本實用新型涉及數(shù)據(jù)線接口領(lǐng)域，特別是涉及具有無機(jī)熱敏保護(hù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)線接口及數(shù)據(jù)線。

背景技術(shù)：

隨著數(shù)字時代的發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸與終端高速充電的需求快速增加，USB3.1的Type-C接口應(yīng)運而生。為保證USB Type-C數(shù)據(jù)線的高速充電與高速傳輸時的過溫與短路保護(hù)，高端Type-C保護(hù)板增設(shè)了PTC熱敏電阻。

然而，PTC元件是以有機(jī)復(fù)合材料為基體的過流過溫保護(hù)元件，其本質(zhì)是一種熱敏電阻。PTC材料的熱敏性質(zhì)決定了該元件耐熱性差，在后續(xù)數(shù)據(jù)接頭成型、組裝過程中易受到工藝影響。此外，PTC復(fù)合材料中的有機(jī)基體耐老化性差，在長久使用及反復(fù)的高溫條件下，元件性能會發(fā)生衰減，從而影響數(shù)據(jù)線的正常使用與安全性能。

公布號為CN105977728A的中國專利申請?zhí)岢隽艘环N“過流及過熱保護(hù)的數(shù)據(jù)線接口”，其通過在數(shù)據(jù)線接口和電源中電氣串聯(lián)一個具有正溫度系數(shù)效應(yīng)的芯片的過流過溫保護(hù)元件，從而起到保護(hù)數(shù)據(jù)線的目的。同樣的，由于該保護(hù)元件由高分子復(fù)合材料構(gòu)成，其高分子基材不具有耐高溫性能，并且高分子復(fù)合材料在高熱環(huán)境中極易發(fā)生老化，從而使正溫度系數(shù)芯片的功能持續(xù)衰減。另一方面，該具有正溫度系數(shù)效應(yīng)的芯片對溫度極其敏感，容易受到數(shù)據(jù)線加工工藝的影響，導(dǎo)致性能偏離。

可見，無論是從耐老化性還是從耐高溫性的角度來看，現(xiàn)有的方案均不夠穩(wěn)定，嚴(yán)重的可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)線功能失效、造成安全問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本實用新型的目的在于提供具有新型熱保護(hù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)線接口及數(shù)據(jù)線，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實用新型提供一種具有熱保護(hù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)線接口，所述熱保護(hù)結(jié)構(gòu)包括：第一電極、第二電極、及設(shè)置于所述第一電極及第二電極之間的無機(jī)熱敏結(jié)構(gòu)，其中，所述第一電極和所述第二電極用于將所述熱保護(hù)結(jié)構(gòu)串聯(lián)于所述數(shù)據(jù)線接口的充放電電路中，且當(dāng)所述第一電極和所述第二電極電連接時，所述充放電電路導(dǎo)通；所述無機(jī)熱敏結(jié)構(gòu)用于感知所述數(shù)據(jù)線接口中的電路溫度，在感知到的溫度高于預(yù)設(shè)保護(hù)溫度時發(fā)生正向機(jī)械運動以切斷所述第一電極與所述第二電極之間的電連接，進(jìn)而切斷所述充放電電路；在感知到的溫度低于預(yù)設(shè)恢復(fù)溫度時發(fā)生反向機(jī)械運動以恢復(fù)所述第一電極與所述第二電極之間的電連接，進(jìn)而恢復(fù)所述充放電電路。

于本實用新型一實施例中，所述熱保護(hù)結(jié)構(gòu)還包括：觸點，設(shè)置于所述第一電極和所述第二電極的電接觸位置。

于本實用新型一實施例中，所述熱保護(hù)結(jié)構(gòu)還包括：殼體，所述第一電極、所述第二電極、及所述無機(jī)熱敏結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述殼體內(nèi)部，其中，所述第一電極和所述第二電極的端頭延伸至所述殼體的外部。

