ENHANCED SAFETY CONNECTOR FOR THE SERIAL WIRE BUS
РАЗЪЕМ ПОВЫШЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ ПРОВОДНОЙ ШИНЫ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Нижеописанные варианты осуществления относятся к разъемам и, более конкретно, - к разъему с повышенной безопасностью для последовательной проводной шины.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Стандарты на последовательную проводную шину устанавливают требования к совместимым с ней разъемам. Например, стандарт на универсальную последовательную шину (USB) требует наличия интерфейса (часть разъема, который соединяется со стыкующимся USB-совместимым разъемом) с четырьмя проводниками и корпусом. Кроме того, USB стандарт указывает, что эти четыре проводника несут сигналы, которые являются сигналами последовательной цифровой связи. Последовательные цифровые сообщения подвержены различным воздействиям, таким как шумы, перекрестные помехи, ослабления сигнала, обусловленные наличием полных сопротивлений, и тому подобное. С целью обеспечения минимизации воздействий на целостность сигнала USB стандарт требует также, чтобы проводники в интерфейсе соответствовали установленным размерам. Однако после интерфейса, например, на пути к печатной плате производители могут изгибать проводники, чтобы удовлетворить нестандартным условиям (например, рисунок монтажной платы заказчика, конструкция шасси и т.д.), при условии, что не нарушаются требования по целостности сигнала в соответствии со стандартами последовательных шин.
Для удовлетворения требований к целостности сигнала, производители, как правило, изгибают проводники в плоской кривой, чтобы соответствовать печатной плате. Вдоль длины проводников расстояние между проводниками может изменяться. Например, на участке вдоль проводников, который является открытым, это расстояние может быть более широким, чем на участке, который окружен полимером (например, ПТФЭ - политетрафторэтиленом) изолятора. Кроме того, вдоль поверхности изолятора могут изменяться расстояния между проводниками, а также расстояния между проводниками и корпусом. Эти вопросы могут быть проблематичными, исходя из соображений безопасности, таких как зазор или длина пути утечки тока.
Расстояние утечки тока определяется как расстояние вдоль поверхности изолятора между каждым из проводников. Расстояние утечки тока является проблемой, потому что длина пути утечки тока может быть расстоянием, при котором при заданном напряжении между проводниками возникает электрический разряд. Электрические разряды между проводниками являются нежелательными по соображениям безопасности. Хотя конструкторы на схемах печатных плат регулярно указывают длину пути утечки тока, для обеспечения целостности сигнала в стандартизованных разъемах последовательных шин расстояние между проводниками обычно оговорено заранее. То есть стандартизированные разъемы последовательной шины построены с целью увеличения скоростей передачи данных при соблюдении основных стандартов безопасности. В результате, стандартные разъемы последовательной шины, которые требуются во многих отраслях промышленности, не очень хорошо подходят для стандартов повышенной безопасности (см., например, стандарт IEC 60079-7 (Повышенная безопасность)).
Фиг. 1 и 2 показывают в качестве примера стандартный разъем 10 последовательной шины. Как показано на фиг. 1, стандартный разъем 10 последовательной шины представляет собой разъем USB-A, который включает в себя проводники 12, которые расположены внутри корпуса 14., Продолжающиеся от стандартного разъема 10 последовательной шины проводники 12 упорядочены в параллельной конфигурации. Вследствие параллельной конфигурации наименьшая длина пути утечки тока - между проводниками 12 и корпусом 14. В результате, если возникает электрический разряд, то, вероятнее всего, он возникнет между проводниками 12 и корпусом 14. В такой параллельной конфигурации расстояние между штырьками также не соответствует требованиям стандарта повышенной безопасности. Кроме того, при установке на печатной плате расстояние между проводниками дополнительно уменьшается из-за кольцевых контактных площадок, необходимых для пайки. Фиг. 2 показывает покомпонентное изображение стандартного разъема 10 последовательной шины, который включает в себя изолирующий корпус 16. Как можно видеть, расстояние между проводниками 12 изменяется вдоль длины проводников 12. Наиболее вероятно, что электрический разряд между проводниками возникнет в месте минимального расстояния или промежутка между обнаженными участками проводников 12. Минимальное расстояние утечки тока и зазор меньше, чем те, которые требуются по стандарту повышенной безопасности. Таким образом, расстояние между проводниками 12, а также между проводниками 12 и корпусом 14, не соответствуют требованиям стандарта повышенной безопасности.
Создание разъемов, защищенных правом собственности, которые удовлетворяют требованиям стандарта повышенной безопасности, чрезмерно дорого. Например, такая защищенная разработка требует не просто новой конструкции разъема, но и также - и создание соответствующего комплекта проводов, ответных разъемов и т.п., которые были бы способны сочетаться с этим защищенным разъемом. Соответственно, существует потребность в разъеме повышенной безопасности для последовательной шины, который был бы способен взаимодействовать со стандартными проводами или разъемами.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предложен разъем повышенной безопасности для последовательной шины. Разъем повышенной безопасности для последовательной шины включает в себя корпус с первым концом и со вторым концом, причем, первый конец является терминальным концом корпуса и имеет терминальную центральную линию, а второй конец является выводным концом корпуса. Разъем повышенной безопасности для последовательной шины, кроме того, включает в себя изолирующий элемент, расположенный внутри корпуса и продолжающийся приблизительно от первого конца ко второму концу, и множество проводников, расположенных по существу в изолирующем элементе и продолжающихся от первого конца ко второму концу, при этом множество проводников имеет контакты, которые находятся близко к первому концу и имеют центральные линии контактов, которые по существу параллельны терминальной центральной линии. Каждый проводник из множества проводников является удаленным относительно соседнего проводника на расстояние, которое по существу удовлетворяет требованиям по взаимному удалению проводников стандарта последовательной шины, который определяет напряжение на множестве проводников, и равно или больше, чем требуемое минимальное расстояние повышенной безопасности для напряжения, определенного этим стандартом последовательной шины.
