DE10000485A1

DE10000485A1 - Daten- und Stromverbinderanschluss

Info

Publication number: DE10000485A1
Application number: DE10000485A
Authority: DE
Inventors: Stephen J Whitney
Original assignee: Littelfuse Inc
Current assignee: Littelfuse Inc
Priority date: 1999-01-08
Filing date: 2000-01-07
Publication date: 2000-08-03
Also published as: US6522515B1; FR2788379A1; TW525061B; JP2000298539A

Abstract

Ein Verbinderanschluss zum Bereitstellen von Strom an eine serielle Vorrichtung und der Beendigung eines davon empfangenen Differentialsignals wird offenbart. Der Anschluss beinhaltet Schaltungen, die eine Datenschnittstelle und eine Stromschnittstelle bereitstellen. Die Datenschnittstelle ist betriebsbereit zwischen einem Eingabe-Differentialleiterpaar und einem Ausgabe-Differentialleiterpaar angeschlossen, um die Beendigung des Eingabe-Leiterpaars und die Übertragung des Signals an das Ausgabe-Leiterpaar bereitzustellen. Ferner beinhaltet die Stromschnittstelle eine Sicherung, die betriebsbereit zwischen einen Spannungseingang und einen Spannungsausgang zur Überstromsicherung angeschlossen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Kommunikationssysteme, die unterschiedliche Signale von einem seriellen Host bzw. Datenanbieter empfangen, und insbesondere betrifft sie einen Schaltkreis zum Bereitstellen von Strom an ein serielles Gerät und zur Beendigung von unterschiedlichen davon empfangenen Signalen.

Busse sind weitverbreitet, um einseitige oder zweiseitige Kommunikation zwischen zwei oder mehreren elektronischen Vorrichtungen bereitzustellen. Beispielsweise kann ein Bus verwendet werden, um einen Drucker, einen Monitor und eine Tastatur mit einer CPU (Computerprozessoreinheit) zu verbinden.

Um zwischen Komponenten Verbindung herzustellen, werden elektrische Signale an den Bus durch eine Übertragungsstation angelegt und durch eine andere Station auf dem Bus empfangen. Für serielle Hochgeschwindigkeitskommunikation wurde ein besonders vorteilhafter "Differential"-Typ eines Übertragungssignals entwickelt. Ein Differentialsignal wird über ein Leiterpaar übertragen. Jede Leitung überträgt das gleiche Signal jedoch mit unterschiedlichen Polaritäten. Ein Differentialsignal liefert ein höheres Signal/Rauschverhältnis und eine bessere Gesamtausführung, weil die Zeitverzerrung teilweise minimiert wird.

Es gibt jedoch einen Bedarf nach einem Verbinderanschluss, der zusammen mit der Beendigung des Differentialsignals einen RFI-Filter und einen elektrostatischen Entladungsschutz für den Bus liefert. Weil darüber hinaus viele Typen von seriellen Vorrichtungen einen Verbinderanschluss zur Stromversorgung benötigen, gibt es einen Bedarf nach Regulierung der gelieferten Strommenge, um einem Schaden an verschiedenen Vorrichtungen oder an Leitungen vorzubeugen, der von einem Defekt herrührt, der eine übermäßige Menge einer Stromaufnahme verursacht.

Die vorliegende Erfindung liefert einen Verbinderanschluss mit einer Datenschnittstellenschaltung und einer Stromschnittstellenschaltung. Die Datenschnittstelle ist zwischen einem Eingabe-Differentialleiterpaar und einem Ausgabe-Differentialleiterpaar betriebsbereit angeschlossen, um die Beendigung des Eingabe-Leiterpaars und die Übertragung von Signalen auf das Ausgabe-Leiterpaar bereitzustellen. Ferner beinhaltet die Stromschnittstelle eine Sicherung, die zwischen einem Spannungseingang und einem Spannungsausgang betriebsbereit angeschlossen ist, um eine Überstromsicherung bereitzustellen.

Zu diesem Zweck wird in einer Ausführungsform ein Verbinderanschluss zum Anschließen an einer seriellen Vorrichtung, die ein Differentialleiterpaar-Eingabesignal liefert, bereitgestellt. Der Anschluss umfasst eine Datenschnittstellenschaltung, die betriebsbereit an eine serielle Vorrichtung angeschlossen ist, um die Beendigung des Eingabesignals und von antwortenden Differential-Ausgabesignalen an ein Ausgabe-Leiterpaar bereitzustellen, und eine Stromschnittstellenschaltung mit einem Spannungsausgang, die betriebsbereit an die serielle Vorrichtung angeschlossen ist, und mit einer Sicherung, die an den Spannungsausgang zum Bereitstellen einer Überstromsicherung angeschlossen ist.

