专利名称：具有防电解作用的连接装置的制作方法
技术领域：
本发明关于一种电子装置上的元件，特别是关于一种运用于电子装置中具有防电解作用(electrolysis effect)的连接装置。
背景技术：
掌上型电脑、笔记本电脑和各类型可携式电子装置已广泛使用于各种应用领域。 这些电子装置的内部电路元件被配置在一壳体的内部空间中，以使内部电路元件能受到保护、隔离。在某些应用领域中，例如军用或某些需使用于潮湿环境或富含水份环境、甚至浸置于水中等领域，为了使电子装置具备防水功能或是避免受到外界水份的侵入而损及内部电路元件，故在壳体中以防水壳体或具有防水结构的壳体予以保护。不可避免地，上述电子装置一定会有连接装置(connector)外露于机壳并与外界电子装置(external device)连接以进行数据传递，例如USB连接装置。众所周知，USB连接装置接口为一随插即用的输出输入接口，当外部USB元件插入于USB连接装置时，必须要能够立即自动地被侦测出来，并且与外部USB元件进行数据的传递。因此，这些输出输入接口会有一些接脚外露于机壳，并且用来传递数据以及侦测外界环境状态的变化(例如侦测外部USB元件插入与否)。换句话说，这些具有特别防水功能的电子装置若要达到可以侦测外界环境状态的变化，则必须设有延伸到防水壳体外露区域的外露接脚并作为侦测接脚，且必须在该侦测接脚上施加一预设逻辑电位的电压，利用其逻辑电位的变化以侦测外界电子装置插入与否。一般来说，侦测接脚施加的预设逻辑电位是直流5V或3V，以符合大部份电子装置的输出输入信号电位。以USB连接装置为例，当侦测接脚尚未侦测出有外部USB元件插入时，侦测接脚会维持在预设逻辑电位，而USB连接装置中的其它接脚则处于开路状态(open circuit)；反之，当侦测接脚侦测出有外部USB元件插入时，侦测接脚会被更改为接地电位，而USB连接装置中的其它的接脚则可提供信号，并且与外部USB元件之间进行数据传递。参阅图1所示，其显示现有电子装置的系统示意图。如图1所示，一电子装置100 的壳体1具备防水功能用以保护机壳1内的所有电路元件，也就是说壳体1即为一防水结构，而内部电路30设置于壳体1内其操作于标准逻辑电位(Vcc)。再者，壳体1之外的区域即为外露区域，亦即外露区域位于防水结构外。再者，连接装置20设置于外露区域。连接装置20包含有若干金属接脚，其设置于连接装置20内并且电性连接至内部电路30。其中，内部电路30提供连接装置20所需电压，且内部电路30通过连接装置20而与外界电子装置传输数据。再者，金属接脚中具有一侦测接脚22其具有一标准逻辑电位(Vcc)，而侦测接脚22以外的金属接脚24常态下未被内部电路30提供电压。于图1中，而金属接脚24、侦测接脚22位于外露区域。换句话说，而侦测接脚22可能浸置在水中或置于富含水份的环境。再者，侦测接脚22电性连接至机壳1内部的第一电阻R1，而第一电阻Rl连接于一标准逻辑电位Vcc以及侦测接脚22之间，第一电阻Rl作为一上拉电阻(pull-up resistor)，其可使得侦测接脚22在尚未侦测出外界电子装置插入连接装置20时，将侦测接脚22的信号上拉至标准逻辑电位Vcc。其中，标准逻辑电位Vcc 为典型的5V或3V。由图1可知，现有电子装置100的侦测接脚22在尚未侦测出有外界电子装置插入连接装置20时，侦测接脚22的信号被第一电阻Rl上拉至标准逻辑电位Vcc (5V或3V)，同时，此逻辑电位Vcc的信号也输入内部电路30。也就是说，内部电路30根据接收到标准逻辑电位Vcc的信号来判定侦测接脚22所在的连接装置20尚未有外界电子装置插入。 反之，侦测接脚22在侦测出有外界电子装置插入连接装置20时，侦测接脚22的信号会被下拉(pull down)至接地电位(OV)，同时，此接地电位(OV)也输入内部电路30。 也是说，内部电路30根据接收到的接地电位(OV)的信号来判定侦测接脚22所在的连接装置20上已经有外界电子装置插入。然而，上述传统的设计，在实际的应用时存在了一些问题。当侦测接脚22浸置在水中或置于富含水份的环境时，由于施加至侦测接脚22的信号为标准逻辑电位Vcc (5V或 3V)。而标准逻辑电位Vcc(5V或3V)的电压值在摄氏25度以下之条件下，侦测接脚22会产生一漏电流(leakage current)，而产生一电解电动势 EMF (Electromotive Force)。而产生的电解电动势将会使得侦测接脚22引起电解作用(Electrolysis Effect)，而导致侦测接脚22材料受损或产生错误的信号电位传递至内部电路30，使得内部电路30判断错误。
