一种IO口保护模块及终端设备的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种io口保护模块及终端设备。

背景技术：

随着cmos(complementarymetaloxidesemiconductor)集成工艺的发展，绝大多数的芯片的i/o口都设有保护电路，但是相对耐压较低(一般都只有3.3v、5v等)，这就要求在应用时，必须增加保护措施，降低外部电压或静电对芯片的冲击。目前有较简单方式是采用cmos或三级管设计的电平转换电路，外加tvs管设计的静电防护电路。这种电路适用于低压或静电较小的情况，但若是能量较高的电压就会失效，特别是使用x86芯片的平台的i/o口，受到高压、静电冲击时，更易烧毁主芯片。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种io口保护模块及终端设备，以解决现有电平转换电路在较高电压的情况下易毁坏主芯片的问题。

本实用新型实施例提供一种io口保护模块，连接主芯片和负载，其包括整形转换电路和输出保护电路；所述整形转换电路连接输出保护电路和主芯片，输出保护电路连接负载；

所述整形转换电路对主芯片输出的信号进行电流调节、波形整形和电平转换后输出对应的io信号给输出保护电路，所述输出保护电路用于进行阻抗匹配并将io信号传输给负载。

可选地，所述的io口保护模块中，所述整形转换电路包括变换器u1第一电阻；

所述变换器的vcca脚和vccb脚均连接电源端，变换器的dir脚和gnd脚均接地，变换器的b脚通过第一电阻连接主芯片的io口，变换器的a脚连接输出保护电路。

可选地，所述的io口保护模块中，所述整形转换电路还包括第一电容和第二电容；

所述第一电容的一端连接变换器的vccb脚和电源端，第一电容的另一端接地，所述第二电容的一端连接变换器的vcca脚和电源端，第二电容的另一端接地。

可选地，所述的io口保护模块中，所述输出保护电路包括接口、第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述第一电阻的一端连接变换器的a脚，第一电阻的另一端连接第二电阻的一端和第三电阻的一端，第三电阻的另一端连接接口的第1脚和第2脚；第二电阻的另一端、接口的第3脚至第6脚均接地；接口的第1脚和第2脚连接负载。

可选地，所述的io口保护模块中，所述输出保护电路还包括第一静电保护管和第二静电保护管；

所述第一静电保护管的一端连接第二电阻的一端和第三电阻的一端，第二静电保护管的一端连接第三电阻的另一端和接口的第1脚，第一静电保护管的另一端和第二静电保护管的另一端均接地。

本实用新型实施例第二方面提供了一种终端设备，包括一电路板，所述电路板上设置有主芯片和负载，其中，所述电路板上还设置所述的io口保护模块，所述io口保护模块连接主芯片和负载；

所述io口保护模块对主芯片输出的信号进行电流调节、电平转换后输出对应的io信号并传输给负载，还根据负载进行阻抗匹配。

可选地，所述的终端设备中，所述主芯片的型号为i3-5005u。

可选地，所述的终端设备中，所述终端设备为工控机、一体机电脑或台式机。

本实用新型实施例提供的技术方案中，终端设备包括一电路板，所述电路板上设置有io口保护模块、主芯片和负载；所述io口保护模块连接主芯片和负载；所述io口保护模块对主芯片输出的信号进行电流调节、电平转换后输出对应的io信号并传输给负载，还根据负载进行阻抗匹配。通过io口保护模块10即可缓冲或降低高压对主芯片的io口的冲击，从而保护主芯片不被损坏，提高产品的质量。

附图说明

图1为本实用新型实施例中终端设备的结构框图。

图2为本实用新型实施例中io口保护模块的电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型实施例提供的终端设备包括一电路板，所述电路板上设置有io口保护模块10、主芯片20和负载；所述io口保护模块10连接主芯片20和负载。所述io口保护模块10对主芯片输出的信号进行电流调节、电平转换后输出对应的io信号并传输给负载，还根据负载进行阻抗匹配。通过io口保护模块10即可缓冲或降低高压对主芯片的io口的冲击，从而保护主芯片不被损坏，提高产品的质量。

