接口防护电路及设备接口的制作方法

本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种接口防护电路及设备接口。

背景技术：

为了便于两个设备间的通信，通常可以在各设备中设置连接端口，并通过连接部件连接两个设备的连接端口，以实现两个设备之间的连接，其中，连接部件可以为连接线。连接部件可以为实现电视与机顶盒连接的部件、电脑与显示器连接的部件等。

随着电子技术的不断发展，设备之间的数据信号的传输速率越来越高。当设备之间的数据信号的传输速率较高时，在通过连接端口对设备进行连接时，电路中会产生较大的浪涌，产生的浪涌可能对设备中的接口芯片造成损害。在现有技术中，为了减少浪涌对接口芯片的损害，通常在设备中设置瞬变电压抑制器(Transient Voltage Suppressor，简称TVS)，通过TVS管对接口芯片进行保护。目前，为了提高TVS管对接口芯片的防护能力，通常提高TVS管的功率。当TVS管的功率较高时，TVS管则产生较高的寄生电容，寄生电容对设备间传输的数据信号的质量造成不良影响，导致设备间传输的数据信号的质量较差。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种接口防护电路，在保证设备间传输的数据信号的质量的前提下，提升了对接口芯片的防护能力。

第一方面，本发明实施例提供一种接口防护电路，该接口防护电路包括电容和TVS管。电容的第一端与连接端口连接，电容的第二端分别与TVS管的第一端及接口芯片连接，TVS管的第二端接地。

当电路中产生较大浪涌时，电容可以先滤除浪涌中的直流部分，进而降低浪涌的能量。在上述过程中，无需提高接口防护电路的功率即可提升对接口芯片的防护能力，进而实现在保证设备间传输的数据信号的质量的前提下，提升了对接口芯片的防护能力。进一步的，由于电容可以降低浪涌的能量，使得流向TVS管的浪涌的能量减少，进而可以对TVS管起到保护作用，提高了接口防护电路的可靠性。

在一种可能的实施方式中，接口防护电路还包括电阻，电阻与电容和接口芯片串联。

可选的，电阻可以设置于TVS管的第一端与接口芯片之间。在该种实现方式中，电阻与接口芯片串联，以使电阻可以与接口芯片分压；当电路中产生较大的浪涌时，电阻可以降低接口芯片两端的浪涌电压，进而降低浪涌对接口芯片的影响。

可选的，电阻可以设置于连接端口与电容第一端之间。在该种可行的实现方式中，当电路中产生较大的浪涌时，电阻和电容可以降低TVS管两端浪涌产生的电压，提高了对TVS管的保护作用，进而提高防护电路的可靠性。

可选的，电阻可以设置于电容的第二端与TVS管的第一端之间。在该种可行的实现方式中，当电路中产生较大的浪涌时，电阻和电容可以降低TVS管两端浪涌产生的电压，提高了对TVS管的保护作用，进而提高防护电路的可靠性。

在另一种可能的实施方式中，电容的大小与连接端口传输的数据信号的频率成反向关系。可选的，电容的电容值可以大于0.1纳法，且小于1微法。通过设置合理的电容值，不但可以使得电容能够有效滤除浪涌中的直流部分，还可以保证电容对连接端口传输的数据信号的影响较小。

在另一种可能的实施方式中，电阻的阻值在第一阻值和第二阻值之间，第一阻值大于第二阻值。可选的，第一阻值大于1欧姆，第二阻值小于200欧姆。通过设置合理的电阻阻值，可以使得电阻既可以起到对接口芯片的防护作用，又可以使得电阻对连接端口传输的数据信号的影响较小。

在另一种可能的实施方式中，电路中传输的数据信号的频率大于500MHz。当数据信号的频率较大时，数据信号的大部分能量为交流分量，这样，在连接端口稳定向接口芯片发送数据信号的过程中，可以使得电容对数据信号的影响较小。

在另一种可能的实施方式中，TVS管的钳位电压大于连接端口传输的数据信号的最大电压。可选的，TVS管可以为单向TVS管，也可以为双向TVS管。当TVS管为单向TVS管；相应的，TVS管的负极与连接端口连接。