发明内容因此，本发明的一目的针对连接装置中有侦测接脚的电子装置，提供一种具有防电解作用的连接装置，当侦测接脚浸置在水中或置于富含水份的环境时，不致因为电解电动势的产生，而使侦测接脚引起电解作用受损或内部电路判断错误。本发明提出一种具有防电解作用的连接装置，适用于一电子装置，所述电子装置包含一防水结构，一内部电路及一外露区域，所述内部电路设置于所述防水结构内，所述外露区域设置于防水结构外，且所述连接装置设置于所述外露区域，其中内部电路提供连接装置所需电压，且内部电路通过连接装置而与外界电子装置传输数据，所述具有防电解作用的连接装置包含有若干金属接脚，所述金属接脚设置于连接装置内并提供电子信号传输，且金属接脚中具有一侦测接脚，其中，侦测接脚持续由内部电路提供1.23V以下的电压，而侦测接脚以外的金属接脚于常态下未被内部电路提供电压；以及一侦测电路，所述侦测电路电性连接所述侦测接脚且持续侦测电路判别侦测接脚是否电性连接外界电子装置， 并于侦测电路判别侦测接脚电性连接外界电子装置时，发出一通知信号至内部电路而令内部电路提供电压至侦测接脚以外的金属接脚。为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例， 并配合附图，作详细说明如下。
图1绘示现有电子装置的系统示意图。
图2绘示本发明的电子装置系统示意图。图3绘示本发明的电子装置系统中侦测电路的第一实施例。图4绘示本发明的电子装置系统中侦测电路的第二实施例。图5绘示本发明的电子装置系统中侦测电路的第三实施例。
具体实施方式有关水的电解电动势EMF进一步说明如下Delta GmO = _n F EO = _n R T In KcDelta GmO 标准状态下电池反应的吉布斯自由能变，J/mol η:反应中的电子转移数F 法拉第常数，96500C/molEO 标准状态下反应的标准电动势，VR 理想气体常数，R = 8. 315J/mol KT 绝对温度Kc 平衡常数(Equilbrium Constant)生成水的化学反应中，自由能变为-474. 4kJ/mol艮P2H2(g)+02(g) = 2H20(1)半反应分别02+4H++4e = 2H202H2 = 4H++4e即电子转移数η = 4总结上式-474. 4 X IO3 = -4 X 96500Ε0EO = 1. 23V由上式所得数值得到水在0. IMPa(压力单位)、摄氏25度的条件下，低于电解电动势1. 23V以下可以抑制水的电解作用。该选定的电解电动势除了会考虑压力与温度之条件之外，也会考虑电镀(Electroplating)效应Ei = E0+gTotalEi 实际分解电压EO = Ec-EaEc 阴极可逆电极电位Ea 阳极可逆电极电位若阴极与阳极所使用的材料相同，故EO = 0Ei = g Totalg Total表示总过电压值(Total Overvoltage)，该总过电压值表示要进行电镀所需的过电压值，此过电压值可能由阴极过电压、阳极过电压、浓度过电压、溶液电流强度、溶液电阻所产生。依实际测试，该总过电压值g Total约为0.6V。
由上述之计算可知，施加至侦测接脚的实际逻辑电位的较佳选择介于0. 6V 1.23V之间(例如1. 0V)，即可以有效达到防止侦测接脚受到水份而引起的电解作用。然而，由于0.6V 1.23V并非标准逻辑电位Vcc(5V或3V)。因此，本发明针对连接装置中有侦测接脚的电子装置，提供一种具有防电解作用的连接装置，当侦测接脚浸置在水中或置于富含水份的环境时，不致因为电解电动势的产生，而使侦测接脚引起电解作用受损或内部电路判断错误。参阅图2所示，其显示本发明的电子装置系统示意图。如图2所示，一电子装置 200的壳体2具备防水功能用以保护机壳2内的所有电路元件，也就是说壳体2即为一防水结构，而内部电路230设置于壳体1内其操作于标准逻辑电位(Vcc)。再者，壳体2之外的区域即为外露区域，也即外露区域位于防水结构外。再者，连接装置220设置于外露区域。连接装置220包含有若干金属接脚，其设置于连接装置220内。其中内部电路230提供连接装置220所需电压，且内部电路230通过连接装置220而与外界电子装置传输数据。再者，金属接脚中具有一侦测接脚222其具有一防电解电位(VI)，而侦测接脚222以外的金属接脚2M常态下未被内部电路230提供电压。于图2中，而金属接脚位于外露区域。