Die Schnittstellenschaltung beinhaltet in einer Ausführungsform ferner eine elektrostatische Entladungssicherung, die betriebsbereit an dem Differentialleiterpaar-Eingabesignal angeschlossen ist.

Die Schnittstellenschaltung beinhaltet in einer weiteren Ausführungsform ferner einen Filter, der betriebsbereit an das Differentialleiterpaar-Signal angeschlossen ist.

Die Stromschnittstelle beinhaltet in einer Ausführungsform ferner einen Schalter, der betriebsbereit an den Spannungsausgang im wesentlichen zur Entfernung von Strom von der seriellen Vorrichtung angeschlossen ist.

Die Stromschnittstelle beinhaltet in einer weiteren Ausführungsform ferner einen Stromsensor, der betriebsbereit an dem Schalter zum Erfassen der Stromstärke angeschlossen ist, die von der seriellen Vorrichtung empfangen wird.

In einer Ausführungsform wird eine Verbindungssteckerbuchse bereitgestellt, um die Datenschnittstellenschaltung und die Stromschnittstellenschaltung zu vereinigen.

Zusätzliche Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen und der beigefügten Ansprüche und durch Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen ersichtlich.

In den begleitenden Zeichnungen, die einen Teil der Beschreibung bilden und in denen die gleichen Bezugszeichen verwendet werden, um vergleichbare oder gleiche Teile zu bezeichnen, ist

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Datenknotens für einen seriellen Bus mit mehreren erfindungsgemäßen Verbinderanschlüssen;

Fig. 2 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines einzelnen Verbinderanschlusses aus Fig. 1;

Fig. 3 eine Aufsicht auf eine Ausführungsform von einem integrierten Schaltungsprägestempel, die gemäß des Blockdiagramms aus Fig. 2 konfiguriert ist;

Fig. 4 ist eine teilgeschnittene Seitenansicht eines einzelnen Verbinderanschlusses aus Fig. 1, der ein elektrisches Kontaktunterstützungsteil mit dem darin enthaltenen Prägestempel aus Fig. 2 besitzt.

Obwohl die Erfindung für Ausführungsformen in vielen unterschiedlichen Arten zugänglich ist, wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in den Zeichnungen gezeigt und hier ausführlich mit dem Verständnis beschrieben, dass die vorliegende Offenbarung als erläuterndes Beispiel der Grundlagen der Erfindung zu betrachten ist und es nicht beabsichtigt ist, den weiten Aspekt der Erfindung auf die erläuterten Ausführungsformen zu beschränken.

Die vorliegende Erfindung liefert eine Vorrichtung zur Beendigung von Differentialsignalen einer seriellen Vorrichtung und zur Begrenzung der Strommengen, die durch die Vorrichtung aufgenommen werden kann. Verweisend auf die Figuren und insbesonders auf Fig. 1, wird ein vereinfachtes Blockdiagramm von einem erfindungsgemäßen Datenknoten 10 für einen seriellen Bus 12 mit mehreren Verbinderanschlüssen 14 _1-4 dargestellt. Jeder Verbinderanschluss 14 im Datenknoten 10 empfängt ein Differentialsignal von einer betreffenden seriellen Vorrichtung 18 (nur eine gezeigt) und schickt ein entsprechendes Differentialsignal an den Bus 12.

Wie in Fig. 2 gezeigt, beinhaltet jeder Anschluss 14 einen Schaltkreis 15, der eine Datenübertragungsleitungsverknüpfung (bzw. Brücke) oder -schnittstelle 16 und eine Stromverknüpfung (bzw. Brücke) oder -schnittstelle 20 bereitstellt. Die Datenschnittstelle 16 ist betriebsbereit zwischen einem Differentialleiterpaar-Dateneingang 22 und einem Differentialleiterpaar-Datenausgang 24 angeschlossen. Die Datenschnittstelle 16 liefert Differentialsignale an das Ausgangspaar 24 als Antwort auf Differentialsignale, die vom Eingangspaar 22 empfangen wurden.

Die Datenschnittstelle 16 beinhaltet in einer Ausführungsform einen Block 26, der betriebsbereit zwischen dem Eingangspaar 22 und dem Ausgangspaar 24 angeschlossen ist. Der Block 26 beinhaltet vorzugsweise eine Schaltung zur Beendigung des Eingangspaars 22. Der Block 26 kann auch Schutzelemente oder -schaltungen beinhalten, um die Übertragung von schädigenden Spannungsspitzen an das Ausgangspaar 24 zu unterdrücken, beispielsweise einer vorübergehenden 15 kV Spannungsspitze, die von einer elektrostatischen Entladung am Eingangspaar 22 herrührt. Weiterhin kann eine Filterschaltung im Block 26 bereitgestellt werden, um die Interpretation der am Eingangspaar 22 empfangenen Datensignale zu verbessern.