Предложен способ формирования разъема повышенной безопасности для последовательной шины. В соответствии с аспектом способ включает в себя формирование корпуса, содержащего первый конец и второй конец, причем первый конец является терминальным концом корпуса и имеет терминальную центральную линию, а второй конец является выводным концом корпуса. Способ дополнительно включает в себя формирование множества проводников, при этом каждый проводник из множества проводников является удаленным относительно соседнего проводника на расстояние, которое по существу удовлетворяет требованиям по взаимному удалению проводников стандарта последовательной шины, который определяет напряжение на множестве проводников, и равно или больше, чем требуемое минимальное расстояние повышенной безопасности для напряжения, определенного стандартом последовательной шины.
АСПЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с одним аспектом разъем (100) повышенной безопасности для последовательной шины содержит корпус (110) с первым концом (110а) и со вторым концом (110b), причем первый конец (110а) является терминальным концом корпуса (110) и имеет терминальную центральную линию (CL), а второй конец (110b) является выводным концом корпуса (110). Разъем (100) повышенной безопасности для последовательной шины дополнительно содержит изолирующий элемент (120), расположенный внутри корпуса (110) и продолжающийся приблизительно от первого конца (110а) ко второму концу (110b), и множество проводников (130), расположенных по существу в изолирующем элементе (120) и продолжающихся от первого конца (110а) ко второму концу (110b), при этом множество проводников (130) имеет контакты (132), которые находятся близко к первому концу (110а) и имеют центральные линии (X, Y) контактов, которые по существу параллельны терминальной центральной линии (CL). Каждый проводник (130а-130d) из множества проводников (130) является удаленным относительно соседнего проводника (130а-130d) на расстояние, которое по существу удовлетворяет требованиям по взаимному удалению проводников стандарта последовательной шины, который определяет напряжение на множестве проводников (130), и равно или больше, чем требуемое минимальное расстояние повышенной безопасности для напряжения, определенного стандартом последовательной шины.
Центральные линии (X, Y) контактов предпочтительно удалены от терминальной центральной линии (CL) на расстояния, которые больше, чем соответствующие расстояния, определенные стандартом последовательной шины.
Множество проводников (130) предпочтительно выполнены с ширинами (WI, WO) проводников, которые меньше, чем ширины, определенные стандартом последовательной шины.
Множество проводников (130) предпочтительно состоит из четырех проводников (130а-130d), причем, эти четыре проводника (130а-130d) включают в себя два внутренних проводника (130а, 130b) с центральными линиями (X) внутренних контактов, удаленными от терминальной центральной линии (CL) приблизительно на 1,15 мм, и два внешних проводника (130с, 130d) с центральными линиями (Y) внутренних контактов, удаленными от терминальной центральной линии (CL) приблизительно на 3,58 мм.
Множество проводников (130) предпочтительно состоит из четырех проводников (130а-130d), причем, эти четыре проводника (130а-130d) включают в себя два внутренних проводника (130а, 130b) с шириной (WI) внутреннего контакта приблизительно в 0,60 мм, и два внешних проводника (130с, 130d) с шириной (WО) внешнего контакта приблизительно в 0,85 мм.
Требуемое минимальное расстояние повышенной безопасности представляет собой длину пути утечки тока, причем длина пути утечки тока является расстоянием по поверхности изолирующего элемента (120).
Множество проводников (130) предпочтительно являются равномерно распределенными по поверхности изолирующего элемента (120) и продолжаются от поверхности изолирующего элемента (120) по существу перпендикулярно поверхности изолирующего элемента (120).
Поверхность изолирующего элемента (120) предпочтительно является поверхностью (124а), направленной в сторону выводов, и при этом множество проводников (130) является равномерно распределенным по поверхности (124а), направленной в сторону выводов.
Стандарт последовательной шины предпочтительно представляет собой стандарт на универсальную последовательную шину (USB).
В соответствии с одним аспектом способ формирования разъема (100) повышенной безопасности для последовательной шины включает в себя формирование корпуса (110), содержащего первый конец (110а) и второй конец (110b), причем первый конец (110а) является терминальным концом корпуса (110) и имеет терминальную центральную линию (CL), а второй конец (110b) является выводным концом корпуса (110). Способ дополнительно включает в себя формирование множества проводников (130), при этом каждый проводник (130а-130d) из множества проводников (130) является удаленным относительно соседнего проводника (130а-130d) на расстояние, которое по существу удовлетворяет требованиям по взаимному удалению проводников стандарта последовательной шины, который определяет напряжение на множестве проводников (130), и равно или больше, чем требуемое минимальное расстояние повышенной безопасности для напряжения, определенного стандартом последовательной шины.