于本實用新型一實施例中，所述殼體的至少一個平面的材料為導(dǎo)熱性材料。

于本實用新型一實施例中，所述第一電極和所述第二電極的材料包括：無機(jī)材料。

于本實用新型一實施例中，所述無機(jī)熱敏結(jié)構(gòu)的材料包括但不限于：雙金屬材料、三金屬材料。

于本實用新型一實施例中，所述無機(jī)熱敏結(jié)構(gòu)為雙金屬片，所述殼體內(nèi)部設(shè)置有一腔體，所述腔體內(nèi)設(shè)置有所述觸點、連接橋、及所述雙金屬片，其中，所述觸點通過所述連接橋與所述第一電極連接，所述第二電極裸露于所述腔體內(nèi)部，在所述充放電電路導(dǎo)通時與所述觸點接觸；所述雙金屬片設(shè)置于所述連接橋的下方，在發(fā)生正向機(jī)械運動時將所述連接橋撐起，以使所述觸點與所述第二電極分離，進(jìn)而切斷電路；在發(fā)生反向機(jī)械運動時，所述連接橋失去支撐力而下降，進(jìn)而恢復(fù)所述觸點與所述第二電極的接觸，電路重新導(dǎo)通。

于本實用新型一實施例中，所述殼體內(nèi)部設(shè)置有一腔體，所述無機(jī)熱敏結(jié)構(gòu)與所述第一電極為一體成型結(jié)構(gòu)，由所述三金屬片制成，包括：設(shè)置于所述腔體內(nèi)的觸點部、連接部、及穿設(shè)出所述殼體的固定部，其中，所述觸點部及所述固定部通過所述連接部連接；所述第二電極裸露于所述腔體內(nèi)部，在所述充放電電路導(dǎo)通時與所述觸點部接觸；當(dāng)所述一體成型結(jié)構(gòu)感知的溫度高于所述預(yù)設(shè)保護(hù)溫度時發(fā)生正向機(jī)械運動，以使所述觸點部與所述第二電極分離，從而切斷所述充放電電路；當(dāng)所述一體成型結(jié)構(gòu)感知的溫度低于所述預(yù)設(shè)恢復(fù)溫度時發(fā)生反向機(jī)械運動，以恢復(fù)所述觸點部與所述第二電極之間的接觸，從而接通所述充放電電路。

于本實用新型一實施例中，所述熱保護(hù)結(jié)構(gòu)串聯(lián)設(shè)置于由數(shù)據(jù)線的正極線和地線所組成的數(shù)據(jù)線充放電回路中。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實用新型提供一種數(shù)據(jù)線，包括：如上任一所述的具有熱保護(hù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)線接口。

如上所述，本實用新型的具有熱保護(hù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)線接口及數(shù)據(jù)線，通過引入全新的金屬熱敏感結(jié)構(gòu)對數(shù)據(jù)線進(jìn)行保護(hù)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)溫度保護(hù)的功能，還能夠避免有機(jī)材料帶來的易老化性，從而提供持久可靠、高度穩(wěn)定的數(shù)據(jù)線熱保護(hù)方案。

附圖說明

圖1A～1B顯示為本實用新型一實施例的熱保護(hù)結(jié)構(gòu)未觸發(fā)、觸發(fā)狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2顯示為本實用新型一實施例的熱保護(hù)結(jié)構(gòu)串聯(lián)于數(shù)據(jù)線接口電路中的示意圖。

圖3A～3B顯示為本實用新型另一實施例的熱保護(hù)結(jié)構(gòu)未觸發(fā)、觸發(fā)狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4A～4B顯示為本實用新型一實施例的電路導(dǎo)通、斷開狀態(tài)下的熱保護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5顯示為本實用新型一實施例的電極與熱保護(hù)結(jié)構(gòu)合為一體的結(jié)構(gòu)示意圖。

元件標(biāo)號說明

1，1’，2 電極

3 無機(jī)熱敏結(jié)構(gòu)

4 殼體

5 觸點

6 雙金屬片

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點與功效。本實用新型還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本實用新型的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。需說明的是，在不沖突的情況下，以下實施例及實施例中的特征可以相互組合。

需要說明的是，以下實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實用新型的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本實用新型中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。

