻相连；所述TVS或压敏电阻与所述硬件设备的主控芯片和所述光电隔离器相连，通过所述供电线路为所述主控芯片和所述光电隔离器供电；所述光电隔离器连接在所述硬件设备的数据线路与所述主控芯片之间。应用本实用新型可以有效避免通过外部加高电压等恶意方式损坏设备，同时还减少了人工干预、节省成本。
【专利说明】一种具备自保护功能的硬件设备
【技术领域】
[0001]本申请涉及数据通信领域，特别涉及一种具备自保护功能的硬件设备。
【背景技术】
[0002]当前市场上的软件保护装置基本都提供了内置的存储空间、私有或公开的密码算法，当软件运行过程中可以调用这些功能来检验是否属于正版。这些软件保护装置采用了智能卡芯片作为硬件的基础，而且支持用户将自己定义的功能写入到软件保护装置内部，甚至可以直接将软件的部分功能移植到软件保护装置内部完成，从而大大提高了软件被盗版的难度，通常称这种将自己定义的功能或者软件的部分功能移植到软件保护装置内部的技术为代码移植。
[0003]现有技术中，软件保护装置作为硬件设备通常包括USB接口、与USB接口连接的电路板载体和外壳三部分。其中，电路板载体上主要包括主控芯片(如智能卡芯片)以及一些外围电路，如外围时钟电路、外围电源电路等。计算机USB 口的供电电压在4.75-5.25V，主控芯片根据芯片的不同所能承受的电压会有所不同，但一般都在8V或8V以下。
[0004]软件保护装置的生产商在生产和出售该硬件设备时，通常会在设备内部的主控芯片中存储一些设备的标识信息，例如唯一 ID、型号、批次等信息，还会根据需求在芯片中存储其他数据信息，如可消耗的一定数量的虚拟货币等。
[0005]当生产商、代理商出售硬件设备后，作为硬件设备可能存在因为外力(如摔、磕碰)或其他原因导致无法使用的情况。针对因损坏或其他原因导致返修或退换货的硬件设备，通常是将其通过接口与主机连接，通过读取硬件设备内部芯片中存储的信息来确认硬件设备的ID及其他详细信息，以便进行后续的维修、补发、更换、赔偿等措施。
[0006]因此，有些不法分子利用这一漏洞，通过外部加高电压之类的手段恶意损坏硬件设备电路、主控芯片，使得无法读取芯片信息，从而以低价值设备冒充高价值设备进行退换或要求赔偿等以获得额外的利益。比如将低价值设备通过外部加高电压损坏，由于设备中存储设备等信息的芯片被损坏而无法获得硬件设备信息，不法分子通过发回原厂更换高价值设备或者补偿现金，这给开发商造成极大的困扰和利益的损失。
实用新型内容
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种具备自保护功能的硬件设备，可以有效避免通过外部加高电压等恶意方式损坏设备，同时还减少了人工干预、节省成本。
[0008]本实用新型提供的技术方案是这样的:
[0009]一种具备自保护功能的硬件设备，该设备包括自恢复保险装置、瞬变电压抑制二极管(Transient Voltage Suppressor，TVS)或压敏电阻、和光电隔离器；
[0010]所述自恢复保险装置的一端与所述硬件设备的供电线路相连，另一端与所述TVS或压敏电阻相连；
[0011]所述TVS或压敏电阻与所述硬件设备的主控芯片和所述光电隔离器相连，通过所述供电线路为所述主控芯片和所述光电隔离器供电；
[0012]所述光电隔离器连接在所述硬件设备的数据线路与所述主控芯片之间。
[0013]在一实施例中，所述自恢复保险装置可以包括自恢复保险丝。
[0014]在一实施例中，所述硬件设备可以包括软件保护装置。
[0015]在一实施例中，所述软件保护装置可以包括软件加密锁、或身份认证装置。
[0016]在一实施例中，所述硬件设备的供电线路和数据线路与通用串行总线(USB)接口相连。
[0017]由上述方案可见，本实用新型实施例中，通过将硬件设备的供电线路与自恢复保险装置以及TVS管或压敏电阻进行连接，为光电隔离器和主控芯片供电，当外部对设备的供电线路加高电压恶意破坏时，通过自恢复保险装置和TVS管或压敏电阻进行保护，其中，通过自恢复保险装置可以避免大电流损坏主控芯片，通过TVS管或压敏电阻可以避免瞬间高电压损坏主控芯片，从而在供电端，从大电流和瞬间高电压两个角度，提供了对主控芯片的全面保护。
[0018]而且，本实用新型的硬件设备还具备对数据线路的保护功能:将硬件设备的数据线路与光电隔离连接，通过光电隔离器与主控芯片进行数据通信，当外部对设备的数据线路加高电压恶意破坏时，由于是采取光电隔离方式，也不会损坏主控芯片。