Способ предпочтительно дополнительно включает в себя формирование по крайней мере части изолирующего элемента (120) вокруг по крайней мере части множества проводников (130), расположение по меньшей мере части изолирующего элемента внутри корпуса (110) и продолжение его приблизительно от первого конца (110а) ко второму концу (110b), расположение множества проводников (130) таким образом, чтобы контакты (132) находились близко к первому концу (110а) и имели центральные линии (X, Y) контактов, которые по существу параллельны терминальной центральной линии (CL).
Способ формирования разъема (100) повышенной безопасности для последовательной шины предпочтительно дополнительно включает в себя инкапсуляцию множества проводников (130) внутри изолирующего элемента (120).
Этап инкапсуляции множества проводников (130) предпочтительно включает в себя равномерное распределение множества проводников (130) по поверхности изолирующего элемента (120).
Этап инкапсуляции множества проводников (130) в оболочку предпочтительно включает в себя продолжение множества проводников (130) от поверхности изолирующего элемента (120) в направлении, которое является по существу перпендикулярным поверхности изолирующего элемента (120).
Этап формирования множества проводников (130) предпочтительно включает в себя формирование плоского варианта множества проводников (130) и изгибание этого множества проводников (130).
Этап формирования множества проводников (130) предпочтительно включает в себя формирование по меньшей мере одного из множества проводников (130) с шириной (W1), которая меньше, чем соответствующая ширина, определенная в стандарте последовательной шины.
Этап формирования множества проводников (130) предпочтительно включает в себя формирование по меньшей мере двух из множества проводников (130), имеющих центральные линии (X), в которых расстояние между этими центральными линиями (X) и терминальной центральной линией (CL) больше, чем соответствующее расстояние, определенное в стандарте последовательной шины.
Стандарт последовательной шины предпочтительно представляет собой стандарт на универсальную последовательную шину (USB).
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На всех чертежах одна и та же ссылочная позиция представляет один и тот же элемент. Следует понимать, что чертежи не обязательно выполнены в масштабе.
Фиг. 1 и 2 показывают примерный стандартный разъем 10 последовательной шины.
Фиг. 3 показывает вид в перспективе разъема 100 повышенной безопасности для последовательной шины в соответствии с вариантом осуществления.
Фиг.4 показывает вид в плане разъема 100 повышенной безопасности для последовательной шины.
Фиг. 5 показывает вид в сечении разъема 100 повышенной безопасности для последовательной шины, выполненном по линии 5-5, показанной на фиг. 4.
Фиг. 6 показывает поэлементный вид в перспективе разъема 100 повышенной безопасности для последовательной шины.
Фиг. 7 показывает переднюю часть 124, заключающую в себе множество проводников 130.
Фиг. 8 показывает множество проводников 130 без изолирующего элемента 120.
Фиг. 9 показывает блок-схему интерфейса разъема 100 повышенной безопасности для последовательной шины и стандартного разъема 10 последовательной шины для сравнения взаимного удаления проводников в интерфейсе.
Фиг. 10 показывает вид в плане разъема 100 повышенной безопасности для последовательной шины.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг. 3-10 и нижеследующее описание представляют конкретные примеры, предназначенные для информирования специалистов в данной области техники о том, каким образом можно выполнить и использовать наилучший из вариантов осуществления разъема повышенной безопасности для последовательной шины. С целью разъяснения инновационных принципов изобретения его некоторые обычные аспекты были упрощены или опущены. Специалисты в данной области техники придумают отклонения от этих примеров, которые находятся в рамках объема описания. Кроме того, специалистам в данной области техники будет понятно, что описанные ниже признаки могут быть различными способами объединены для создания множества вариантов разъема повышенной безопасности для последовательной шины. Таким образом, нижеописанные варианты осуществления ограничены не этими описанными ниже конкретными примерам, а лишь формулой изобретения и её эквивалентами.
Фиг. 3 показывает вид в перспективе разъема 100 повышенной безопасности для последовательной шины в соответствии с одним вариантом осуществления. Как показано на чертеже, разъем 100 повышенной безопасности для последовательной шины включает в себя корпус 110 с первым концом 110а и со вторым концом 110b. В показанном варианте осуществления первый конец 110а является терминальным концом корпуса 110, а второй конец 110b является выводным концом корпуса 110. Внутри корпуса 110 расположен изолирующий элемент 120, и он продолжается от первого конца 110а ко второму концу 110b. В альтернативных вариантах осуществления изолирующий элемент может не продолжаться от первого конца 110а ко второму концу 110b. Дополнительно или альтернативно, этот изолирующий элемент может быть покрытием или изоляционным материалом любой другой подходящей конфигурации. В показанном варианте осуществления разъем 100 повышенной безопасности для последовательной шины, кроме того, включает в себя множество проводников 130, которые частично расположены в изолирующем элементе 120. Это множество проводников 130 также продолжается от первого конца 110а ко второму концу 110b. Как будет объяснено далее, показанный на фиг. 3 разъем 100 повышенной безопасности для последовательной шины по существу, соответствует стандарту последовательной шины.