本實用新型提供具有新型熱保護(hù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)線接口及數(shù)據(jù)線，旨在以無機(jī)材料來構(gòu)造溫度保護(hù)裝置，從根本上改變保護(hù)器的耐熱及耐老化性能，提高數(shù)據(jù)線的整體安全性。

請參閱圖1～5，所述具有熱保護(hù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)線接口包括一種無機(jī)熱敏保護(hù)結(jié)構(gòu)，其主要由電極1、電極2以及設(shè)置于兩個電極之間的無機(jī)熱敏結(jié)構(gòu)3組成。所述電極1、電極2與無機(jī)熱敏結(jié)構(gòu)3一并嵌入在殼體4當(dāng)中，以形成一個整體的熱保護(hù)結(jié)構(gòu)。其中，電極1和電極2的端頭延伸至殼體4的外部，用于與所述數(shù)據(jù)線的充放電電路串聯(lián)。如圖2所示，21-22和31-32分別為數(shù)據(jù)線的Vbus線和GRD線，或者為數(shù)據(jù)線的GRD線和Vbus線，其中，21端和31端為負(fù)載端或電源端，22端和32端為負(fù)載端或電源端，13為包含無機(jī)熱敏結(jié)構(gòu)3的無機(jī)熱敏保護(hù)器，11端為無機(jī)熱敏保護(hù)器13的一個電極外端，12端為無機(jī)熱敏保護(hù)器13的另一個電極外端。無機(jī)熱敏保護(hù)器13通過電極外端11和12串聯(lián)在Vbus和GRD組成的數(shù)據(jù)線充放電回路中。

以下將詳細(xì)闡述所述無機(jī)熱敏保護(hù)結(jié)構(gòu)的各個組成部分：

電極1和電極2的材質(zhì)選用低電阻無機(jī)材料，從而有助于降低整個導(dǎo)電通路的電阻值，其外形包括但不限于部分或完整的：條狀外形、線狀外形、管狀外形、通孔外形、盲孔外形等，以適應(yīng)所述無機(jī)熱敏保護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)外連接。

無機(jī)熱敏結(jié)構(gòu)3為無機(jī)金屬或非金屬制成的機(jī)械結(jié)構(gòu)，如：雙金屬材料、三金屬材料等，能夠靈敏地感知環(huán)境溫度，并在熱作用下發(fā)生機(jī)械運動。請參閱圖1A～1B，當(dāng)感知的電路溫度沒有達(dá)到某個定制的保護(hù)溫度時，無機(jī)熱敏結(jié)構(gòu)3處于未觸發(fā)狀態(tài)，不發(fā)生機(jī)械運動，從而保證了電極1和電極2的電連接狀態(tài)；當(dāng)感知的電路溫度達(dá)到或高于定制的保護(hù)溫度時，無機(jī)熱敏結(jié)構(gòu)3處于觸發(fā)狀態(tài)，發(fā)生機(jī)械運動，從而切斷電極1和電極2的電連接狀態(tài)。當(dāng)數(shù)據(jù)線接口中的溫度逐漸下降，低于某定制的恢復(fù)溫度時，無機(jī)熱敏結(jié)構(gòu)3迅速發(fā)生機(jī)械運動恢復(fù)到未觸發(fā)的狀態(tài)，使得電極1和電極2之間的電連接重新恢復(fù)，進(jìn)而重新導(dǎo)通數(shù)據(jù)線的充放電電路。

微型殼體4的材質(zhì)優(yōu)選為具有良好導(dǎo)熱性能的金屬，從而有助于無機(jī)熱敏結(jié)構(gòu)3對電路溫度的敏銳感知，當(dāng)然，殼體4的各個表面還可以由不同的材料制成，例如：僅有一個或多個表面由具有導(dǎo)熱性能的材料制成，其他幾個表面由不具有導(dǎo)熱性能的陶瓷、塑膠等材料制成。

由此可見，相比于現(xiàn)有技術(shù)中用正溫度系數(shù)芯片來感知電路溫度的技術(shù)方案，本實用新型的無機(jī)熱敏結(jié)構(gòu)3由于采用了無機(jī)材料，在耐熱性能方面、耐老化性方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于正溫度系數(shù)熱敏電阻，從而根本性地提高了數(shù)據(jù)線接口的穩(wěn)定性和可靠性。

