CN103794190B

CN103794190B - 具有静电放电防护功能的连接装置

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Publication number: CN103794190B
Application number: CN201210419306.1A
Authority: CN
Inventors: 郭建红
Original assignee: Wistron Corp
Current assignee: Wistron Corp
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2016-08-10
Anticipated expiration: 2032-10-26
Also published as: CN103794190A; US20140118870A1; TWI502891B; US9407091B2; TW201417501A

Abstract

一种具有静电放电防护功能的连接装置。该连接装置包括一第一接口，该第一接口包括多个信号引脚，用来电性连接一第一电子装置；一第二接口，该第二接口包括多个信号引脚，用来电性连接一第二电子装置；一驱动电路，该驱动电路耦接于该第一接口的该多个信号引脚中一第一信号引脚，用来根据该第一信号引脚的信号，产生一控制信号；以及一开关电路，该开关电路耦接于该第一接口、该第二接口以及该驱动电路，用来根据该控制信号，控制该第一接口的该多个信号引脚与该第二接口的该多个信号引脚之间的导通情形。本发明可达到完全隔离效果，避免两接口端的电子装置因静电放电而损毁。

Description

具有静电放电防护功能的连接装置

技术领域

本发明关于一种具有静电放电防护功能的连接装置，尤指一种可避免静电放电导致相关电子装置损毁的连接装置。

背景技术

现今的显示器利用一传输接口连接一视频信号产生装置，以接收视频信号而显示画面。传输接口的规范大致区分为模拟式，如视频图形阵列（Video Graphics Array，VGA），以及数字式，如数字视频接口（Digital Visual Interface，DVI）、高清晰度多媒体接口（HighDefinition Multimedia Interface，HDMI）等。不同的接口标准有其规定的相对应的信号引脚（如频率信号引脚、数据信号引脚、接地信号引脚等）以实现显示器与视频信号产生装置的信号沟通与传输。

然而，当视频信号产生装置与显示器启动信号传输时，若显示器在特殊的使用环境下无法正确释放电荷，则显示器会因为电源启动或其他原因所造成的电荷累积而具有极高电压（如90V），此时便可能会造成显示器的静电经由信号引脚放电至视频信号产生装置，使得视频信号产生装置遭受瞬间极高电压（如90V）而引起的强电流所损坏。这种情况在测试显示器的工厂生产线上更容易发生，因为作业员常常需插拔显示器来测试显示器是否正常，所以当显示器未正确连接而造成接地线是开路时，便很容易会造成测试仪器（即视频信号产生装置）被显示器的静电放电而产生的大电流烧毁。这些测试仪器都非常昂贵，因此会造成不小损失。

公知技术中为了解决测试仪器因静电放电而烧毁的问题，一般会在测试仪器中使用隔离放大器感测外部强电流通过外部电阻时所产生的压降，并在隔离放大器另一侧安全地输出较小电压，但这种做法无法确保较小电压不会烧毁测试仪器，因此仍未达到完全隔离的效果以防护静电放电。有鉴于此，公知技术实有改进的必要。

发明内容

因此，本发明的主要目的即在于提供一种可达到完全隔离效果的静电放电防护连接装置，以改善公知技术缺点。

本发明公开一种具有静电放电防护功能的连接装置，该连接装置包括一第一接口，该第一接口包括多个信号引脚，用来电性连接一第一电子装置；一第二接口，该第二接口包括多个信号引脚，用来电性连接一第二电子装置；一驱动电路，该驱动电路耦接于该第一接口的该多个信号引脚中一第一信号引脚，用来根据该第一信号引脚的信号，产生一控制信号；以及一开关电路，该开关电路耦接于该第一接口、该第二接口以及该驱动电路，用来根据该控制信号，控制该第一接口的该多个信号引脚与该第二接口的该多个信号引脚之间的导通情形。