第二方面，本发明实施例还提供一种设备接口，该设备接口包括接口芯片和第一方面任一项的接口防护电路。

本发明实施例提供的接口防护电路及设备接口，在接口防护电路中设置有电容和TVS管，且电容位于连接端口与TVS管之间。在上述过程中，无需提高接口防护电路的功率即可提升对接口芯片的防护能力，进而实现在保证设备间传输的数据信号的质量的前提下，提升了对接口芯片的防护能力。进一步的，由于电容可以降低浪涌的能量，使得流向TVS管的浪涌的能量减少，进而可以对TVS管起到保护作用，提高了接口防护电路的可靠性。

附图说明

图1为本发明提供的接口防护电路的应用场景示意图；

图2为本发明提供的接口防护电路的结构示意图一；

图3为本发明提供的接口防护电路的结构示意图二；

图4为本发明提供的接口防护电路的结构示意图三；

图5为本发明提供的接口防护电路的结构示意图四；

图6为本发明提供的接口防护电路的结构示意图五；

图7为本发明提供的设备接口的结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明提供的接口防护电路的应用场景示意图，请参见图1，包括第一设备101、第二设备102、及连接部件103。第一设备101中设置有第一接口芯片、第一接口防护电路和连接端口A。第二设备102中设置有第二接口芯片、第二接口防护电路和连接端口D。连接部件103中设置有连接端口B和连接端口C。可选的，第一设备101可以为电脑，相应的，第二设备102可以为显示器。可选的，第一设备101可以为电视，相应的，第二设备102可以为机顶盒。当然，连接部件103可以和第一设备101或第二设备102为一体设备，当连接部件103和第一设备101为一体设备时，连接部件103和第一设备101可以为可移动磁盘。可选的，连接部件103可以为连接线等。

第一设备101和第二设备102可以通过连接部件103实现连接。当需要实现第一设备101和第二设备102之间的连接时，可以将第一设备101的连接端口A和连接部件103的连接端口B连接，将第二设备102的连接端口D和连接部件103的连接端口C连接。

在第一设备101和第二设备102通过连接部件103实现连接之后，第一设备101和第二设备102可以通过第一接口芯片、第一防护电路、连接部件103、第二接口防护电路及第二接口芯片实现通信。在第一设备101向第二设备102发送数据时，第二接口防护电路可以对第二接口芯片进行保护，在第二设备102向第一设备101发送数据时，第一接口防护电路可以对第一接口芯片进行保护。

还需要说明的是，每一个设备中的接口防护电路的结构类似。下面，以任意一个设备中的接口防护电路的结构为例，通过具体实施例，对本申请所示的接口防护电路进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。

图2为本发明提供的接口防护电路的结构示意图一。该接口防护电路设置在被保护设备中。请参见图2，该电路可以包括电容201和TVS管202。其中，电容201的第一端与被保护设备的连接端口连接，电容201的第二端分别与TVS管202的第一端及被保护设备的接口芯片连接；TVS管202的第二端接地。

可选的，本申请中的TVS管202可以为单向TVS管，也可以为双向TVS管。需要说明的是，图2中所示的TVS管202为单向TVS管，当TVS管202为单向TVS管时，TVS管202的负极与连接端口连接。当TVS管202为双向TVS管时，TVS管202的任意一极均可以与连接端口连接。

可选的，电容201的大小与连接端口传输的数据信号的频率有关，数据信号的频率越高，电容201的容值可以越小，可选的，电容201的电容值可以在0.1纳法至1微法之间，这样，不但可以使得电容能够有效滤除浪涌中的直流部分，还可以保证电容对连接端口传输的数据信号的影响较小。可选的，电容201的大小可以与连接端口传输的数据信号的频率成反向关系。可选的，连接端口传输的数据信号可能是连接端口发送至接口芯片的，也可能是接口芯片发送至连接端口的。

在本申请中，TVS管202的钳位电压大于连接端口传输的数据信号的最大电压。其中，当TVS管202两端的电压大于钳位电压时，TVS管202的阻抗瞬间变小，使得TVS管202导通。当TVS管202两端的电压小于钳位电压时，TVS管202的阻抗瞬间变大，使得TVS管202不导通。

