專利名稱：接口防護(hù)電路及可實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)的接口電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及過壓保護(hù)技術(shù)，特別涉及一種接口防護(hù)電路、以及一種可實(shí)現(xiàn)過 壓保護(hù)的接口電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，例如數(shù)字分量串行(Serial Digital Interface，SDI)接口等高速接 口電路，通常選用例如瞬態(tài)電壓抑制二極管(Transient Voltage Suppressor, TVS)等壓敏 器件實(shí)現(xiàn)過壓防護(hù)。如圖1所示，以SDI接口電路為例，其包括SDI接口芯片、以及基本網(wǎng)絡(luò)卡(BNC) 連接器。BNC連接器可通過阻抗匹配電路，將接收信號送入SDI接口芯片的SDI輸入端，該 阻抗匹配電路由電感L、電阻R1、電容C、以及電阻R2組成。此外，該阻抗匹配電路與BNC連 接器之間的信號線還通過一個(gè)TVS接地，當(dāng)BNC連接器所接收的信號發(fā)生涌浪時(shí)，TVS兩端 的電壓就會提升、SDI接口芯片的SDI輸入端的電壓也會相應(yīng)提升，而當(dāng)出現(xiàn)過壓時(shí)，TVS就 會將待送入SDI接口芯片的電流泄放至地、從而將SDI接口芯片的SDI輸入端的電壓鉗位 至較低值，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對SDI接口芯片的過壓保護(hù)。但是，由于高速接口的信號速率較高，因而就需要TVS的結(jié)電容較??；而結(jié)電容較 小的TVS的管通流能力較差，因而會使得泄放至地的電流不高，從而導(dǎo)致過壓防護(hù)的等級 較低。對于SDI接口等常用于視頻監(jiān)控等惡劣環(huán)境的接口電路，較低的防護(hù)等級顯然無法 滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種接口防護(hù)電路、以及一種可實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)的接 口電路，能夠提高過壓防護(hù)等級。本實(shí)用新型提供的一種接口防護(hù)電路，包括可在電流達(dá)到第一電流值后變?yōu)楦咦杩範(fàn)顟B(tài)的第一器件，其串連于接口芯片與連 接器之間；可在兩端電壓達(dá)到第一電壓值后實(shí)現(xiàn)兩端電壓鉗位的第二器件，其連接于第一器 件靠近接口芯片的一端與地之間；可在兩端電壓達(dá)到第二電壓值后導(dǎo)通的第三器件，其連接于第一器件靠近連接器 的一端與地之間；其中，第一電流值小于等于第二器件的最大通流值，第一電壓小于第二電壓，第二 電壓小于等于第一器件變?yōu)楦咦杩範(fàn)顟B(tài)后連接器與地之間的電壓。第一器件為瞬態(tài)電壓阻值單元TBU、第二器件為瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS、第三器 件為氣體放電管GDT。所述接口芯片為數(shù)字分量串行SDI接口芯片；且，第一器件靠近SDI接口芯片、并連接第二器件的一端，進(jìn)一步通過阻抗匹配電路串連至SDI接口芯片。阻抗匹配電路中的阻抗與第一器件在未達(dá)到第一電流時(shí)的阻抗之和，為接口芯片 所需的預(yù)定阻抗值。所述連接器為基本網(wǎng)絡(luò)卡BNC連接器。本實(shí)用新型提供的一種可實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)的接口電路，包括接口芯片、以及可將信 號送入接口芯片的連接器，還包括可在電流達(dá)到第一電流值后變?yōu)楦咦杩範(fàn)顟B(tài)的第一器件，其串連于接口芯片與連 接器之間；可在兩端電壓達(dá)到第一電壓值后實(shí)現(xiàn)兩端電壓鉗位的第二器件，其連接于第一器 件靠近接口芯片的一端與地之間；可在兩端電壓達(dá)到第二電壓值后導(dǎo)通的第三器件，其連接于第一器件靠近連接器 的一端與地之間；其中，第一電流值小于等于第二器件的最大通流值，第一電壓小于第二電壓，第二 電壓小于等于第一器件變?yōu)楦咦杩範(fàn)顟B(tài)后連接器與地之間的電壓。第一器件為瞬態(tài)電壓阻值單元TBU、第二器件為瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS、第三器 件為氣體放電管GDT。