本发明可达到完全隔离效果，避免两接口端的电子装置因静电放电而损毁。

附图说明

图1为本发明实施例一连接装置的示意图。

图2为本发明开关电路的一实施例的示意图。

图3A至图3D为本发明驱动电路的不同实施例的示意图。

主要组件符号说明：

10 连接装置

100 第一接口

102 第二接口

104 驱动电路

106 开关电路

108 第一电子装置

110 第二电子装置

P_11～P_1n、P_21～P_2n 信号引脚

SIG 信号

DRV 控制信号

D1～Dn 二极管

O1～On 继电器组件

C1～Cn 线圈

S1～Sn 开关

CON1、CON2 晶体管

R1、R2、R3 电阻

OPC 光耦合放大器

VIN 系统电压

GND 接地端

具体实施方式

请参考图1，图1为本发明实施例一连接装置10的示意图。如图1所示，连接装置10包含有一第一接口100、一第二接口102、一驱动电路104以及一开关电路106。第一接口100包含有信号引脚P_11～P_1n，可电性连接一第一电子装置108（如一显示器）。第二接口102亦包含有信号引脚P_21～P_2n，可电性连接一第二电子装置110（如一视频信号产生装置）。其中，第一接口100与第二接口102可符合数字或模拟传输接口的规范，如数字视频接口、高清晰度多媒体接口、视频图形阵列等。驱动电路104耦接于第一接口100的信号引脚P_11～P_1n中一信号引脚P_1a，用来根据信号引脚P_1a的信号SIG，产生一控制信号DRV。开关电路106耦接于第一接口100、第二接口102以及驱动电路104，用来根据控制信号DRV，控制第一接口100的信号引脚P_11～P_1n与第二接口102的信号引脚P_21～P_2n之间的导通情形。

简言之，连接装置10根据第一电子装置108传送至信号引脚P_1a的信号SIG，触发驱动电路104产生控制信号DRV，藉以驱动开关电路106，以控制第一接口100与第二接口102之间是否导通。换句话说，当第一电子装置108未正确连接至第一接口100或第一电子装置108尚未启动时，信号引脚P_1a尚无信号SIG，则开关电路106控制第一接口100与第二接口102断开，以完全隔离第一接口100与第二接口102，避免因第一电子装置108的静电放电导致第二电子装置110损毁。接着，当第一接口100、第二接口102分别正确连接第一电子装置108与第二电子装置110且第一电子装置108开始运作后，第一电子装置108将通过信号引脚P_1a传送信号SIG，因而触发驱动电路104驱动开关电路106以控制第一接口100与第二接口102导通。由此可知，连接装置10利用第一接口100的信号引脚P_1a来通知驱动电路104以指示开关电路106的导通情形，藉以避免两接口端的电子装置因静电放电而损毁。

需注意的是，图1为本发明实施例，本领域普通技术人员应当可据以进行修饰或变化，而不限于此。举例来说，信号引脚P_1a的选择不限于特定规则，凡是可用来指示第一接口100的连接情形，使驱动电路104可据以完全隔离或适时导通两接口者皆可适用于本发明。例如，在一实施例中，连接装置10的第一接口100与第二接口102符合数字视频接口规范，且第一电子装置108为具有DVI连接接口的一显示器，而第二电子装置110为一测试仪器。在此情形下，信号引脚P_1a可为DVI规范中的一频率信号引脚，即信号SIG为频率信号；频率信号引脚在第一电子装置108尚未连接至第一接口100或第一电子装置108尚未启动时，不会传送频率信号，而在第一电子装置108正确连接至第一接口100并启动后，才传送频率信号。藉此，驱动电路104可在第一电子装置108未启动或未正确连接时，断开第一接口100与第二接口102，因而可达到完全隔离的效果，以防止第一电子装置108（即显示器）未正确连接时，因瞬间高压静电放电而烧毁第二电子装置110（即测试仪器）。反之，当第一电子装置108、第二电子装置110皆正确连接上第一接口100、第二接口102之后，第一电子装置108的高压静电便可经由已完全连接好的接地信号引脚释放电荷，同时，第一接口100的信号引脚P_1a（在此例中为DVI接口的频率信号引脚）会因为第一电子装置108所送出的频率信号而有信号出现，所以驱动电路104会据此指示开关电路106以导通第一接口100与第二接口102。在此情形下，由于第一电子装置108的高压静电已在导通前经由接地信号引脚释放，所以可以防止静电放电而损坏第二电子装置110。

除了以DVI规范的频率信号引脚实现信号引脚P_1a外，在其他实施例中，信号引脚P_1a亦可为符合DVI规范的其他引脚或符合VGA规范的同步信号引脚等，不限于此。

更进一步地，为了确保第一电子装置108的高压静电可完全经由接地信号引脚释放完毕，可在开关电路106加入一延迟机制，亦即开关电路106需在一预定时间后（如1毫秒后）才导通第一接口100与第二接口102。