請參閱圖3A～3B，在另一實施例中，在電極1和電極2的接觸位置還設(shè)置有局部觸點5，從而有助于降低無機(jī)熱敏結(jié)構(gòu)3中的接觸電阻。

請參閱圖4A～4B，由于雙金屬片原料來源廣、成本較低、觸發(fā)精度高、恢復(fù)一致性高，在一實施例中，選用雙金屬片作為無機(jī)熱敏結(jié)構(gòu)3。具體的，電極1、電極2、及雙金屬片6一并嵌入在殼體4當(dāng)中，殼體4內(nèi)部設(shè)置有一腔體，腔體內(nèi)部設(shè)置有與電極1連接的觸點5，電極1固定于殼體4內(nèi)部非空腔的位置處。電極2固定于殼體4內(nèi)部，部分裸露于所述腔體內(nèi)，從而能與觸點5接觸。雙金屬片6設(shè)置于所述腔體內(nèi)、位于電極1與觸點5的連接橋的下方，可以為正碟形、橋形等。在圖4A所示的狀態(tài)下，電路溫度低于雙金屬片保護(hù)溫度，雙金屬片6未發(fā)生形變，觸點5與電極2接觸，電路處于導(dǎo)通狀態(tài)；在圖4B所示的狀態(tài)下，電路溫度高于雙金屬片保護(hù)溫度，雙金屬片6發(fā)生形變迅速反轉(zhuǎn)將連接橋撐起，撐起幅度足以使得觸點5與電極2分離，從而切斷電路，數(shù)據(jù)線中的充放電電流消失。當(dāng)數(shù)據(jù)線接口的溫度降低到雙金屬片恢復(fù)溫度以下時，雙金屬片6發(fā)生形變又迅速反轉(zhuǎn)回未觸發(fā)狀態(tài)，連接橋失去雙金屬片6的支撐力而下降，觸點5與電極2重新恢復(fù)電接觸，數(shù)據(jù)線中的充放電電流恢復(fù)正常。

請參閱圖5，承接上述，為了降低整個熱保護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)阻，降低結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，節(jié)約加工成本，在一實施例中，選用三金屬片作為無機(jī)熱敏結(jié)構(gòu)3，并與電極1合為一體構(gòu)成電極1’，也即是電極1的部分由熱敏結(jié)構(gòu)材料三金屬片同時充當(dāng)。具體的，電極1’和電極2一起嵌入在殼體4當(dāng)中，其中，電極1’由三金屬片制作而成，本身即可實現(xiàn)無機(jī)熱敏結(jié)構(gòu)3的功能。電極1’的三金屬結(jié)構(gòu)中兩層為雙金屬功能層，另外一層為低電阻導(dǎo)電層，電流即通過該低電阻導(dǎo)電層進(jìn)行傳輸。與上述原理相同，當(dāng)數(shù)據(jù)線接口溫度達(dá)到保護(hù)溫度閾值時，三金屬片也可以迅速反轉(zhuǎn)將自身撐起，撐起幅度足以將觸點5脫離電極2，以使兩個電極之間的電連接被切斷，數(shù)據(jù)線中的充放電電流消失。當(dāng)數(shù)據(jù)線接口溫度降低到恢復(fù)溫度閾值時，三金屬片也可以迅速恢復(fù)到未觸發(fā)狀態(tài)，重新恢復(fù)自身觸點5與電極2的電接觸，從而恢復(fù)數(shù)據(jù)線中的充放電電路。

與上述各個實施例原理相似的是，本實用新型還提供一種數(shù)據(jù)線，包括如上任一種所述的數(shù)據(jù)線接口，由于前述實施例中的技術(shù)特征可以應(yīng)用于本實施例，因而不再重復(fù)贅述。

綜上所述，本實用新型的具有熱保護(hù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)線接口及數(shù)據(jù)線，有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。

上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實用新型的權(quán)利要求所涵蓋。