Die Stromschnittstelle 20 beinhaltet bevorzugt eine Sicherung 30, einen Stromsensor 32, eine Schaltvorrichtung 34, einen Schaltregler 36 und einen Temperatursensor 40. Die Sicherung 30 liefert eine Überstromsicherung und ist betriebsbereit an die Schaltvorrichtung 34 und einen Spannungspotentialeingang 38 mit einem bevorzugten Betriebsbereich von etwa 3 V_DC (Gleichstrom) bis etwa 8 V_DC (Gleichstrom) angeschlossen. Die Sicherung 30 kann beispielsweise einen Verbindungsdraht 40 (Fig. 2) oder einen Streifen aus leicht schmelzbaren Material beinhalten, der schmilzt und den Schaltkreis unterbricht, wenn der durch die Sicherung 30 fließende Strom eine bestimmte Stromstärke überschreitet. Der Verbindungsdraht kann sich beispielsweise aus einem elektrisch leitfähigen Bleimantel, der mit RTV beschichtet ist, einem keramischen Bindemittel oder einem Heißschmelzer zusammensetzen.

Der Stromsensor 32 in der Stromschnittstelle 20 ist betriebsbereit an einen Spannungspotentialausgang 42, die Schaltvorrichtung 34 und den Schaltregler 36 angeschlossen. Der Stromsensor 32 dient zur Stromleitung zwischen der Schaltvorrichtung 34 und dem Spannungsausgang 42. Zusätzlich misst der Stromsensor 32 die Menge des Ausgangsstroms I_O, der vom Ausgang 42 fließt, und erzeugt als Antwort darauf ein Stromerfassungssignal 44, das der Menge des Ausgangsstromflusses entspricht.

Die Schaltvorrichtung 34 der Stromschnittstelle 20 ist betriebsbereit an die Sicherung 30, den Stromsensor 32 und den Schaltregler bzw. Schaltsteuergerät 36 angeschlossen. Die Schaltvorrichtung 34 kann sich beispielsweise aus einem Feldeffekttransistor mit einem "An"-Zustand und einem "Aus"-Zustand zusammensetzen, um den Stromfluss und das Spannungspotential zwischen dem Spannungseingang 38 und -ausgang 42 zu regeln bzw. zu steuern. Wenn die Schaltvorrichtung 34 angeschaltet ist, ist sie bevorzugt geeignet, dass ein Maximum von etwa 1,5 A Ausgangsstrom I_O zum Ausgang 42 vom Stromsensor 32 fließt mit einem maximalen Spannungsabfall zwischen Eingang 38 und Ausgang 42 von etwa 50 mV. Weiterhin ist die Schaltvorrichtung 34, wenn sie ausgeschaltet ist, bevorzugt geeignet, den Spannungsabfall zwischen der Sicherung 30 und dem Stromsensor 32 derartig zu vergrößern, dass das Spannungspotential am Ausgang 42 weniger als etwa 0,1 V beträgt, wenn über einen Lastwiderstand von 1 kΩ gemessen wurde.

Der Schaltregler 36 ist betriebsbereit an die Schaltvorrichtung 34, an den Stromsensor 32, den Temperatursensor 40, einen Anzeigeausgang (FLAG) 46, einen Freigabe-Eingang 50 und eine gemeinsame Erde bzw. Masse 52 angeschlossen. Der Schaltregler 36 regelt den Zustand der Schaltvorrichtung 34 als Anwort auf die vom Stromsensor 32, vom Temperatursensor 40 und vom Freigabe-Eingang 50 empfangenen Signale. Der Schaltregler 36 schaltet vorzugsweise die Schaltvorrichtung während einer Überstrombedingung aus. Der Schaltregler 36 schaltet, beispielsweise in einer Ausführungsform, die Schaltvorrichtung 34 aus, wenn für länger als 10 msec das Stromerfassungssignal 44, das vom Stromsensor 32 empfangen wurde, einen Ausgangsstrom anzeigt, der etwa 1,5 A übersteigt. Es ist gewünscht, dass der Regler 36 zur Erleichterung eines "sanften" Starts von kapazitiv belasteten Schaltkreisen nicht bei den Fällen reagiert, bei denen der Ausgangsstrom die etwa 1,5 A für weniger als etwa 10 msec überschreitet.

