与电信号传输装置配套使用的具有电信号传输接口的终端的制作方法

本发明涉及电通信技术，特别是涉及一种与电信号传输装置配套使用的具有电信号传输接口的终端。

背景技术：

在手持终端中，为方便充电和数据传输等，一般会设计配套的底座。底座和手持终端之间的连接采用弹性顶针(pogopin)的方式，即在手持终端上设计裸露的金属触点，在底座对应处设计弹性顶针。当手持终端插入底座时，弹性顶针与金属触点接触导通形成回路，实现进行充电、数据传输等功能。

由于手持终端尤其是工业级手持终端一般会有较高的防水要求，如IPX4、IPX5、IPX6、IPX7等，分别对应淋水、溅水、喷水和浸水的防护。在裸露的金属接口部分，如上述的弹性顶针的防水设计一般采用防水胶塞，在不使用时将其密封。

但使用胶塞进行防水存在以下问题：胶塞经常开闭会有磨损，导致其密封性变差，防水效果会减弱。胶塞导致插入底座时不方便，弹性顶针的设计本就是为方便充电和数据传输，加上胶塞后充电和传数据时均需打开胶塞，完成后还需要塞好胶塞。而且随着防护等级越高，胶塞必然设计得越紧。打开和关闭操作都不会很轻松。而且易出现忘记塞或者没完全塞好导致不能达到防水目的。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种具有防水功能的与电信号传输装置配套使用的具有电信号传输接口的终端。

一种与电信号传输装置配套使用的具有电信号传输接口的终端，所述接口用于与所述电信号传输装置连接以进行电信号交互，所述终端包括内部电路，所述接口包括裸露的金属触点，所述终端还包括用于控制所述内部电路与所述金属触点之间是导通还是断开的开关电路，所述金属触点包括开关控制脚，所述电信号传输装置上相应设置有用于与所述开关控制脚电连接以提供导通信号的通电引脚，所述开关控制脚接收到所述导通信号时所述内部电路与所述金属触点导通，所述开关控制脚未接收到所述导通信号时所述内部电路与所述金属触点断开。

在其中一个实施例中，所述终端为手持终端。

在其中一个实施例中，所述接口与所述电信号传输装置之间通过弹性顶针的方式连接。

在其中一个实施例中，所述内部电路包括基带电路。

在其中一个实施例中，所述金属触点还包括第一USB电源脚、第一USB负数据脚、第一USB正数据脚、第一地脚、第一充电脚、第一串口发送信号脚及第一串口接收信号脚。

在其中一个实施例中，所述电信号传输装置为具有充电功能的底座。

在其中一个实施例中，所述金属触点还连接有静电释放保护器件。

在其中一个实施例中，所述开关电路包括：接地电阻，所述开关控制脚通过接地电阻接地；充电开关单元，包括NPN三极管、第一P沟道MOS管和第二P沟道MOS管，所述NPN三极管的基极连接所述开关控制脚、发射极接地、集电极分别连接所述第一P沟道MOS管的栅极和第二P沟道MOS管的栅极，所述第一P沟道MOS管的源极连接所述第一USB电源脚、漏极连接所述内部电路的USB充电端，所述第二P沟道MOS管的源极连接所述第一充电脚、漏极连接所述内部电路的充电端；USB开关单元，包括第一模拟开关芯片，所述第一模拟开关芯片与所述开关控制脚、第一USB负数据脚、第一USB正数据脚及地线连接；所述第一模拟开关芯片在开关控制脚未接收到所述导通信号时将所述第一USB负数据脚和第一USB正数据脚接地，在开关控制脚接收到所述导通信号时将所述第一USB负数据脚和第一USB正数据脚连接所述内部电路相应的USB端口；串口开关单元，包括第二模拟开关芯片，所述第二模拟开关芯片与所述开关控制脚、第一串口发送信号脚、第一串口接收信号脚及地线连接；所述第二模拟开关芯片在开关控制脚未接收到所述导通信号时将所述第一串口发送信号脚和第一串口接收信号脚接地，在开关控制脚接收到所述导通信号时将所述第一串口发送信号脚和第一串口接收信号脚连接所述内部电路相应的串口端口。

在其中一个实施例中，所述电信号传输装置包括用于与所述第一USB电源脚对应连接的第二USB电源脚、用于与所述第一USB负数据脚对应连接的第二USB负数据脚、用于与所述第一USB正数据脚对应连接的第二USB正数据脚、用于与接地的第二地脚，用于与所述第一充电脚对应连接的第二充电脚、用于与所述第一串口发送信号脚连接的第二串口发送信号脚，用于与所述第一串口接收信号脚连接的第二串口接收信号脚；所述通电引脚与所述第二USB电源脚之间接有第一二极管，所述第一二极管的阳极连接所述第二USB电源脚、阴极连接所述通电引脚；所述通电引脚与所述第二充电脚之间接有第二二极管，所述第二二极管的阳极连接所述第二充电脚、阴极连接所述通电引脚。