[0019]可见，本实用新型综合考虑硬件设备的各种安全隐患，从供电端和数据线路端分别提供保护，其中，在供电端，采用在供电线路和主控芯片之间连接自恢复保险装置和TVS管或压敏电阻的方式，从瞬间高电压和大电流两个角度提供了对主控芯片的全面保护，在数据线路端，一方面，通过光电隔离连接数据线路和主控芯片，避免数据线路被恶意破坏时损坏到主控芯片，另一方面，光电隔离器也不是直接由供电线路供电，而是通过TVS管或压敏电阻和自恢复保险装置与供电线路相连，因此，也能够避免瞬间高电压和大电流对光电隔离器的破坏。可见，本实用新型提供的硬件设备具备卓越的自保护效果，即使通过外部加高电压(不管对供电线路或数据线路)等恶意方式最多也只能损坏TVS管或压敏电阻和光电隔离，对主控芯片却没有影响。因此，通过本实用新型提供的硬件设备，可以避免通过外部加高电压等恶意方式损坏硬件设备芯片，同时可以减少人工干预，节省成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型提供的具备自保护功能的硬件设备的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。
[0022]图1为本实用新型提供的具备自保护功能的硬件设备的结构示意图。
[0023]如图1所示，该设备包括自恢复保险装置101、瞬变电压抑制二极管(TVS)或压敏电阻102和光电隔离器103。
[0024]自恢复保险装置101的一端与所述硬件设备的供电线路相连，另一端与所述TVS102 相连。
[0025]TVS或压敏电阻102与所述硬件设备的主控芯片和光电隔离器103相连，通过供电线路为所述主控芯片和光电隔离器103供电。
[0026]光电隔离器103连接在所述硬件设备的数据线路与所述主控芯片之间。
[0027]由图1可见，硬件设备的供电线路与自恢复保险装置101以及TVS管或压敏电阻102连接，硬件设备的所述供电线路通过接口与外部电源设备连接，以实现为光电隔离器103和主控芯片供电。硬件设备的数据线路与光电隔离器103连接，与主控芯片通过光电隔离方式进行数据通信。通过对供电线路和数据线路的双重保护，使得即使通过外部加高电压(对供电线路或数据线路，或加反向电压)等恶意方式最多也只能损坏与线路连接的TVS管或压敏电阻和光电隔离器，主控芯片却不受影响。
[0028]为了更详细的说明本实用新型，在此进一步分别介绍一下自恢复保险装置、TVS管、压敏电阻和光电隔尚的有关技术。
[0029]所述自恢复保险装置可以是自恢复保险丝，所述自恢复保险丝是一种过流电子保护元件，采用高分子有机聚合物(高科技聚合树脂)在高压、高温，硫化反应的条件下，搀加导电粒子材料(纳米导电晶粒)后，经过特殊的工艺加工而成。正常情况下，纳米导电晶体随树脂基链接形成链状导电通路，保险丝正常工作；当电路发生短路或者过载时，流经保险丝的大电流使其集温升高，当达到居里温度时，其态密度迅速减小，相变增大，内部的导电链路呈雪崩态变或断裂，保险丝呈阶跃式迀到高阻态，电流被迅速夹断，从而对电路进行快速，准确的限制和保护，其微小的电流使保险丝一直处于保护状态，当断电和故障排除后，其集温降低，态密度增大，相变复原，纳米晶体还原成链状导电通路，自恢复保险丝恢复为正常状态，无需人工更换。
[0030]TVS管或称瞬变电压抑制二极管，是一种二极管形式的高效能保护器件。当TVS管两极经受瞬间的高能量冲击时，能以极高的速度(最高达10-12秒)将其两极间的高阻抗变为低阻抗，同时吸收一个大电流，使两极间的电压钳位于一个预定值，从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。抑制反向的采用单向TVS，有交流的用双向TVS。TVS管具有响应时间快，瞬态功率大、电容低、击穿电压偏差小、无损坏极限等优点，可以有效保护电子线路中的精密元器件。
[0031]所述压敏电阻是一种限压型保护器件。利用压敏电阻的非线性特性，当过电压出现在压敏电阻的两极间，压敏电阻可以把电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护。