此外，开关电路106的实现方式未有所限，只要能根据控制信号DRV，控制第一接口100与第二接口102的导通情形即可。举例来说，请参考图2，图2为开关电路106的一实施例的示意图。如图2所示，开关电路106包含有二极管D1～Dn及继电器组件O1～On。每一继电器组件O1～On连接于第一接口100的一信号引脚（P_11～P_1n）与第二接口102的一信号引脚（P_21～P_2n）之间，其由一线圈（标示为C1～Cn）及一开关（标示为S1～Sn）所组成，用以根据驱动电路104所产生的控制信号DRV，驱动线圈（C1～Cn）以控制开关（S1～Sn）的导通，藉以控制第一接口100的信号引脚P_11～P_1n与第二接口102的信号引脚P_21～P_2n的导通。二极管D1～Dn的两端分别耦接于一系统电压VIN及驱动电路104所产生的控制信号DRV，且分别与继电器组件O1～On中的线圈C1～Cn两端并联耦接，主要用来保护继电器组件O1～On从导通至关闭时，因线圈C1～Cn所产生的反向电压过高而损伤到其他组件。更进一步地，可适当的选择继电器组件O1～On以实现如上所述的延迟机制，亦即使继电器组件O1～On在一预定时间后（如1毫秒后）才导通。需注意的是，二极管D1～Dn是作为保护组件，在某些实施例中亦可省略或以其他保护组件取代。

此外，驱动电路104的实现方式亦不限于特定装置或组件。举例来说，请参考图3A至图3D，图3A至图3D为驱动电路104的不同实施例的示意图。图3A至图3D皆为业界常见的分压电路与放大器的应用，其运作方式应为本领域普通技术人员所熟知，故仅简述如下。如图3A所示，驱动电路104由电阻R1、R2及晶体管CON1、CON2所组成。电阻R1、R2串接于信号引脚P_1a与一接地端GND之间，其形成一下拉分压电阻，以正确驱动晶体管CON1。晶体管CON1、CON2以直接串接的方式形成共发射极的直接耦合放大器，以根据分压后的信号SIG，产生控制信号DRV（在第二晶体管CON2的集电极），从而驱动开关电路106。

图3B、图3C的实施例则使用不同于图3A的晶体管架构与连接方法，但同样地是利用下拉分压电阻R1、R2对信号SIG进行分压，以稳定触发晶体管CON1导通，其最主要差别在于晶体管CON1、CON2之间增加了一下拉电阻（如图3B的R3）或一上拉电阻（如图3C的R3），使电压电平更稳定且反应速度更快速。值得注意地，图3A、图3B、图3C中晶体管CON1、CON2皆为N型双极结型晶体管（bipolar junction transistor，BJT），但也可以改采N型双极结型晶体管（BJT）与N型金属氧化物半导体（Metal oxidesemiconductor，MOS）晶体管，或者皆为N型金属氧化物半导体（MOS）晶体管，本领域普通技术人员应当可据以进行变化，而不限于此。

图3D的实施例与图3A至图3C的实施例主要差别为将共发射极直接耦合放大器（晶体管CON1、CON2）改以一光耦合放大器OPC取代，同样可以根据信号SIG，产生控制信号DRV驱动开关电路106。

在公知技术中，为了解决测试仪器因静电放电而烧毁的问题，一般会在测试仪器中使用隔离放大器感测外部强电流通过外部电阻时所产生的压降，并在隔离放大器另一侧安全地输出较小电压，但这种做法无法确保较小电压不会烧毁测试仪器。相比较之下，本发明实施例根据信号引脚P_1a的信号SIG来判断第一接口100是否与第一电子装置108正确连接，并可在第一电子装置108的高压静电经由一段时间完全释放后，才导通第一接口100与第二接口102。如此一来，可避免两接口端的电子装置因静电放电而损毁。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡是根据本发明权利要求书的范围所作的等同变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种具有静电放电防护功能的连接装置，该连接装置包括：

一第一接口，该第一接口包括多个信号引脚，用来电性连接一第一电子装置；

一第二接口，该第二接口包括多个信号引脚，用来电性连接一第二电子装置，其中该第二接口的该多个信号引脚对应于该第一接口的该多个信号引脚；

一驱动电路，该驱动电路耦接于该第一接口的该多个信号引脚中一第一信号引脚，用来根据该第一信号引脚的信号，产生一控制信号；以及

一开关电路，该开关电路耦接于该第一接口、该第二接口以及该驱动电路，该开关电路被该驱动电路控制，用来根据该控制信号，控制该第一接口的该多个信号引脚与该第二接口的该多个信号引脚之间的导通情形；

其中该驱动电路在该第一信号引脚无信号时，通过该控制信号以控制该开关电路断开该第一接口的该多个信号引脚与该第二接口的该多个信号引脚，以及在该第一信号引脚有信号时，通过该控制信号以控制该开关电路导通该第一接口的该多个信号引脚与该第二接口的该多个信号引脚。