Стандарт последовательной шины может быть одним из USB-стандартов, таким как стандарты USB 2.0 и USB 3.0, хотя альтернативные варианты осуществления могут включать в себя другие стандарты. Стандарт последовательной шины может содержать спецификации по расстоянию между проводниками в совместимом с ним разъеме последовательной шины. Кроме того, стандарт последовательной шины может также определять напряжение на проводниках. Определенное стандартом последовательной шины напряжение может быть связано с минимальным расстоянием повышенной безопасности со ссылкой на стандарт повышенной безопасности. При этом стандарт повышенной безопасности может быть любым стандартом, которому не соответствуют спецификации по расстоянию между проводниками стандарта последовательной шины. Например, разъемы стандартной последовательной шины, которые выполнены в соответствии с USB-стандартом последовательной шины, не соответствуют стандарту IEC 60079-7 в части требований по минимальному расстоянию повышенной безопасности. Для проводников c напряжением пять вольт стандарт повышенной безопасности может устанавливать минимальное расстояние утечки тока в 1,60 мм или более. Поэтому стандартный разъем 10 последовательной шины соответствует стандарту последовательной шины, но не соответствует стандарту повышенной безопасности.
Разъем 100 повышенной безопасности для последовательной шины не соответствует требованиям по расстоянию между проводниками, установленным стандартом последовательной шины. Действительно, расстояния между каждым из множества проводников 130, а также - между множеством проводников 130 и корпусом 110 равны или больше, чем минимальное расстояние повышенной безопасности. Например, расстояния между каждым из множества проводников 130 может быть около 1,6 мм, что соответствует стандарту повышенной безопасности и больше, чем расстояние в 1,00 мм в стандартном USB-разъеме последовательной шины. Тем не менее, разъем 100 повышенной безопасности для последовательной шины может удовлетворять другим требованиям стандарта последовательной шины, таким как совместимость с ответными разъемами, скорость передачи данных, целостность сигнала, требования по электромагнитной совместимости и т.п. Соответственно, разъем 100 повышенной безопасности для последовательной шины может по существу соответствовать стандарту последовательной шины при одновременном удовлетворении требований по минимальному расстоянию повышенной безопасности для напряжения, определенного стандартом последовательной шины, что далее будет описано более подробно.
Фиг. 4 показывает вид в плане разъема 100 повышенной безопасности для последовательной шины. Изображен интерфейсный конец разъема 100 повышенной безопасности для последовательной шины. Сам разъем 100 повышенной безопасности для последовательной шины изображен включающим в себя корпус 110 с первым концом 110а и со вторым концом 110b в конфигурации типа USB-А. Кроме того, показаны изолирующий элемент 120 и множество проводников 130. Это множество проводников 130 состоит из первого проводника 130а, второго проводника 130b, третьего проводника 130с, а четвертого проводник 130d. Хотя показаны четыре проводника 130а-130d, в альтернативных вариантах осуществления может быть использовано большее или меньшее количество проводников. В варианте осуществления по фиг. 4 на первом конце 110а расположены четыре проводника 130а-130d в по существу плоской конфигурации, при этом проводники 130а, 130b - внутренние, а проводники 130c, 130d - наружные.
Корпус 110 содержит также присоединительные ушки 112. Хотя на фиг. 4 и не показано, стандартный штырьковый USB-разъем может быть вставлен в корпус 110 со стороны первого конца 110а и прижат посредством этих присоединительных ушек 112. Присоединительные ушки 112 выполнены с возможностью прижатия к стандартному штырьковому USB-разъему, чтобы электрически соединить корпус 110 с корпусом стандартного штырькового USB-разъема. Кроме того, разъемные ушки 112 могут также механически соединять и удерживать стандартный штырьковый USB-разъем в корпусе 110. Наконец, в стандартном штырьковом USB-разъеме множество проводников 130 может сопрягаться с соответствующими проводниками этого разъема. Соответственно, разъем 100 повышенной безопасности для последовательной шины может обеспечить скорости передачи данных, целостность сигнала, требования по электромагнитной совместимости, а также другие требования стандарта последовательной шины. Однако множество проводников 130 также разнесены друг от друга на расстояние, которое равно или больше требуемого минимального расстояния повышенной безопасности для напряжения определенного стандартом последовательной шины, как будет объяснено более подробно ниже.
Фиг.5 показывает вид в сечении разъема 100 повышенной безопасности для последовательной шины, выполненном по показанной на фиг. 4 линии 5-5. Этот разъем 100 повышенной безопасности для последовательной шины, включает в себя корпус 110 с вышеописанным первым концом 110а. Из-за сечения второй конец 110b не показан. Кроме того, показана также терминальная центральная линия CL и описанные ранее присоединительные ушки 112. В корпусе 110 расположен изолирующий элемент 120, и он окружает второй проводник 130b. Как можно видеть на фиг. 5, корпус 110, изолирующий элемент 120 и второй проводник 130b показаны в сечении.
Как можно понять из фиг. 5, множество проводников 130 находятся на компланарной кривой у интерфейсного конца разъема 100 повышенной безопасности для последовательной шины. Кроме того, как также можно понять, это множество проводников 130 изогнуто в изолирующем элементе 120 относительно формы компланарной кривой, приобретая распределенную конфигурацию. Более подробно, - первый проводник 130а, второй проводник 130b и четвертый проводник 130d в изолирующем элементе 120 распределены равномерно. Третий проводник 130с не показан из-за наличия сечения, но он также распределен равномерно. Равномерное распределение может обеспечить, чтобы расстояние между каждыми из множества проводников 130 было равно или больше, чем минимальное расстояние повышенной безопасности в соответствии с требованиями стандарта последовательной шины.
