PolySwitch在數(shù)字電視一體機(jī)上的保護(hù)

 1.電視機(jī)CI PLUS標(biāo)準(zhǔn)介紹

CI全稱Common Interface，它是一種用于有條件接收機(jī) (CA機(jī)) 的通用接口，CI在1997年以EN 50221(DVB-CI v1) 標(biāo)準(zhǔn)成立，CI PLUS是對CI標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展，在2007年由六家公司發(fā)起成立CI PLUS機(jī)構(gòu)，包括Sony、Philips、Samsung、Panasonic等公司，目的是為了解決版權(quán)保護(hù)的問題。CI PLUS相比CI標(biāo)準(zhǔn)，它不僅符合DVB-CI標(biāo)準(zhǔn), 通過在每臺(tái)數(shù)字電視收視終端(一體機(jī)和視密卡)中增加功能，進(jìn)而克服了付費(fèi)電視中內(nèi)容保護(hù)的弱點(diǎn)。在所有支持CI PLUS的地區(qū)，用戶通過將CI PLUS模塊插入數(shù)字液晶電視機(jī)或機(jī)頂盒中來獲得各種付費(fèi)電視的節(jié)目。CI PLUS的問世是用于保護(hù)廣播內(nèi)容，特別是保護(hù)正在被復(fù)制的信息，最主要的是為了解決內(nèi)容提供商對于未經(jīng)加密的CI信息安全隱患的質(zhì)疑。

CI PLUS具有以下特點(diǎn)：

1) 增加了特別的層以保護(hù)主機(jī) (指機(jī)頂盒、數(shù)字電視一體機(jī)或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器) 和CI模塊的通訊安全;2) 為傳輸流接口中的內(nèi)容提供安全保護(hù);

3) 執(zhí)行防拷貝條款;

4) 支持圖形化MHEG-5菜單和應(yīng)用程序。

下圖一是CI PLUS結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1: CI PLUS結(jié)構(gòu)示意圖

圖一中的CI PLUS示意圖中提到了PCMCIA接口，PCMCIA它是一種基于總線的接口技術(shù)，PCMCIA是英文“PERSONAL COMPUTER MEMORY CARD INTERNATIONAL ASSOCIATION”的縮寫，它是一個(gè)成立于1989年的國際性組織，是一個(gè)具有300多個(gè)成員公司的國際標(biāo)準(zhǔn)組織和貿(mào)易聯(lián)合會(huì)，其成員有Intel、AMD、IBM、Compaq和TI等國際著名公司。這個(gè)國際性組織主要是建立一個(gè)省電、小體積的整合性電子卡片的標(biāo)準(zhǔn)，提高移動(dòng)計(jì)算機(jī)的互換性。

PCMCIA接口在筆記本電腦上較常見，現(xiàn)在在數(shù)字液晶電視機(jī)以及機(jī)頂盒也越來也多的使用PCMCIA接口，CI PLUS中的PCMCIA接口定義與筆記本電腦中PCMCIA一樣。

下圖二是PCMCIA接口的實(shí)物圖。

圖2：PCMCIA接口實(shí)物圖

圖一中的CAM卡，它是一種數(shù)字視頻條件接收模塊，是一個(gè)連接電視機(jī)與外部信號源的設(shè)備。它可以將壓縮的數(shù)字信號轉(zhuǎn)成電視內(nèi)容，并在數(shù)字液晶電視機(jī)上顯示出來。CAM卡(亦稱大卡)和智能卡(亦稱小卡,SC卡)配合使用，插入帶有CI接口的數(shù)字電視一體機(jī)，用戶無需機(jī)頂盒直接收看所訂購的付費(fèi)數(shù)字電視內(nèi)容。CAM 卡可以支持最大96Mbps 帶寬的TS流 (理論上可達(dá)200Mbps) ，工作電壓為4.5V至5.5V，工作電流通常小于150mA，功耗較低小于600mW。