所述接口芯片為數(shù)字分量串行SDI接口芯片；且，第一器件靠近SDI接口芯片、并連接第二器件的一端，進(jìn)一步通過阻抗匹配電 路串連至SDI接口芯片。阻抗匹配電路中的阻抗與第一器件在未達(dá)到第一電流時(shí)的阻抗之和，為接口芯片 所需的預(yù)定阻抗值。所述連接器為基本網(wǎng)絡(luò)卡BNC連接器。由上述技術(shù)方案可見，本實(shí)用新型在接口芯片與連接器之間串連一第一器件，并 將該第一器件與接口芯片相連的一端通過第二器件接地，還將該第一器件與連接器相連的 一端通過第三器件接地，因而，當(dāng)信號線纜上出現(xiàn)的浪涌進(jìn)入接口電路而導(dǎo)致電壓升高時(shí)， 先由反應(yīng)速度相對快的第二器件在電壓升高的初始階段進(jìn)行電壓鉗位、實(shí)現(xiàn)對接口芯片輸 入端的保護(hù)，即第一級防護(hù)，爾后再由第一器件電流觸發(fā)而截?cái)噙B接器與第二器件之間的 信號通路，并由第三器件將涌浪電流泄放至地、實(shí)現(xiàn)對接口芯片輸入端的高等級防護(hù)，即第 二級防護(hù)。也就是說，本實(shí)用新型并不是采用始終依靠第二器件泄放電流的一級防護(hù)，而是 采用第二器件在過壓程度較低時(shí)泄放電流、第三器件在過壓程度較高時(shí)泄放電流、第一器 件實(shí)現(xiàn)泄放電流的器件切換的兩級防護(hù)，從而能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中僅利用例如TVS等低結(jié) 電容壓敏器件保護(hù)存在通流能力較小、防護(hù)等級低的問題。進(jìn)一步地，第一器件選用TBU、第二器件選用TVS、第三器件選用⑶T，能夠確保足 夠小的結(jié)電容，更好地適用于例如SDI接口更高速接口電路。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中可實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)的一種接口電路的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中可實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)的一種接口電路的結(jié)構(gòu)圖；圖3為TBU器件的動作特性圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施 例，對本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。本實(shí)施例在接口芯片與連接器之間串連一瞬態(tài)阻塞單元(Transient Blocking Unit，TBU)器件，并將該TBU器件靠近接口芯片的后端通過TVS接地，還將該TBU器件靠近 連接器的前端通過氣體放電管(Gas Discharge Tube，⑶T接地，因而，當(dāng)信號線纜上出現(xiàn)的 涌浪通過連接器進(jìn)入接口電路而導(dǎo)致信號線電壓升高時(shí)，先由反應(yīng)速度相對快(即導(dǎo)通電 壓低于GDT)的TVS在電壓升高的初始階段進(jìn)行電壓鉗位、實(shí)現(xiàn)對接口芯片輸入端的保護(hù)， 即第一級防護(hù)，爾后再由TBU器件電流觸發(fā)而截?cái)噙B接器與TVS之間的信號通路、將連接器 與地之間的電壓全部加在GDT兩端，并由兩端電壓升高后導(dǎo)通的GDT在TBU的前端將信號 涌浪電流泄放至地，實(shí)現(xiàn)對接口芯片的高等級防護(hù)，即第二級防護(hù)。也就是說，本實(shí)施例并不是采用始終依靠TVS泄放電流的一級防護(hù)，而是采用TVS 在過壓程度較低時(shí)泄放電流、GDT在過壓程度較高時(shí)泄放電流、TBU器件實(shí)現(xiàn)泄放電流的器 件切換的兩級防護(hù)，從而能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中由于TVS管通流能力較小所導(dǎo)致的防護(hù)等級 低的問題。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中可實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)的一種接口電路的結(jié)構(gòu)圖。