下面，对图2实施例所示的接口防护电路的工作过程进行详细说明。

在实际应用过程中，被保护设备在多种场景下都可能产生较大浪涌，例如，在被保护设备和其它设备连接时、在被保护电路和其它设备开始传输数据信号时等。当被保护设备中产生较大的浪涌时，浪涌先经过电容201，电容201可以滤除浪涌中直流部分，进而降低浪涌的能量。在电容201滤除浪涌中的直流部分之后，浪涌的能量仍然较高，使得浪涌在TVS管两端产生的电压大于TVS管202的钳位电压，因此，使得TVS管202的阻抗瞬间变的非常小，使得TVS管202导通。由于TVS管202和接口芯片并联，且TVS管202的阻抗非常小，使得浪涌流向TVS管202，而不流向接口芯片。在浪涌流向TVS管之后，浪涌通过TVS管202接地，使得浪涌的大部分能量接地，以使TVS管202将TVS管202两端的电压钳制到一个较低的电压。由于接口芯片和TVS管202并联，因此，接口芯片两端的电压等于TVS管两端的电压。

在被保护电路稳定工作的过程中，被保护设备中的浪涌消失。由于连接端口传输的数据信号的频率较高，例如，数据信号的频率通常大于500MHz，使得数据信号的大部分能量为交流分量，在交流分量经过电容201时，电容201对交流分量没有过滤作用，使得数据信号可以较完整的通过电容202。由于数据信号的最大电压小于TVS管202的钳位电压，因此，TVS管的阻抗瞬间变大，使得TVS处于不导通状态。

本发明实施例提供的接口防护电路，在接口防护电路中设置有电容和TVS管，且电容位于连接端口与TVS管之间。在上述过程中，无需提高接口防护电路的功率即可提升对接口芯片的防护能力，进而实现在保证设备间传输的数据信号的质量的前提下，提升了对接口芯片的防护能力。进一步的，由于电容可以降低浪涌的能量，使得流向TVS管的浪涌的能量减少，进而可以对TVS管起到保护作用，提高了接口防护电路的可靠性。

在图2所示实施例的基础上，可选的，还可以在接口防护电路中设置电阻，并将电阻与电容和接口芯片串联。这样，电阻可以和接口芯片进行分压，进而降低浪涌对接口芯片的影响，进一步增强了接口防护电路对接口芯片的防护作用。

在实际应用过程中，当电阻在接口防护电路中的设置位置不同时，接口防护电路对接口芯片的防护作用也不相同。下面，结合图3-图5所示的实施例，对包括电阻的接口防护电路进行详细说明。

图3为本发明提供的接口防护电路的结构示意图二。在图2所示实施例的基础上，请参见图3。接口防护电路中还包括电阻203，电阻203设置于TVS管202的第一端与接口芯片之间。

在实际应用过程中，当电阻203的阻值过小时，电阻对接口芯片的防护作用不明显。当电阻203的阻值过大时，电阻203对连接端口传输的数据信号的干扰较大。可选的，电阻203的阻值通常在第一阻值和第二阻值之间，第一阻值大于第二阻值。可选的，第一阻值大于1欧姆，第二阻值小于200欧姆。可选的，电阻203的阻值可以为50欧姆。

下面，对图3实施例所示的接口防护电路的工作过程进行详细说明。

当被保护电路中产生较大的浪涌时，电容201先滤除浪涌的直流部分，以降低浪涌的能量。经过电容201的浪涌经过导通的TVS管202接地，以使TVS管202将TVS管202两端的电压钳制到一个低电压。由于接口芯片和电阻203串联，因此，接口芯片两端的电压和电阻203两端的电压之和等于TVS管202两端的电压。由于电阻203可以与接口芯片分压，因此，可以降低接口芯片两端的浪涌电压，进一步降低浪涌对接口芯片的影响。

在连接端口稳定向接口芯片发送数据信号的过程中，电容201和TVS管202对数据信息的处理过程可以参考图2所示的实施例，在数据信号经过电容201之后，由于TVS管不导通，因此，经过电容201的数据信号经过电阻203之后流向接口芯片。由于电阻的阻值小于第二阻值，因此，电阻对数据信号的影响较小。