在其中一个实施例中，所述通电引脚与所述第二USB电源脚之间还接有与所述第一二极管串联的第一分压电阻，所述通电引脚与所述第二充电脚之间还接有与所述第二二极管串联的第二分压电阻，使得所述导通信号在被所述接地电阻分压后、电压仍满足所述NPN三极管、第一模拟开关芯片及第二模拟开关芯片的开关阈值。

上述与电信号传输装置配套使用的具有电信号传输接口的终端，当终端与电信号传输装置连接时，开关控制脚与通电引脚连接，并接收到导通信号，开关电路控制内部电路与金属触点导通。当终端从电信号传输装置断开时，开关电路控制内部电路与金属触点断开，内部电路被切断，当金属触点因为浸水或其他原因互相导通时内部电路将不会短路而烧毁或出现功能异常。因此接口处可直接注塑露出金属触点即可，不再需要利用防水胶塞进行防水，相比传统的防水设计具有使用更方便，可靠性更高等优点。

附图说明

图1是一实施例中与电信号传输装置配套使用的具有电信号传输接口的终端与电信号传输装置连接的示意图；

图2是一实施例中终端的弹性顶针接口的电路原理图；

图3a～图3c是一实施例中开关电路的部分电路原理图；

图4是一实施例中电信号传输装置的部分电路原理图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1是一实施例中与电信号传输装置配套使用的具有电信号传输接口的终端与电信号传输装置连接的示意图。图1示出了终端100和电信号传输装置200，在本实施例中，电信号传输装置200为底座；在其他实施例中，电信号传输装置200也可以是转接头、连接器等装置。终端100包括内部电路110和开关电路120，电信号传输接口包括裸露的金属触点130。开关电路120用于控制内部电路110与金属触点130之间是处于导通状态还是处于断开状态。金属触点130包括开关控制脚，电信号传输装置200上相应设置有用于与金属触点130电连接的引脚230，图1中的虚线表示金属触点130与引脚230电连接。引脚230包括用于与开关控制脚电连接以提供导通信号的通电引脚232。开关控制脚在接收到导通信号时，开关电路120控制内部电路110与金属触点130导通；开关控制脚在未接收到导通信号时，开关电路120控制内部电路110与金属触点130断开。

上述与电信号传输装置配套使用的具有电信号传输接口的终端，当终端100与电信号传输装置200连接时，开关控制脚与通电引脚232连接，并接收到导通信号，开关电路120控制内部电路110与金属触点130导通。当终端100从电信号传输装置200断开时，开关电路120控制内部电路110与金属触点130断开，内部电路110被切断，当金属触点130因为浸水或其他原因互相导通时内部电路110将不会短路而烧毁或出现功能异常。因此接口处可直接注塑露出金属触点130即可，不再需要利用防水胶塞进行防水，相比传统的防水设计具有使用更方便，可靠性更高等优点。

在其中一个实施例中，终端100为手持终端，内部电路110为基带电路。

在其中一个实施例中，电信号传输接口与电信号传输装置200之间通过弹性顶针(pogopin)的方式连接。

在其中一个实施例中，金属触点130为一个8PIN的结构，除开关控制脚还包括第一USB电源脚、第一USB负数据脚、第一USB正数据脚、第一地脚、第一充电脚、第一串口发送信号脚及第一串口接收信号脚。

图2是一实施例中终端100的弹性顶针接口的电路原理图。弹性顶针接口J1包括第一USB电源脚IO_VBUS、第一USB负数据脚IO_USBDM、第一USB正数据脚IO_USBDP、第一地脚4、第一充电脚IO_CHG、第一串口发送信号脚IO_TXD、第一串口接收信号脚IO_RXD以及开关控制脚SWITCH_EN。图2还示出了第一静电释放保护芯片U3、型号为RCLAMP3624T，以及第二静电释放保护芯片U4，型号为RCLAMP3304P。其中第一USB电源脚IO_VBUS、第一USB负数据脚IO_USBDM及第一USB正数据脚IO_USBDP连接第一静电释放保护芯片U3，第一充电脚IO_CHG、第一串口发送信号脚IO_TXD、第一串口接收信号脚IO_RXD以及开关控制脚SWITCH_EN连接第二静电释放保护芯片U4。

图3a～图3c是一实施例中开关电路120的部分电路原理图。请先参见图3a，金属触点130的开关控制脚SWITCH_EN通过接地电阻R3接地。开关控制脚SWITCH_EN的电平在终端100未与电信号传输装置200连接时(本实施例中为终端100未插入底座时)被接地电阻R3拉至低电平。开关电路120的充电开关单元包括NPN三极管Q2、第一P沟道MOS管Q1和第二P沟道MOS管Q3。NPN三极管Q2的基极连接开关控制脚SWITCH_EN，发射极接地，集电极分别连接第一P沟道MOS管Q1的栅极和第二P沟道MOS管Q3的栅极。第一P沟道MOS管Q1的源极连接第一USB电源脚IO_VBUS，漏极连接内部电路的USB充电端VBUS。第二P沟道MOS管Q3的源极连接第一充电脚IO_CHG，漏极连接内部电路的充电端EXT_CHG。终端100插入底座时，NPN三极管Q2的基极接收到导通信号，将第一P沟道MOS管Q1和第二P沟道MOS管Q3的栅极拉低，充电端VBUS与第一USB电源脚IO_VBUS之间导通、充电端EXT_CHG与第一充电脚IO_CHG之间导通。第一USB电源脚IO_VBUS和第一充电脚IO_CHG的充电电流分别为0.5A和2A。在本实施例中，第一P沟道MOS管Q1和第二P沟道MOS管Q3采用功率MOS管IRLML6402，IRLML6402的最大导通电流为3.7A，导通电阻只有0.065Ω，可满足此开关的设计需求。