2.如权利要求1所述的连接装置，其中该第一电子装置是一显示器，该第二电子装置是一视频信号产生装置。

3.如权利要求2所述的连接装置，其中该第一接口与该第二接口符合一数字视频接口规范。

4.如权利要求3所述的连接装置，其中该第一信号引脚为一频率信号引脚。

5.如权利要求2所述的连接装置，其中该第一接口与该第二接口符合一视频图形阵列规范。

6.如权利要求1所述的连接装置，其中在该第一信号引脚有信号时，该开关电路根据该控制信号，在一预定时间后，才导通该第一接口的该多个信号引脚与该第二接口的该多个信号引脚。

7.如权利要求1所述的连接装置，其中该开关电路包括多个继电器组件，每一继电器组件对应于该第一接口的一信号引脚与该第二接口的一信号引脚，用来根据该驱动电路所产生的该控制信号，控制该第一接口的该信号引脚与该第二接口的该信号引脚的导通情形。

8.如权利要求7所述的连接装置，其中该开关电路还包括多个保护组件，用来保护该多个继电器组件。

9.如权利要求1所述的连接装置，其中该驱动电路包括：

一第一电阻，该第一电阻包括一第一端以及一第二端，该第一端耦接于该第一信号引脚；

一第二电阻，该第二电阻包括一第一端耦接于一接地端，以及一第二端耦接于该第一电阻的该第二端；

一第一晶体管，该第一晶体管包括一第一端、一第二端以及一控制端，该第一端耦接于该接地端，该控制端耦接于该第一电阻的该第二端与该第二电阻的该第二端间；以及

一第二晶体管，该第二晶体管包括一第一端耦接于该接地端、一第二端耦接于该开关电路以及一控制端耦接于该第一晶体管的该第二端。

10.如权利要求9所述的连接装置，其中该第一晶体管与该第二晶体管为N型双极结型晶体管，而该第一晶体管与该第二晶体管的该第一端、该第二端以及该控制端分别为发射极、集电极以及基极。

11.如权利要求9所述的连接装置，其中该第一晶体管与该第二晶体管为N型金属氧化物半导体晶体管，而该第一晶体管与该第二晶体管的该第一端、该第二端以及该控制端分别为源极、漏极以与栅极。

12.如权利要求1所述的连接装置，其中该驱动电路包括：

一第二电阻，该第二电阻包括一第一端耦接于一接地端以及一第二端耦接于该第一电阻的该第二端；

一第三电阻，该第三电阻包括一第一端以及一第二端，该第一端耦接于该接地端；

一第一晶体管，该第一晶体管包括一第一端、一第二端以及一控制端，该第一端耦接于该第三电阻的该第二端，该第二端耦接于一系统电压，该控制端耦接于该第一电阻的该第二端与该第二电阻的该第二端间；以及

一第二晶体管，该第二晶体管包括一第一端耦接于该接地端、一第二端耦接于该开关电路以及一控制端耦接于该第一晶体管的该第一端与该第三电阻的该第二端间。

13.如权利要求12所述的连接装置，其中该第一晶体管与该第二晶体管为N型双极结型晶体管，而该第一晶体管与该第二晶体管的该第一端、该第二端以及该控制端分别为发射极、集电极以及基极。

14.如权利要求12所述的连接装置，其中该第一晶体管与该第二晶体管为N型金属氧化物半导体晶体管，而该第一晶体管与该第二晶体管的该第一端、该第二端以及该控制端分别为源极、漏极以与栅极。

15.如权利要求1所述的连接装置，其中该驱动电路包括：

一第三电阻，该第三电阻包括一第一端以及一第二端，该第一端耦接于一系统电压；

一第一晶体管，该第一晶体管包括一第一端、一第二端以及一控制端，该第一端耦接于该接地端，该第二端耦接于该第三电阻的该第二端，该控制端耦接于该第一电阻的该第二端与该第二电阻的该第二端间；以及

一第二晶体管，该第二晶体管包括一第一端耦接于该接地端、一第二端耦接于该开关电路以及一控制端耦接于该第一晶体管的该第二端与该第三电阻的该第二端间。

16.如权利要求15所述的连接装置，其中该第一晶体管与该第二晶体管为N型双极结型晶体管，而该第一晶体管与该第二晶体管的该第一端、该第二端以及该控制端分别为发射极、集电极以及基极。

17.如权利要求15所述的连接装置，其中该第一晶体管与该第二晶体管为N型金属氧化物半导体晶体管，而该第一晶体管与该第二晶体管的该第一端、该第二端以及该控制端分别为源极、漏极以与栅极。