Der Freigabe-Eingang 50 dient der Freigabe und Sperrung des Schaltreglers 36. Wenn der Schaltregler 36 freigegeben ist, antwortet er auf Signale vom Stromsensor 32 und vom Temperatursensor 40, um zu bestimmen, ob die Schaltvorrichtung 34 entweder aus oder ein geschaltet werden soll.

Der Temperatursensor 40 zeigt dem Schaltregler 36 an, wann der Schalter 34 auszuschalten ist, weil die Betriebstemperatur des integrierten Schaltkreises 15 eine vorgewählte maximale Betriebstemperatur, beispielsweise 125°C, überschritten hat. Weiterhin zeigt der Anzeigeausgang 50 an, ob der Schaltregler 36 gerade die Schaltvorrichtung 34 an oder aus schaltet.

Auf die Fig. 3 und 4 hinweisend, ist dort eine Ausführungsform einer integrierten Schaltkreisprägestempels (DIE) 54 in Übereinstimmung mit dem Blockdiagramm aus Fig. 2 dargestellt. Wie in Fig. 4 gezeigt, beinhaltet jeder Anschluss 14 ein Steckergehäuse 56 mit einem angebrachten elektrisch-isolierenden Kontakthalteteil 58 zum Umfassen oder Einschließen des Prägestempels 54. Ebenso sind mehrere elektrisch-leitfähige Kontaktfinger 60 (nur ein Finger ist gezeigt) an dem Halteteil 58 angebracht. Vorzugsweise weist jeder Anschluss vier Kontaktfinger 60 auf, die über jeweilige Drahtverbindungen 62 mit dem Dateneingangspaar 22, dem Spannungsausgang 42 und der Erde bzw. Masse 52 verbunden sind. Die Kontaktfinger 60 liefern einen Eingriff eines Steckerverbinders mit gleichen elektrischen Kontakten, um Daten- und Stromübertragungswege zwischen dem Anschluss 14 und einer externen Übertragungsvorrichtung 18 zu bilden.

Es ist klar, dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen an den vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen, wie sie hier beschrieben sind, für Fachleute auf diesem Gebiet offensichtlich sind. Derartige Veränderungen und Modifikationen können gemacht werden, ohne den Sinn und Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen und ohne die begleitenden Vorteile zu vermindern. Es ist deshalb beabsichtigt, dass derartige Veränderungen und Modifikationen von den beigefügten Ansprüchen eingeschlossen werden.

Claims

1. Verbinderanschluss zum Anschließen an eine serielle Vorrichtung, das ein Differentialleiterpaar-Eingabesignal aufweist, wobei der Anschluss aufweist:
eine Datenschnittstellenschaltung, die betriebsbereit an die serielle Vorrichtung angeschlossen ist, um die Beendigung des Eingabesignals und reagierende Differential- Ausgabesignale an ein Ausgabeleiterpaar bereitzustellen;
eine Stromschnittstellenschaltung mit einem Spannungsausgang, die betriebsbereit an die serielle Vorrichtung angeschlossen ist, und mit einer Sicherung, die an den Spannungsausgang zum Bereitstellen einer Überstromsicherung angeschlossen ist.

2. Verbinderanschluss nach Anspruch 1, worin die Schnittstellenschaltung ferner eine elektrostatische Entladungssicherung beinhaltet, die betriebsbereit an das Differentialleiterpaar-Eingabesignal angeschlossen ist.

3. Verbinderanschluss nach Anspruch 2, worin die Schnittstellenschaltung ferner einen Filter beinhaltet, der betriebsbereit an das Differentialleiterpaarsignal angeschlossen ist.

4. Verbinderanschluss nach Anspruch 1, worin die Stromschnittstelle ferner einen Schalter beinhaltet, der betriebsbereit an den Spannungsausgang zum im wesentlichen Entfernen von Strom von der seriellen Vorrichtung angeschlossen ist.

5. Verbinderanschluss nach Anspruch 4, worin die Stromschnittstelle einen Stromsensor beinhaltet, der betriebsbereit an den Schalter zum Erfassen der Strommenge angeschlossen ist, die von der seriellen Vorrichtung empfangen wird.

6. Verbinderanschluss nach Anspruch 5, worin die Stromschnittstelle ferner einen Regler beinhaltet, der betriebsbereit zwischen dem Sensor und dem Schalter zum Bestimmen angeschlossen ist, wann der Strom von der seriellen Schnittstelle zu entfernen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine Verbindungssteckerbuchse aufweist, um die Datenschnittstellenschaltung und die Stromschnittstellenschaltung zu vereinigen.