Фиг. 6 показывает поэлементный вид в перспективе разъема 100 повышенной безопасности для последовательной шины. Этот разъем 100 повышенной безопасности для последовательной шины с корпусом 110, изолирующим элементом 120 и со множеством проводников 130 уже описан ранее. Для большей ясности изолирующий элемент 120 и множество проводников 130 показаны расположенными на удалении от корпуса 110.
Корпус 110 включает в себя первый конец 110а и второй конец 110b, а также отводы 114 заземления. Отводы 114 заземления могут быть адаптированы под интерфейс и припаяны, например, к дорожкам заземления на печатной плате. Альтернативные варианты осуществления могут включать в себя ушки, ребра или другие средства связи корпуса 110 с печатной платой или с другими компонентами. Корпус 110 может обеспечить заземление для разъема 100 повышенной безопасности для последовательной шины. Например, корпус 110 может включать в себя проводник, такой как луженый медный проводник, который обеспечивает, чтобы сигналы, передаваемые по множеству проводников 130, не искажались, не смешивались с источниками шума и т.п. Расстояние между каждыми из множества проводников 130, а также расстояние между множеством проводников 130 и корпус 110 может устанавливаться посредством изолирующего элемента 120.
Изолирующий элемент 120 показан как состоящий из терминальной части 122 и выводной части 124. Для большей ясности концевая часть122 показана расположенной на удалении от передней части 124. Терминальная часть 122 выполнена с возможностью соединения с выводной частью 124. Кроме того, терминальная часть 122 показана содержащей первый контактный паз 122a, второй контактный паз 122b, третий контакт паз 122с и четвертый контактный паз 122d. Контактные пазы 122а-122d могут иметь такие размеры, которые обеспечивают, чтобы расстояние между каждым из множества проводников 130 было равно или больше, чем минимальное расстояние в соответствии с требованиями повышенной безопасности. Кроме того, изолирующий элемент 120 может также механически удерживать множество проводников 130.
Множество проводников 130 включает в себя контакты 132 и выводы 134. Контакты 132 выполнены с возможностью электрического подсоединения к соответствующим контактам в вышеописанном стандартном штырьковом USB-разъеме. Каждый из множества проводников 130 выполнен с возможностью вхождения в контактные пазы 122а-122d, когда разъем 100 повышенной безопасности для последовательной шины является собранным. Размеры контактных пазов 122а-122D могут быть выбраны такими, чтобы контакты 132 были прижаты к соответствующим контактам в стандартном штырьковом USB-разъеме с требуемым усилием. При этом выбор требуемого усилия может включать в себя принятие во внимание давления, которое обеспечивает требуемую скоростью передачи данных, которая может представлять собой скорость передачи данных, определенную стандартом последовательной шины для размеров контактов 132. Размеры множества проводников 130 могут быть определены при формировании проводников до того, как они будут инкапсулированы внутри изолирующего элемента 120, что описано далее со ссылкой на фиг. 7 и 8.
Фиг. 7 показывает выводную часть 124 разъема, заключающую в себе множество проводников 130. Эта выводная часть 124 показана с направленной в сторону выводов поверхностью 124а. Как можно видеть, множество проводников 130, продолжающихся от направленной в сторону выводов поверхности 124апо существу перпендикулярны этой направленной в сторону выводов поверхности 124а. Каждый из множества показанных проводников 130 - от первого по четвертый проводники 130а-130d содержит контакты 132. В показанном варианте осуществления контакты 132 включают в себя контакты 132а-132d - от первого по четвертый. Кроме того, выводная часть 124 содержит также направленную в сторону интерфейса поверхность 124b, которая выполнена с возможностью взаимодействия с терминальной частью 122 изолирующего элемента 120. Показана также торцевая пластина 124с в виде, выполненном интегрально с направленной в сторону интерфейса поверхностью 124b.
Выводы 134 продолжаются из направленной в сторону интерфейса поверхности 124b в направлении, по существу перпендикулярном к направленной в сторону интерфейса поверхности 124b. Как также можно видеть, выводы 134 ориентированы в направлении, перпендикулярном контактам 132. Например, контакты 132 продолжаются параллельно терминальной центральной линии CL. Проводники 134 продолжаются перпендикулярно этой терминальной центральной линии CL. Кроме того, как можно видеть, выводы 134 равномерно распределены по направленной в сторону выводов поверхности 124а изолирующего элемента 120. То есть, в отличие от параллельного расположения проводников 12 в устройстве уровня техники, множество проводников 130, равномерно распределено по направленной в сторону выводов поверхности 124а. Равномерное распределение множества проводников 130 может обеспечивать, чтобы расстояния между каждым из множества проводников 130, а также между множеством проводников 130 и корпусом 110, были равны или больше, чем в соответствии с требованием по минимальному расстоянию повышенной безопасности для напряжения, определенного стандартом последовательной шины. Например, расстояния между каждыми из проводов 134 могут быть определены зазором между кольцевыми контактными площадками на печатной плате таким образом, чтобы длина пути утечки тока между этими кольцевыми контактными площадками была равна или больше, чем минимальное расстояние повышенной безопасности. Как можно понять, расстояния между каждыми из множества проводников 130 могут быть определены при формировании множества проводников 130.