[0032]光电隔离器(Optoelectronic Isolator，OC)，也称光親隔离器、或光親合器，是以光为媒介传输电信号的元件。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用。光电隔离器一般包括三部分:光的发射部件、光的接收部件及信号转换部件；光电隔离器的工作过程包括:输入的电信号驱动发光二极管(LED)，使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电-光-电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。
[0033]光电隔离就是采用光电隔离器进行隔离，光电隔离器的结构相当于把发光二极管和光敏(三极)管封装在一起。发光二极管把输入的电信号转换为光信号传给光敏管，光敏管再将所述光信号转换为电信号输出，由于没有直接的电气连接，光电隔离器输入、输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光电隔离器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。所以，在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠性。
[0034]本实用新型所述的硬件设备包括但不限于智能手表、数码相机、软件保护装置等，其中，所述软件保护装置可以包括软件加密锁、身份认证Key等硬件设备。
[0035]其中，当所述硬件设备为软件保护装置时，所述硬件设备的供电线路和数据线路可以与通用串行总线(USB)接口相连，换言之，所述硬件设备可以通过USB接口与外部电源连接。
[0036]下面以软件保护装置为例，对本实用新型提供的具备自保护功能的硬件设备进行示例性说明。
[0037]实施例1
[0038]现有硬件设备在生产和出售时，通常会在设备内部芯片中存储一些设备的标识信息(如唯一 ID、型号、批次等)，还会根据不同的使用需求存储其他的数据信息，比如有些设备中会预存可消耗的一定数额的虚拟货币等，通过使用或分配权限等扣除一定量的数值，这些虚拟货币与实际货币具有一定的转换比率。为避免不法分子利用这一漏洞，通过外部加高电压损坏设备主控芯片，进而以低价值设备换取高价值设备，或以消耗掉内部虚拟货币的设备换取具有大数额虚拟货币的设备的行为，本实施例提供了一种具备自保护功能的硬件设备，本实施例中，该硬件设备为软件保护装置，具体可以为加密锁，将加密锁内部的供电线路与自恢复保险丝以及TVS管或压敏电阻连接，通过与诸如PC机USB 口等外部电源设备连接，为光电隔离器和主控芯片供电，设备的数据线路与光电隔离连接，以光电隔离方式与主控芯片数据通信。通过对设备内部供电线路和数据线路的双重保护，使得即使通过外部加高电压，无论是通过供电线路、数据线路加高电压或是加反向电压，最多也只能损坏TVS管或压敏电阻和光电隔离器，对主控芯片却没有影响，因此可以有效避免通过外部加高电压等恶意方式损坏设备从而退回设备以获得额外利益，保障开发商利益，同时还减少了人工干预、节省成本。
[0039]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。
【权利要求】
1.一种具备自保护功能的硬件设备，其特征在于，该设备包括自恢复保险装置、瞬变电压抑制二极管TVS或压敏电阻、和光电隔离器； 所述自恢复保险装置的一端与所述硬件设备的供电线路相连，另一端与所述瞬变电压抑制二极管TVS或压敏电阻相连； 所述瞬变电压抑制二极管TVS或压敏电阻与所述硬件设备的主控芯片和所述光电隔离器相连，通过所述供电线路为所述主控芯片和所述光电隔离器供电； 所述光电隔离器连接在所述硬件设备的数据线路与所述主控芯片之间。
2.根据权利要求1所述的硬件设备，其特征在于， 所述自恢复保险装置包括自恢复保险丝。
3.根据权利要求1所述的硬件设备，其特征在于， 所述硬件设备包括软件保护装置。
4.根据权利要求3所述的硬件设备，其特征在于， 所述软件保护装置包括软件加密锁、或身份认证装置。
5.根据权利要求3或4所述的硬件设备，其特征在于， 所述硬件设备的供电线路和数据线路与通用串行总线USB接口相连。
【文档编号】G06F21/34GK204215406SQ201420642515
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】孙吉平, 韩勇 申请人:北京深思数盾科技有限公司