换句话说，而侦测接脚222可能浸置在水中或置于富含水份的环境。再者，侦测接脚222电性连接至机壳2内部的第一电阻R1，而第一电阻Rl连接于一防电解电位(Vl)以及侦测接脚222之间，第一电阻Rl作为一上拉电阻(pull-up resistor)，其可使得侦测接脚222在尚未侦测出外界电子装置插入连接装置 220时，将侦测接脚222的信号上拉至防电解电位VI。其中，防电解电位Vl介于0. 6V 1. 23V之间。根据本发明的实施例，本发明提供一侦测电路240连接于侦测脚位222与内部电路230之间。由图2可知，本发明电子装置200的侦测接脚222在尚未侦测出有外界电子装置插入连接装置220时，侦测接脚222的信号被第一电阻Rl上拉至防电解电位Vl (0. 6V 1. 23V之间)，同时，此防电解电位Vl的信号会被侦测电路240转换成为标准逻辑电位Vcc 的通知信号D。也就是说，内部电路230根据接收到标准逻辑电位Vcc的通知信号D来判定侦测接脚222所在的连接装置220尚未有外界电子装置插入。反之，侦测接脚222在侦测出有外界电子装置插入连接装置220时，侦测接脚222 的信号会被下拉(pull down)至接地电位(OV)，同时，此接地电位(OV)也会被侦测电路MO 转换成为接地电位(OV)的通知信号D输入内部电路230。也是说，内部电路230根据接收到的接地电位(OV)的通知信号D来判定侦测接脚222所在的连接装置220上已经有外界电子装置插入。也就是说，本发明的侦测电路MO电性连接至侦测接222且持续侦测电路判别侦测接脚位222是否电性连接外界电子装置，并于侦测电路240判别出侦测接脚222电性连接外界电子装置时，发出通知信号D至内部电路230而令内部电路130提供电压至侦测接脚222以外的侦测接脚224。以下详细介绍本发明电子装置200的动作原理。由图2可知，本发明电子装置200的侦测接脚222在尚未侦测出连接装置有外界电子装置插入时，侦测接脚222的信号被第一电阻Rl上拉至防电解电位VI。由于防电解电位Vl介于0.6V 1.23V之
6间，因此此防电解电位Vl并不会产生漏电流(leakage current)，也不会产生电解电动势EMF(Electromotive Force)，因此，侦测接脚222不会引起电解作用(Electrolysis Effect)ο再者，侦测电路240将防电解电位Vl的信号转换成为标准逻辑电位Vcc的通知信号D。因此，内部电路230根据接收到标准逻辑电位Vcc的通知信号D来判定侦测接脚222 所在的连接装置220尚未有外界电子装置插入。此时，连接装置中其它接脚224则处于开路状态(open circuit)。反之，侦测接脚222在侦测出连接装置220中有外界电子装置插入时，侦测接脚 222的信号会被下拉(pull down)至接地电位(OV)，同时，侦测电路240会产生接地电位 (OV)的通知信号D至内部电路230。也是说，内部电路230根据接收到的接地电位(OV)的通知信号D来判定侦测接脚222所在的连接装置220上已经有外界电子装置插入。之后， 连接装置220的其它接脚224即可开始提供信号并且与外界电子装置进行数据传递。很明显地，由于侦测接脚222最高电压值仅为防电解电位VI，因此无法引起电解作用。参阅图3所示，其显示本发明的电子装置系统中侦测电路的第一实施例。由于其它元件的动作原理皆相同，因此第3图仅详细介绍侦测电路240的动作原理。第一实施例的侦测电路240包括一比较器245、第二电阻R2、第三电阻R3。其中，第二电阻R2与第三电阻R3串接于防电解电位Vl与接地电位之间使得第二电阻R2与第三电阻R3连接的节点 (node)可产生V-电压。比较器245的负输入端接收V-电压，比较 器25的正输入连接至侦测接脚222。由于比较器245接收标准逻辑电位Vcc的电源，当侦测接脚222为防电解电位Vl 时，防电解电位Vl大于V-电压，因此，比较器245输出端产生标准逻辑电位Vcc的通知信号D。反之，当侦测接脚222为接地电位(OV)时，接地电位(OV)小于V-电压，因此，比较器 245输出端产生接地电位(OV)的通知信号D。参阅图4所示，其显示本发明的电子装置系统中侦测电路的第二实施例。由于其它元件的动作原理皆相同，因此图4仅详细介绍侦测电路240的动作原理。第二实施例的侦测电路240由模拟至数字转换器246所组成，当侦测接脚222为防电解电位Vl时，模拟至数字转换器246将防电解电位Vl视为模拟信号，并且转换为标准逻辑电位Vcc的通知信号D并将通知信号D视为数字信号。