Фиг. 8 показывает множество проводников 130 без изолирующего элемента 120. Множество проводников 130 включает в себя проводники 130а-130d с первого по четвертый. Кроме того, показаны контакты 132, которые включают в себя контакты 132a-132d с первого по четвертый. Множество проводников 130 показано также с выводами 134, которые включают в себя выводы 134а-134d с первого по четвертый. Контакты 132 показаны, будучи подсоединенными к монтажной дорожке 136. Монтажная дорожка 136 показана пунктирными линиями для иллюстрации того, что эта монтажная дорожка 136 после того, как множество проводников 130 будет сформировано, может быть убрана.
Как можно видеть, каждый из множества проводников 130 расположен на удалении от соседнего проводника 130а-130d. Расстояние между каждыми из множества проводников 130 может по существу соответствовать требованиям по взаимному удалению проводников стандарта последовательной шины, что может определять напряжение, подаваемое на множество проводников 130. Расстояние между каждым из множества проводников 130 может быть также равно или больше, чем в соответствии с требованием по минимальному расстоянию повышенной безопасности для напряжения, определенного стандартом последовательной шины. Например, расстояние между каждым из множества проводников 130 может быть 1,6 мм, что соответствует стандарту повышенной безопасности и больше, чем расстояние взаимное удаление проводников по USB-стандарту последовательной шины в 1,00 мм. Как можно понять, расстояние между каждым из множества проводников 130 может быть определено, когда это множество проводников 130 образовано, и оно может включать в себя расстояние между каждым из множества проводников 130 на интерфейсе разъема 100 повышенной безопасности для последовательной шины.
Фиг. 9 показывает блок-схему интерфейса разъема 100 повышенной безопасности для последовательной шины и стандартного разъема 10 последовательной шины для сравнения взаимное удаление проводников в интерфейсе. Разъем 100 повышенной безопасности для последовательной шины показан как выставленный соосно со стандартным разъемом 10 последовательной шине. Терминальная центральная линия CL продолжается от разъема 100 повышенной безопасности для последовательной шины и - через стандартный разъем 10 последовательной шины. Проводники 12 в стандартном разъеме 10 последовательной шины показаны как имеющие центральные линии PX внутренних контактов и центральные линии PY внешних контактов. Как можно понять, проводники 12 имеют одну и ту же ширину, которая может составлять 1,00 мм.
Как показано на фиг. 9, множество проводников 130 в разъеме 100 повышенной безопасности для последовательной шины включают в себя четыре проводника 130а-130d. Множество проводников 130 содержит внутренние проводники 130a, 130b с центральными линиями X внутренних контактов. Множество проводников 130 также содержит внешние проводники 130c, 130d с центральными линиями Y внешних контактов. Можно видеть, что центральные линии X внутренних контактов в разъеме 100 повышенной безопасности для последовательной шины являются более удаленными от терминальной центральной линии CL, чем центральные линии РX внутренних контактов в разъеме из уровня техники. Кроме того, внутренние проводники 130a, 130b имеют ширину WI внутреннего контакта, который меньше, чем ширина WO внешнего контакта.
Как можно видеть при сравнении стандартного разъема 10 последовательной шины и разъема 100 повышенной безопасности для последовательной шины, хотя ширина WI внутреннего контакта может не соответствовать стандарту последовательной шины, два внутренних проводника из проводников 12 стандартного разъема 10 последовательной шины и внутренние проводники 130a, 130b разъема 100 повышенной безопасности для последовательной шины имеют некоторые перекрывающиеся поверхности. В результате, множество проводников 130 может взаимодействовать с соответствующими проводниками в стандартном штырьковом USB-разъеме. Соответственно, разъем 100 повышенной безопасности для последовательной шины может по существу соответствовать требованиям по взаимному удалению проводников стандарта последовательной шины.
Хотя внешние проводники 130c, 130d показаны имеющими одну и ту же ширину и смещенными от центральной линии CL примерно на одно и то же расстояние, в альтернативных вариантах осуществления внешние проводники могут иметь другую ширину и могут быть расположены по иному, чем два внешних проводника из проводников 12. В показанном варианте осуществления ширина проводников 12 в стандартных разъемах 10 последовательной шины может составлять 1,00 мм. Внешние проводники 130c, 130d в разъеме 100 повышенной безопасности для последовательной шины также могут быть около 1,00 мм. Однако, внутренние проводники 130а, 130b могут быть шириной 0,60 мм, что меньше, чем ширина двух внутренних проводников из проводников 12. В некоторых вариантах осуществления внешний проводники 130c, 130d могут быть шириной в 0,85 мм. В результате расстояние между множеством проводников 130 может быть равно или больше, чем требуемое минимальное расстояние повышенной безопасности для напряжения, определенного стандартом последовательной шины.
Например, в показанном варианте осуществления стандарт последовательной шины может потребовать, чтобы на напряжение множестве проводников 130 было пять вольт. Стандарт повышенной безопасности для напряжения на проводниках пять вольт может требовать, чтобы длина пути утечки тока между каждым из множества проводников 130 быть равна или больше, чем около 1,60 мм. Разные удаления центральных линий X, Y контактов в разъеме 100 повышенной безопасности для последовательной шины и центральных линий РX, РY контактов в стандартном разъеме 10 последовательной шины, а также разница между шириной проводников 12 в стандартном разъеме 10 последовательной шины и шириной WI, WO множества проводников 130, может обеспечить, чтобы расстояние между каждыми из множества проводников разъема 100 повышенной безопасности для последовательной шины было равно или больше, чем требуемое минимальное расстояние повышенной безопасности для напряжения, определенного стандартом последовательной шины.