2. 數(shù)字液晶電視機(jī)發(fā)展趨勢

液晶電視機(jī)的發(fā)展趨勢朝數(shù)字化、智能化發(fā)展，其中數(shù)字電視一體機(jī)就是其中一種方向。數(shù)字電視一體機(jī)與模擬電視加機(jī)頂盒的方式相比，數(shù)字電視一體機(jī)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字高頻頭、數(shù)字芯片的全內(nèi)置，具有集成度高的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)全程數(shù)字化影音數(shù)據(jù)處理，避免了數(shù)字信號在傳輸、轉(zhuǎn)換過程中的信號損失等優(yōu)點(diǎn)，是收看數(shù)字電視最理想的模式，是模擬電視向數(shù)字電視切換的必然選擇，這將是未來數(shù)字電視的發(fā)展方向。同時(shí)避免了機(jī)頂盒雜亂的連線和操作多個(gè)遙控器的麻煩，具有節(jié)省空間、智能家居等優(yōu)點(diǎn)。

從國外數(shù)字電視發(fā)展趨勢來看，采用PCMCIA接口的機(jī)卡分離模式是其中主要的一個(gè)方向，現(xiàn)在可以預(yù)見其應(yīng)用也將越來越廣泛，無論是美國的POD標(biāo)準(zhǔn)，還是歐洲的DVB-CI標(biāo)準(zhǔn)，其基本的物理接口都是PCMCIA接口。PCMCIA接口在液晶電視機(jī)和機(jī)頂盒上都可以用來插智能電視卡。在歐盟，基于2002年的強(qiáng)制性規(guī)定，幾乎所有新的數(shù)字電視一體機(jī)都配置了至少一個(gè)CI接口。在2009 年8月，荷蘭有線運(yùn)營商Ziggo，成功啟用CI PLUS，成為全球首家實(shí)現(xiàn)商用的運(yùn)營商。

從國內(nèi)數(shù)字電視的發(fā)展趨勢來看，國內(nèi)高清時(shí)代也已經(jīng)來臨，數(shù)字電視一體機(jī)也已經(jīng)在國內(nèi)大規(guī)模銷售。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)銷售前幾名的電視機(jī)生產(chǎn)商，都有銷售帶CI PLUS接口的數(shù)字電視一體機(jī)，數(shù)字電視一體機(jī)的優(yōu)點(diǎn)也逐漸得到廣大消費(fèi)者的認(rèn)可。

下圖三是帶有CI PLUS接口的數(shù)字電視一體機(jī)示意圖。

圖3：帶CI PLUS接口的數(shù)字電視一體機(jī)示意圖。

3.PolySwitch特性介紹

TE公司的PolySwitch PPTC(polymeric positive temperature coefficient 聚合物正溫度系數(shù))電阻可用于防止電流、過熱造成的損害。像傳統(tǒng)的保險(xiǎn)絲一樣，這些元件可以在故障條件下限制危險(xiǎn)的大電流流過。不過，PolySwitch元件可以在故障清除和電路電源斷開重啟后復(fù)位。

PolySwitch電路保護(hù)器件是由半晶狀聚合物和導(dǎo)電微粒復(fù)合而成。在正常溫度下，導(dǎo)電微粒在聚合物中構(gòu)成低電阻的網(wǎng)格(如圖2所示)。然而，不論因?yàn)橥ㄟ^器件的電流升高或者因?yàn)榄h(huán)境溫度升高，當(dāng)溫度高至器件的開關(guān)溫度(TSw)時(shí)，聚合物內(nèi)的晶狀體將熔化并變成非晶狀。而在晶狀體的熔化過程中其體積將增加并分離了導(dǎo)電粒子，從而導(dǎo)致器件電阻非線性的增加。

圖4：PolySwitch器件的工作原理

只要外部施加的電源電壓保持在這個(gè)電平，則器件會(huì)一直鎖定在動(dòng)作狀態(tài)(即器件會(huì)一直保持閂鎖在保護(hù)狀態(tài))。一旦電壓下降或者電源被斷開重新啟動(dòng)后，PolySwitch器件恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。