所述电路板适用于设置在所有需要进行主芯片的io口保护的终端设备内，例如x86平台(或其他平台)配合主芯片实现io口保护，与主芯片(采用型号为i3-5005u)相关的工控机、一体机电脑、小盒子(台式机)等终端设备。负载可为需要主芯片20控制驱动且会产生高压、静电的模块，如屏背光模块。所述负载可以设置在本电路板上，也可设置在其他电路板上。

请一并参阅图2，所述io口保护模块10包括整形转换电路100和输出保护电路200；所述整形转换电路100连接输出保护电路200和主芯片20，输出保护电路200连接负载。所述整形转换电路100对主芯片输出的信号进行电流调节、波形整形和电平转换后输出对应的io信号给输出保护电路200，所述输出保护电路用于进行阻抗匹配并将io信号传输给负载。

请继续参阅图2，所述整形转换电路100包括变换器u1和第一电阻r1；所述变换器u1的vcca脚和vccb脚均连接电源端(输入3.3v电压+v3.3s)，变换器u1的dir脚和gnd脚均接地，变换器u1的b脚通过第一电阻r1连接主芯片的io口，变换器u1的a脚连接输出保护电路200。

其中，所述变换器u1是与门集成电路，如型号为sn74avc1t45dckr的逻辑变换器。所述主芯片的io口可根据负载的类型对应选择，如负载为屏背光模块时，主芯片的io口为输出背光驱动信号的io口。通过调节第一电阻r1的阻值，即可调节输入电流的大小，以避免io口输出的信号的电流过大烧坏变换器u1，通常根据主芯片的类型来设置阻值。

此处以主芯片(i3-5005u)输出pwm交流信号io_out为例，pwm交流信号io_out的电流通过第一电阻r1调节大小后，输入变换器u1中进行波形整形和电平转换，输出对应的io信号至输出保护电路200。变换器u1还具有隔离作用，能避免主芯片(i3-5005u)因过压或过流而损坏。

为了使变换器u1工作更加稳定，所述整形转换电路100还包括第一电容c1和第二电容c2；所述第一电容c1的一端连接变换器u1的vccb脚和电源端，第一电容c1的另一端接地，所述第二电容c2的一端连接变换器u1的vcca脚和电源端，第二电容c2的另一端接地。

通过第一电容c1(容值为0.1uf)和第二电容c2(容值为10uf)对两个脚上的电压进行滤波，可确保电平转换的稳定。在具体实施时，所述第一电容c1设置在变换器u1的vccb脚附近，第二电容c2的设置在变换器u1的vcca脚附近。

所述输出保护电路200包括接口cn、第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r1；所述第一电阻r1的一端连接变换器u1的a脚，第一电阻r1的另一端连接第二电阻r2的一端和第三电阻r3的一端，第三电阻r3的另一端连接接口cn的第1脚和第2脚；第二电阻r2的另一端、接口cn的第3脚至第6脚均接地；接口cn的第1脚和第2脚连接负载。

通过第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r1组成t型电路，可根据外部电路板的输入阻抗，来调节输出阻抗，从而匹配不同的负载。通过调节r1、r2、r3的分压比值(例如r1、r2、r3的阻值分别为0ω、1kω、10kω)来减小外部电路因静电或电压对电路产生的冲击作用，保护整个电路不会损坏。

优选地，所述输出保护电路200还包括第一静电保护管d1和第二静电保护管d2；所述第一静电保护管d1的一端连接第二电阻r2的一端和第三电阻r3的一端，第二静电保护管d2的一端连接第三电阻r3的另一端和接口cn的第1脚，第一静电保护管d1的另一端和第二静电保护管d2的另一端均接地。通过静电保护管(或tvs管)来进行静电保护，可根据输出的需求选择对应静电保护管的参数来达到不同的静电保护等级。

综上所述，本实用新型提供的io口保护模块及终端设备，采用与门集成的变换器来实现电平转换和保护功能，其隔离度好，体积小，可靠性高；同时，输入和输出电流可调整，结合三个电阻的阻抗匹配和静电保护管的缓冲，将较高的电压或静电降低到主芯片可以承受的范围内(大部分静电先由静电保护管吸收)，来实现对主芯片的保护，抗静电能力更强，提高了开机时由于接触电阻的电流放电所产生的静电(这样的静电更容易损坏cmos电路(包括主芯片))的防护，提高产品的可靠性。整体电路简明实用，电路体积小，方便pcb设计。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。