如圖2所 示，以SDI接口電路為例，該電路包括具有SDI輸入端的SDI接口芯片；可將信號送入SDI接口芯片的SDI輸入端的BNC連接器；串連于SDI接口芯片的SDI輸入端與BNC連接器之間的阻抗匹配電路，該阻抗匹 配電路由電感L、電阻Rl、電容C、以及電阻R2組成；TBU，其可在電流達(dá)到如圖3所示的阻滯電流后變?yōu)楦咦杩範(fàn)顟B(tài)，并串連于阻抗匹 配電路與連接器之間；由于串聯(lián)了 TBU，因而可以調(diào)整阻抗匹配電路中的電阻R1，以保證阻 抗匹配電路中Rl的阻抗與TBU未達(dá)到阻滯電流的工作狀態(tài)時(shí)的阻抗之和，為接口芯片所需 的預(yù)定阻抗值，例如75ohm;TVS，其可在兩端電壓達(dá)到導(dǎo)通電壓后實(shí)現(xiàn)兩端電壓鉗位，并連接于TBU靠近SDI 接口芯片的一端與地之間、即連接于TBU與阻抗匹配電路相連的一端與地之間；⑶T，其可在兩端電壓達(dá)到導(dǎo)通電壓后導(dǎo)通，并連接于TBU靠近BNC連接器的一端 與地之間；其中，TBU的阻滯電流大于TVS的最大通流，TVS的導(dǎo)通電壓小于⑶T的導(dǎo)通電壓， 而⑶T的導(dǎo)通電壓又小于等于TBU達(dá)到阻滯電流后BNC連接器與地之間的電壓，還可以理 解為GDT的導(dǎo)通電壓小于等于如圖3所示的TBU的阻滯電流所對應(yīng)的電壓值。這樣，當(dāng)BNC連接器所接收的信號發(fā)生涌浪而導(dǎo)致電壓升高時(shí)，電壓值并不是立 即到達(dá)峰值、而是存在一個(gè)初始階段的上升過程；在初始階段的上升過程中，電壓值雖高于TVS的導(dǎo)通電壓，但未達(dá)到⑶T的導(dǎo)通電 壓、且流過TBU的電流值也尚未達(dá)到如圖3所示的阻滯電流，因而⑶T不會放電、TBU器件 也不會變?yōu)楦咦杩範(fàn)顟B(tài)而切斷信號通路，即TVS的反應(yīng)速度快于TBU和GDT，且此時(shí)的電流 值小于TVS的最大通流，因而能夠由TVS泄放至地，實(shí)現(xiàn)TVS將SDI接口芯片的SDI輸入端鉗位的第一級防護(hù)；此后，電壓值上升到峰值，使得流過TBU的電流其大于等于如圖3所示的阻滯電 流，因而能夠由TBU切斷BNC連接器與TVS和SDI接口芯片之間的信號通路，雖然此時(shí)的 電流無法通過管通流能力有限的TVS泄放，但由于信號通路已被切斷，因而電流不會流至 TVS,同時(shí)，由于信號通路被切斷，因而BNC連接器與地之間的電壓全部加在⑶T兩端、并將 ⑶T導(dǎo)通，從而由⑶T在TBU靠近BNC連接器的前端即將電流泄放至地，實(shí)現(xiàn)⑶T放電的第 二級防護(hù)。需要說明的是，本實(shí)施例僅僅是以TBU、TVS、⑶T為例，選用TBU、TVS、⑶T是考慮 到這三個(gè)器件的結(jié)電容較小、更適用于例如SDI接口等高速接口電路。例如，⑶T可選用小 結(jié)電容表貼方頭陶瓷氣體放電管，其結(jié)電容可以達(dá)到0. 23pF、甚至更低，通流能力可以達(dá)到 數(shù)百安培、甚至達(dá)到或超過IkA (8/20uS) ；TVS可選用小結(jié)電容TVS，其結(jié)電容可低至0. 6pF。而實(shí)際應(yīng)用中，如果對于結(jié)電容沒有要求，則，可以選用能夠隨電壓升高變?yōu)楦咦?抗?fàn)顟B(tài)的器件替換TBU、選用能夠隨電壓升高實(shí)現(xiàn)鉗位的例如壓敏電阻等器件可替換TVS、 選用能夠隨電壓升高而導(dǎo)通的例如壓敏電阻等器件可替換GDT。此外，雖然TBU能夠被例如金膜電阻、或正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)等其他器件 予以替換，但是，選用TBU實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的技術(shù)方案更優(yōu)。具體說，TBU器件與PTC器件 相似，在正常應(yīng)用中可以被看作是電阻，但是，當(dāng)流過的電流達(dá)到其阻滯電流后，TBU器件的 阻抗能夠迅速增大、以實(shí)現(xiàn)電流截止，而PTC的阻抗增大主要受溫度的影響，即PTC器件的 反應(yīng)速度較慢；而且，當(dāng)流過的電流達(dá)到其阻滯電流后，TBU器件在理論上可以完全截止電 流，而PTC器件還需要一定的殘余電流以維持器件本體處于高阻狀態(tài)。因此，相比于PTC器件，選用TBU器件對TVS的要求會更為寬松，不易出現(xiàn)⑶T器 件與TVS由于防護(hù)能力不匹配而存在TVS管損壞失效的問題。