在图3a所示的实施例中，开关控制脚SWITCH_EN与NPN三极管Q2的基极之间还串联接有限流电阻R4，开关控制脚SWITCH_EN与底线之间接有电容C1。

开关电路120还包括USB开关单元，图3b为USB开关单元的电路原理图，USB开关单元包括第一模拟开关芯片U1。第一模拟开关芯片U1与金属触点130的开关控制脚SWITCH_EN、第一USB负数据脚IO_USBDM、第一USB正数据脚IO_USBDP及地线连接。第一模拟开关芯片U1在开关控制脚SWITCH_EN未接收到导通信号时将第一USB负数据脚IO_USBDM和第一USB正数据脚IO_USBDP接地，在开关控制脚SWITCH_EN接收到导通信号时将第一USB负数据脚IO_USBDM和第一USB正数据脚IO_USBDP连接内部电路相应的USB端口。

开关电路120还包括串口开关单元，图3c为串口开关单元的电路原理图，串口开关单元包括第二模拟开关芯片U2。第二模拟开关芯片U2与开关控制脚SWITCH_EN、第一串口发送信号脚IO_TXD、第一串口接收信号脚IO_RXD及地线连接。第二模拟开关芯片U2在开关控制脚SWITCH_EN未接收到导通信号时将第一串口发送信号脚IO_TXD和第一串口接收信号脚IO_RXD接地，在开关控制脚SWITCH_EN接收到导通信号时将第一串口发送信号脚IO_TXD和第一串口接收信号脚IO_RXD连接内部电路相应的串口端口。

USB和串口用于数据传输，速度较高，因此第一模拟开关芯片U1和第二模拟开关芯片U2采用USB专用的模拟开关SGM7227。通过电信号传输装置200上对应的接口连接到电脑或其他设备后，可对终端100进行USB数据传输、串口调试等操作。

图4是一实施例中电信号传输装置200的部分电路原理图。在本实施例中电信号传输装置200为底座，包括弹性顶针接口J3，用于与终端100上的金属触点130接触。电信号传输装置200还包括插座J2，插座J2用于连接电脑USB接口、充电器、调试串口等。

在本说明书的附图中，弹性顶针接口J1、弹性顶针接口J3、插座J2上一一对应连接的引脚用同一英文标号表示，故下文中省略该英文标号。弹性顶针接口J3包括用于与第一USB电源脚对应连接的第二USB电源脚、用于与第一USB负数据脚对应连接的第二USB负数据脚、用于与第一USB正数据脚对应连接的第二USB正数据脚、用于与第一地脚对应连接的第二地脚，用于与第一充电脚对应连接的第二充电脚、用于与第一串口发送信号脚连接的第二串口发送信号脚，及用于与第一串口接收信号脚连接的第二串口接收信号脚。在本实施例中，电信号传输装置200需要外接充电器或通过USB线连接其他电源时，才能对终端100进行充电等操作。故通电引脚与第二USB电源脚之间接有第一二极管D1，第一二极管D1的阳极连接第二USB电源脚、阴极连接通电引脚；通电引脚与第二充电脚之间接有第二二极管D2，第二二极管D2的阳极连接第二充电脚、阴极连接通电引脚。第一二极管D1、第二二极管D2用来隔断第二USB电源脚与第二充电脚，防止USB线和充电器在插入一路时将另一路拉高，或同时插入时互相干扰。

请继续参见图4，在该实施例中，通电引脚与第二USB电源脚之间还接有与第一二极管D1串联的第一分压电阻R5，通电引脚与第二充电脚之间还接有与第二二极管D2串联的第二分压电阻R6，使得导通信号在被接地电阻R3分压后、电压仍满足NPN三极管Q2、第一模拟开关芯片U1及第二模拟开关芯片U2的开关阈值。在本实施例中，当插入USB线时第二USB电源脚的电压为5V，插入充电器时第二充电脚的电压为5V。将二极管的压降V_F视为0.4V，NPN三极管Q2的基极电压V_S的计算公式如下：

V_S＝(V_BUS-V_F)*(R3+R4)/(R3+R4+R5)＝(5-0.4)*(10+1)/(10+1+6.98)≈2.8V

此电压可以满足NPN三极管Q2、第一模拟开关芯片U1及第二模拟开关芯片U2的开关阈值。

在其他实施例中，通电引脚的高电平也可采用线性稳压器件或其他本领域习知的器件直接输出稳定的对应电压。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。