反之，当侦测接脚222为接地电位(OV)时，模拟至数字转换器246将接地电位(OV)视为模拟信号，并且转换为接地电位(OV)的通知信号D。参阅图5所示，其显示本发明的电子装置系统中侦测电路的第三实施例。由于其它元件的动作原理皆相同，因此图5仅详细介绍侦测电路20的动作原理。第三实施例的侦测电路240由电位转换器(level shifter) 248所组成，当侦测接脚222为防电解电位Vl 时，电位转换器248将防电解电位Vl转换为标准逻辑电位Vcc的通知信号D。反之，当侦测接脚222为接地电位(OV)时，电位转换器248将接地电位(OV)转换为接地电位(OV)的通知信号D。上述比较器245及模拟至数字转换器246、与电位转换器248仅为侦测电路240 的各种不同实施例。在实际的应用中，也可包括其它不同电路功能的电路元件，例如光耦合器、移位缓存器等。这些不同功能的电路元件皆含盖于本发明中所定义的侦测电路240的等效元件中。再者，本发明并不限定于连接装置的规格，例如一 USB连接装置、一 IEEE1394 连接装置、一 HDMI连接装置、一网络连接装置、或者一存储卡连接装置，皆可运用于本发明而达成具有防电解作用的连接装置。因此，本发明的优点针对具有侦测接脚的电子装置，提供一种具有防电解作用的连接装置，当侦测接脚浸置在水中或置于富含水份的环境时，不致因为电解电动势的产生， 而使侦测接脚引起电解作用受损或内部电 路判断错误。虽然本发明已将较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的申请专利范围所界定者为准。
权利要求
1.一种具有防电解作用的连接装置，适用于一电子装置，其特征在于，所述电子装置包含一防水结构，一内部电路及一外露区域，所述内部电路设置于所述防水结构内，所述外露区域设置于防水结构外，且所述连接装置设置于所述外露区域，其中内部电路提供连接装置所需电压，且内部电路通过连接装置而与外界电子装置传输数据，所述的具有防电解作用的连接装置包含若干金属接脚，所述金属接脚设置于连接装置内并提供电子信号传输，且金属接脚中具有一侦测接脚，其中，侦测接脚持续由内部电路提供1. 23V以下的电压，而侦测接脚以外的金属接脚于常态下未被内部电路提供电压；以及一侦测电路，所述侦测电路电性连接所述侦测接脚且持续侦测电路判别侦测接脚是否电性连接外界电子装置，并于侦测电路判别侦测接脚电性连接外界电子装置时，发出一通知信号至内部电路而令内部电路提供电压至侦测接脚以外的金属接脚。
2.根据权利要求1所述的具有防电解作用的连接装置，其特征在于，该侦测接脚持续由内部电路提供1.23V至0. 6V之间的电压。
3.根据权利要求1所述的具有防电解作用的连接装置，其特征在于，该侦测接脚以外的金属接脚于常态下未被内部电路提供3V或者5V的电压。
4.根据权利要求1所述的具有防电解作用的连接装置，其特征在于，该连接装置还包括一第一电阻，该第一电阻连接于该侦测接脚与该1. 23V以下的电压之间。
5.根据权利要求1所述的具有防电解作用的连接装置，其特征在于，该连接装置为一 USB连接装置、一 IEEE1394连接装置、一 HDMI连接装置、一网络连接装置、或者一存储卡连接装置。
6.根据权利要求1所述的具有防电解作用的连接装置，其特征在于，该侦测电路包括一第二电阻；一第三电阻，该第二电阻与该第三电阻串接于该接地电位与该1.23V以下的电压之间；以及一比较器，具有一负输入端连接至该第二电阻与该第三电阻连接的节点，具有正输入端作为连接至该侦测接脚，具有一输出端输出该通知信号。
7.根据权利要求1所述的具有防电解作用的连接装置，其特征在于，该侦测电路为一模拟至数字转换器。
8.根据权利要求1所述的具有防电解作用的连接装置，其特征在于，该侦测电路为一电位转换器。
全文摘要
一种具有防电解作用的连接装置，其运用于电子装置中，此电子装置包括一防水结构及一外露区域，在防水结构中的内部电路操作于一标准逻辑电位，而在外露区域的连接装置中侦测接脚电性连接至侦测电路并操作于1.23V以下的电压，以防止该侦测接脚受到水份而引起的电解作用。
文档编号H01R13/66GK102403590SQ20101027569
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月8日 优先权日2010年9月8日
发明者张凤鸣 申请人:神基科技股份有限公司, 神讯电脑(昆山)有限公司