4. PolySwitch在數(shù)字電視一體機(jī)PCMCIA卡上的過流保護(hù)

由上文看到，數(shù)字電視一體機(jī)采用CI PLUS是趨勢，CI PLUS的設(shè)計(jì)也從安全可靠性方面綜合考量，設(shè)計(jì)安全性不僅僅考慮數(shù)據(jù)內(nèi)容的信息安全，對于電路保護(hù)的安全考慮也非常重要。由于CI PLUS采用PCMCIA接口，對于接口中的電源供電設(shè)備必須提供過流保護(hù)功能，這個(gè)電路保護(hù)也需要非?？煽亢头€(wěn)健，防止因過流情況而受損。過流情況可能是在未連接的狀態(tài)下發(fā)生短路，或者連接上CAM裝置后發(fā)生的異常狀況造成過電流，這些情況下，外部的電路保護(hù)器件都需要行使保護(hù)的功能。眾所周知，UL60950和USB規(guī)范要求對USB供電設(shè)備必須提供過流保護(hù)，即必須在USB功率輸送的設(shè)計(jì)中采用過流保護(hù)。和USB接口保護(hù)一樣，對于PCMCIA接口，在數(shù)字電視一體機(jī)主機(jī)端口之外的短路或者過流情形中，過流保護(hù)設(shè)備必須限制PCMCIA設(shè)備從端口吸取的電流總量。同時(shí)，過流保護(hù)設(shè)備必須滿足PCMCIA設(shè)備達(dá)到要求的工作電流，比如對于大卡來說工作電流為150 mA。在設(shè)計(jì)PCMCIA端口保護(hù)時(shí)，保護(hù)器件也不得限制連接設(shè)備的輸入功率要求。

對于數(shù)字電視一體機(jī)PCMCIA卡上的過流保護(hù)，采用的過流保護(hù)設(shè)備可以為一次性的保險(xiǎn)絲，Power Switch芯片以及PolySwitch。采用一次性的保險(xiǎn)絲雖然在大卡短路情況下提供保護(hù)，但是它是一次性的器件，保護(hù)好之后會(huì)造成永久開路，這樣由于使用者的一次偶然事件，就需要維修整個(gè)數(shù)字電視一體機(jī)，對消費(fèi)者造成極大的不便，當(dāng)然對于數(shù)字電視一體機(jī)的生產(chǎn)商，也會(huì)增加極大的售后維修成本。采用Power Switch芯片方案雖然可以有效的對PCMCIA接口短路或者過流情況進(jìn)行保護(hù)，但是采用Power Switch成本高，方案復(fù)雜，需要調(diào)試。滿足CI PLUS安全要求的一種可靠辦法是使用聚合物正溫度系數(shù) (PolySwitch) 過流保護(hù)器件，它是一種可多次可恢復(fù)的保護(hù)器件，具有可靠性高，使用簡單，無需調(diào)試，保護(hù)后之后可自動(dòng)恢復(fù)，降低了售后維修成本，同時(shí)PowerSwitch過流保護(hù)器件還可以幫助制造商滿足UL 60950/LPS(受限制電源)要求，大大提高CI PLUS的安全性和可靠性。

下圖五是數(shù)字電視一體機(jī)PCMCIA卡上的過流保護(hù)示意簡圖。

圖5：數(shù)字電視一體機(jī)PCMCIA卡上的過流保護(hù)示意簡圖

5.總結(jié)

PolySwitch是非常適合提供數(shù)字電視一體機(jī)PCMCIA卡過流保護(hù)的器件，符合各種規(guī)范需求或安規(guī)要求，為制造商提供一個(gè)可靠簡單的保護(hù)解決方案，為消費(fèi)者提供完美的使用體驗(yàn)，具有極高的性價(jià)比。