В дополнение, - расстояния между терминальной центральной линией CL и центральными линиями X, Y контактов могут не находиться внутри диапазона, определенного стандартом последовательной шины, который определяет напряжение на множестве проводников 130. Например, удаление центральной линии РX контактов двух внутренних проводников из проводников 12 от терминальной линии CL в стандартном разъеме 10 последовательной шины из уровня техники может быть явным образом ограничено величиной (1,00±0,05) мм (то есть от 0,95 мм до 1,05 мм). Удаление центральной линии X контактов внутренних проводников 130a, 130b в разъеме 100 повышенной безопасности для последовательной шины может быть определено величиной (1,15±0,05) мм (то есть, от 1,19 мм до 1,20 мм). Аналогичным же образом ширина каждого из множества проводников 130 может не находиться внутри диапазона, определенного стандартом последовательной шины. Например, внутренние проводники 130a, 130b могут быть определены шириной в (0,60 ± 0,05) мм (то есть, от 0,55 мм до 0,65 мм). Внешние проводники 130c, 130d могут иметь ширину (0,85±0,05) мм (то есть, от 0,80 мм до 0,90 мм). Стандарт последовательной шины может потребовать, чтобы ширина проводников 12 была равна (1,00±0,05) мм (то есть, от 0,95 мм до 1,05 мм). Соответственно, расстояние между терминальной центральной линией CL и центральными линиями X, Y контактов, а также ширины WI, WO каждого из множества проводников 130, могут не находиться внутри диапазонов, определенных стандартом последовательной шины.
Хотя размеры множества проводников 130 могут не находиться внутри диапазонов, определенных стандартом последовательной шины, разъем 100 повышенной безопасности для последовательной шины может по существу соответствовать требованиям по взаимному удалению проводников стандарта последовательной шины, который определяет напряжение, подаваемое на множество проводников 130. Например, даже если размеры множества проводников 130 могут не быть такими же, как размеры проводников 12, контакты 132, тем не менее, могут стыковаться со стандартной штырьковой вилкой USB-разъема. В результате, разъем 100 повышенной безопасности для последовательной шины может соответствовать требованиям повышенной безопасности по расстояниям, в то же время, соответствуя по существу стандарту последовательной шины. Например, разъем 100 повышенной безопасности для последовательной шины может по существу соответствовать стандарту последовательной шины, обеспечивая передачу данных между, например, стандартным штырьковым USB-разъемом и разъемом 100 повышенной безопасности для последовательной шины. Описав интерфейс разъема 100 повышенной безопасности для последовательной шины, обратимся теперь к передней части разъема 100 повышенной безопасности для последовательной шины.
Фиг. 10 показывает вид в плане разъема 100 повышенной безопасности для последовательной шины. Как показано на чертеже, разъем 100 повышенной безопасности для последовательной шины содержит множество проводников 130, которое включает в себя проводники 130а-130d с первого по четвертый. Корпус 110 окружает изолирующий элемент 120. Кроме того, корпус 110 содержит отводы 114 заземления. Как показано на фиг. 10, второй конец 110b корпуса 110 иллюстрирует расстояния утечки тока между каждым из множества проводников 130, а также расстояния утечки тока между каждым из множества проводников 130 и отводами 114 заземления. Терминальная центральная линия CL показана как продолжающаяся через центр разъема 100 повышенной безопасности для последовательной шины и через оба - первый конец 110а и второй конец 110b.
Как можно видеть, множество проводников 130 равномерно распределено в изолирующем элементе 120 на втором конце 110b. Таким образом, расстояние утечки тока между каждым из множества проводников 130 по существу одинаково. То, что расстояния утечки тока являются одними и теми же, может гарантировать, что минимальное взаимное удаление проводников будет равно или больше требуемого минимального расстояния повышенной безопасности для напряжения, определенного стандартом последовательной шины. Однако в альтернативных вариантах исполнения расстояния утечки тока между каждым из множества проводников 130 могут не быть по существу одними и теми же, но при этом все еще будут удовлетворять требованиям по минимальному расстоянию повышенной безопасности для напряжения, определенного стандартом последовательной шины.
Как можно также понять, второй конец 110b имеет также расстояния утечки тока между каждым из множества проводников 130 и отводами 114 заземления. Например, расстояния между третьим проводником 130c и отводами 114 заземления, которые расположены вблизи третьего проводника 130c, являются почти одинаковыми. Расстояния между каждым из множества проводников 130 и ближайшими отводами 114 заземления также могут обеспечить, чтобы расстояния утечки тока были равны или больше требуемого минимального расстояния повышенной безопасности для напряжения, определенного стандартом последовательной шины.