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換以及改進(jìn)等，均應(yīng)包含 在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種接口防護(hù)電路，其特征在于，該接口防護(hù)電路包括可在電流達(dá)到第一電流值后變?yōu)楦咦杩範(fàn)顟B(tài)的第一器件，其串連于接口芯片與連接器之間；可在兩端電壓達(dá)到第一電壓值后實(shí)現(xiàn)兩端電壓鉗位的第二器件，其連接于第一器件靠近接口芯片的一端與地之間；可在兩端電壓達(dá)到第二電壓值后導(dǎo)通的第三器件，其連接于第一器件靠近連接器的一端與地之間；其中，第一電流值小于等于第二器件的最大通流值，第一電壓小于第二電壓，第二電壓小于等于第一器件變?yōu)楦咦杩範(fàn)顟B(tài)后連接器與地之間的電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的接口防護(hù)電路，其特征在于，第一器件為瞬態(tài)電壓阻值單元 TBU、第二器件為瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS、第三器件為氣體放電管GDT。
3.如權(quán)利要求1或2所述的接口防護(hù)電路，其特征在于，所述接口芯片為數(shù)字分量串行 SDI接口芯片；且，第一器件靠近SDI接口芯片、并連接第二器件的一端，進(jìn)一步通過阻抗匹配電路串 連至SDI接口芯片。
4.如權(quán)利要求3所述的接口防護(hù)電路，其特征在于，阻抗匹配電路中的阻抗與第一器 件在未達(dá)到第一電流時(shí)的阻抗之和，為接口芯片所需的預(yù)定阻抗值。
5.如權(quán)利要求3所述的接口防護(hù)電路，其特征在于，所述連接器為基本網(wǎng)絡(luò)卡BNC連接ο
6.一種可實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)的接口電路，包括接口芯片、以及可將信號送入接口芯片的 連接器，其特征在于，還包括可在電流達(dá)到第一電流值后變?yōu)楦咦杩範(fàn)顟B(tài)的第一器件，其串連于接口芯片與連接器 之間；可在兩端電壓達(dá)到第一電壓值后實(shí)現(xiàn)兩端電壓鉗位的第二器件，其連接于第一器件靠 近接口芯片的一端與地之間；可在兩端電壓達(dá)到第二電壓值后導(dǎo)通的第三器件，其連接于第一器件靠近連接器的一 端與地之間；其中，第一電流值小于等于第二器件的最大通流值，第一電壓小于第二電壓，第二電壓 小于等于第一器件變?yōu)楦咦杩範(fàn)顟B(tài)后連接器與地之間的電壓。
7.如權(quán)利要求6所述的接口電路，其特征在于，第一器件為瞬態(tài)電壓阻值單元TBU、第 二器件為瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS、第三器件為氣體放電管GDT。
8.如權(quán)利要求6或7所述的接口電路，其特征在于，所述接口芯片為數(shù)字分量串行SDI 接口芯片；且，第一器件靠近SDI接口芯片、并連接第二器件的一端，進(jìn)一步通過阻抗匹配電路串 連至SDI接口芯片。
9.如權(quán)利要求8所述的接口電路，其特征在于，阻抗匹配電路中的阻抗與第一器件在 未達(dá)到第一電流時(shí)的阻抗之和，為接口芯片所需的預(yù)定阻抗值。
10.如權(quán)利要求8所述的接口電路，其特征在于，所述連接器為基本網(wǎng)絡(luò)卡BNC連接器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種接口防護(hù)電路以及一種可實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)的接口電路。本實(shí)用新型在接口芯片與連接器之間串連一TBU器件，并將該TBU器件與接口芯片相連的一端通過TVS接地，該TBU器件與連接器相連的一端通過GDT接地，當(dāng)信號線纜上出現(xiàn)涌浪而導(dǎo)致信號線電壓升高時(shí)，先由反應(yīng)速度相對快的TVS在電壓升高的初始階段進(jìn)行電壓鉗位、實(shí)現(xiàn)對接口芯片輸入端的保護(hù)，爾后再由TBU器件電流觸發(fā)而截?cái)噙B接器與TVS之間的信號通路、并由GDT將涌浪電流泄放至地，實(shí)現(xiàn)對接口芯片的高等級防護(hù)，從而利用兩級防護(hù)克服例如TVS等低結(jié)電容壓敏器件保護(hù)存在通流能力較小、防護(hù)等級低的問題，并通過器件選型組合同時(shí)保證較小的結(jié)電容。
文檔編號H02H9/04GK201674223SQ20102022681
公開日2010年12月15日 申請日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月8日
發(fā)明者曾利偉 申請人:杭州華三通信技術(shù)有限公司