在图3所示的实施例中，通过将电阻203设置在TVS管202和接口芯片之间，这样，当连接端口发送的数据信号产生较大的浪涌时，电阻203可以与接口芯片分压，以降低接口芯片两端的浪涌电压，进而降低浪涌对接口芯片的影响。在被保护电路稳定工作的过程中，由于电阻的阻值小于第二阻值，使得电阻对数据信号的影响较小。

图4为本发明提供的接口防护电路的结构示意图三。在图2所示实施例的基础上，请参见图4。接口防护电路中还包括电阻203，电阻203设置于连接端口与电容201第一端之间。

需要说明的是，图4实施例中所示的电阻的特性与图3实施例所示的电阻的特性类似，此处不再进行赘述。

下面，对图4实施例所示的接口防护电路的工作过程进行详细说明。

当被保护设备中产生较大的浪涌时，浪涌会经过电阻203、电容201及TVS管202接地(具体原因可参见图2所示的实施例)。在浪涌流向TVS管202之前，浪涌先经过电阻203，进而降低流向电容201的浪涌的能量。电容201通过滤除浪涌中的直流部分，进一步降低流向TVS管202的浪涌的能量。在上述过程中，无需提高TVS管的功率即可提升对接口芯片的防护能力，进而实现在保证设备间传输的数据信号的质量的前提下，提升了对接口芯片的防护能力。这样，电阻203和电容202均可以对TVS管起到更好的保护作用，进一步提高防护电路的可靠性。

在被保护电路稳定工作的过程中，电容201和TVS管202对数据信息的处理过程可以参考图2所示的实施例。具体的，连接端口传输的数据信号经过电阻203之后流向接口芯片，由于电阻的阻值小于第二阻值，因此，电阻对数据信号的影响较小。

在图4所示的实施例中，通过将电阻203设置在连接端口与电容201第一端之间。这样，当被保护设备中产生较大的浪涌时，电阻203和电容201可以降低流向TVS管202的浪涌的能量，提高了对TVS管的保护作用，进而提高防护电路的可靠性。在被保护电路稳定工作的过程中，由于电阻的阻值小于第二阻值，使得电阻对数据信号的影响较小。

图5为本发明提供的接口防护电路的结构示意图四。在图2所示实施例的基础上，请参见图5。接口防护电路中还包括电阻203，电阻203设置于电容的第二端与TVS管的第一端之间。

需要说明的是，图5实施例中所示的电阻的特性与图3实施例所示的电阻的特性类似，此处不再进行赘述。

还需要说明的是，图5实施例所示的接口防护电路的工作过程及和达到的有益效果可以参见图4所示的实施例，此处不再进行赘述。

在上述任意一个实施例的基础上，可选的，为了进一步提高接口防护电路对接口芯片的防护作用，可以在接口防护电路中设置两个TVS管。以图3实施例所示的接口防护电路为例，可以在电阻203与接口芯片之间再设置一个TVS管，具体的，请参见图6所示的实施例。

图6为本发明提供的接口防护电路的结构示意图五。在图3所示实施例的基础上，请参见图6，接口防护电路还包括TVS管204，TVS管204的一端设置在电阻203和接口芯片之间，TVS管204的另一端接地。

可选的，TVS管204的特性可以和TVS管203的特性相同。

TVS管204可以进一步的降低接口芯片两端的浪涌电压，进而提高了对接口芯片的保护作用。进一步的，当一个TVS管出现故障时，另一个TVS管还可以对接口芯片起到保护作用，提高了对接口芯片保护的可靠性。

当然，在实际应用过程中，还可以根据实际需要设置TVS管在接口防护电路中的位置、及接口防护电路中TVS管的个数，本发明实施例对此不作具体限定。

图7为本发明提供的设备接口的结构示意图。请参见图7，该设备接口包括接口芯片701和图2-图6任一实施例所示的接口防护电路702。

可选的，图7实施例中所述的设备接口可以设置在通信设备中，该通信设备可以为电脑、电视、显示屏、机顶盒等。在实际应用的过程中，当电路中产生浪涌时，浪涌首先经过接口防护电路702，然后再流向接口芯片701，以使接口防护电路702可以对接口芯片701起到防护作用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。