Разъем 100 повышенной безопасности для последовательной шины может быть изготовлен множеством различных способов. Например, как показано на фиг. 8, множество проводников 130 может формироваться, в то время как монтажная дорожка 136, например, перемещается через один или более формирующих инструментов или через любое другое соответствующее устройство, которое может образовать множество проводников 130. До формирования множества проводников 130 монтажная дорожка 136 может представлять собой пустую полоску материала. Плоский штампованный вариант множества проводников 130 может быть образован штамповкой монтажной дорожки 136, в то время как эта монтажная дорожка 136, например, перемещается через один или более формирующих станков. Это множество плоских штампованных проводников 130 может быть изогнуто в форму, показанную на фиг. 8, например, последовательным изгибом каждого из множества проводников 130. Однако для формирования множества проводников 130 могут быть использованы и другие способы
Множество проводников 130 может быть вставлено в станок для литься под давлением, который заключает инкапсулирует участок множества проводников 130. Например, множество проводников 130, которые прошли плоскую штамповку и изогнуты по форме, как это показано на фиг.8, посредством станка для литься под давлением могут быть инкапсулированы в выводной части 124 изолирующего элемента 120. Соответственно, множество проводников 130, продолжающихся из направленной в сторону выводов поверхности 124а, могут быть равномерно распределены, прежде чем они будут заключены в корпус 110. Изолирующий элемент 120 может быть достаточно жестким для обеспечения того, что в ходе последующих производственных процессов, множество проводников 130 будут оставаться равномерно распределенными. Например, когда корпус 110 заключает в себя изолирующий элемент 120, этот изолирующий элемент 120 может предотвратить смещение множество проводников 130 в инкапсулированном объеме.
Когда корпус 110 заключает в себе изолирующий элемент 120, расстояния между корпусом 110 и множеством проводников 130 также может быть равными или большими, чем требуемое минимальное расстояние повышенной безопасности для напряжения, определенного стандартом последовательной шины. Например, направленной в сторону выводов поверхности 124а изолирующего элемента 120 могут быть приданы такие размеры, чтобы гарантировать, что расстояния утечки тока между каждым из множества проводников 130 и отводами 114 заземления будут равны или больше, чем требуемое минимальное расстояние повышенной безопасности для напряжения, определенного стандартом последовательной шины.
Вышеописанные варианты обеспечивают разъем 100 повышенной безопасности для последовательной шины. Как было объяснено выше, разъем 100 повышенной безопасности для последовательной шины может по существу соответствовать стандарту последовательной шины. Например, разъем 100 повышенной безопасности для последовательной шины может включать в себя множество проводников 130, при этом каждый из проводников 130а-130d расположен на удалении от соседнего проводника 130а-130d на расстояние, которое по существу соответствует требованиям по взаимному удалению проводников стандарта последовательной шины. В результате контакты 132 могут передавать данные через стандартную штырьковую вилку USB-разъема со скоростью, определенной стандартом последовательной шины, отвечая при этом требованиям по расстоянию повышенной безопасности.
Разъем 100 повышенной безопасности для последовательной шины может и соответствовать по существу требованиям по взаимному удалению проводников стандарта последовательной шины, и удовлетворять требованиям по минимальному расстоянию повышенной безопасности. Например, множество проводников 130 могут иметь ширины WI, WO контактов, которые меньше, чем ширина определенная стандартом последовательной шины. Кроме того, множество проводников 130 могут быть также удалены от терминальной центральной линии CL на расстояния, которые больше, чем соответствующие расстояния, определенные в стандарте последовательной шины. Дополнительно или альтернативно, каждый из множества проводников 130 может быть также равномерно распределен по поверхности изолирующего элемента 120. Соответственно, длина пути утечки тока между каждым из множества проводников 130 может быть больше, чем минимальное расстояние повышенной безопасности.
В результате наличия множества проводников 130, взаимно удаленных друг от друга на расстояние, которое по существу соответствует требованиям по взаимному удалению проводников стандарта последовательной шины, существующее производственное оборудование может использоваться для изготовления разъема 100 повышенной безопасности для последовательной шины. Это может снизить затраты на реализацию разъема 100 повышенной безопасности для последовательной шины с совершенно новым дизайном, защищенным правом собственности. Кроме того, разъем 100 повышенной безопасности для последовательной шины совместим со стандартными разъемами, которые соответствуют стандарту последовательной шины. Это гарантирует, что существующий комплект проводов, ответных разъемов и т.п. могут по-прежнему использоваться, в то время как разъем 100 повышенной безопасности для последовательной шины совместим и со стандартом повышенной безопасности. Соответственно, разъем 100 повышенной безопасности может быть разработан недорого и встроен в промышленные продукты, которые отвечают стандартам повышенной безопасности.
Подробные описания вышеприведенных вариантов осуществления, не представляют собой исчерпывающие описания всех вариантов осуществления, рассматриваемых авторами изобретения в пределах объема настоящего описания. Действительно, специалистам в данной области техники будет понятно, что некоторые элементы вышеописанных вариантов осуществления могут по-разному объединяться или исключаться для создания других вариантов осуществления, и такие другие варианты осуществления находятся в рамках объема и идей настоящего описания. Кроме того, для специалистов в данной области техники будет очевидно, что описанные выше варианты осуществления могут быть объединены, полностью или частично для создания дополнительных вариантов осуществления в рамках объема и идей настоящего описания.
Таким образом, хотя конкретные варианты осуществления описаны здесь в иллюстративных целях, специалистам в данной области техники будет понятно, что в пределах объема настоящего описания возможны различные эквивалентные модификации. Представленные здесь идеи могут быть приложены к другим разъемам повышенной безопасности для последовательной шины, а не только к описанным выше и показанным на сопровождающих чертежах вариантов осуществления. Соответственно, объем описанных выше вариантов осуществления следует определять на основании нижеследующей формулы изобретения.