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作者: TE電路保護 (TE Circuit Protection) 戴泰初 1．電視機CI PLUS標準介紹 CI全稱Common Interface，它是一種用于有條件接收機 (CA機) 的通用接口，CI在1997年以EN 50221(DVB-CI v1) 標準成立，CI PLUS是對CI標準的擴展，在2007年由六家公司發起成立CI PLUS機構，包括Sony、Philips、Samsung、Panasonic等公司，目的是為了解決版權保護的問題。CI PLUS相比CI標準，它不僅符合DVB-CI標準, 通過在每臺數字電視收視終端（一體機和視密卡）中增加功能，進而克服了付費電視中內容保護的弱點。在所有支持CI PLUS的地區，用戶通過將CI PLUS模塊插入數字液晶電視機或機頂盒中來獲得各種付費電視的節目。CI PLUS的問世是用于保護廣播內容，特別是保護正在被復制的信息，最主要的是為了解決內容提供商對于未經加密的CI信息安全隱患的質疑。 CI PLUS具有以下特點： 1) 增加了特別的層以保護主機 (指機頂盒、數字電視一體機或數據轉發器) 和CI模塊的通訊安全；2) 為傳輸流接口中的內容提供安全保護； 3) 執行防拷貝條款； 4) 支持圖形化MHEG-5菜單和應用程序。 下圖一是CI PLUS結構示意圖。 
圖1: CI PLUS結構示意圖 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，PCMCIA是英文“PERSONAL COMPUTER MEMORY CARD INTERNATIONAL ASSOCIATION”的縮寫，它是一個成立于1989年的國際性組織，是一個具有300多個成員公司的國際標準組織和貿易聯合會，其成員有Intel、AMD、IBM、Compaq和TI等國際著名公司。這個國際性組織主要是建立一個省電、小體積的整合性電子卡片的標準，提高移動計算機的互換性。 PCMCIA接口在筆記本電腦上較常見，現在在數字液晶電視機以及機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接口的實物圖。
圖2：PCMCIA接口實物圖 圖一中的CAM卡，它是一種數字視頻條件接收模塊，是一個連接電視機與外部信號源的設備。它可以將壓縮的數字信號轉成電視內容，并在數字液晶電視機上顯示出來。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接口的數字電視一體機，用戶無需機頂盒直接收看所訂購的付費數字電視內容。CAM 卡可以支持最大96Mbps 帶寬的TS流 (理論上可達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. 數字液晶電視機發展趨勢 液晶電視機的發展趨勢朝數字化、智能化發展，其中數字電視一體機就是其中一種方向。數字電視一體機與模擬電視加機頂盒的方式相比，數字電視一體機實現了數字高頻頭、數字芯片的全內置，具有集成度高的特點，可以實現全程數字化影音數據處理，避免了數字信號在傳輸、轉換過程中的信號損失等優點，是收看數字電視最理想的模式，是模擬電視向數字電視切換的必然選擇，這將是未來數字電視的發展方向。同時避免了機頂盒雜亂的連線和操作多個遙控器的麻煩，具有節省空間、智能家居等優點。 從國外數字電視發展趨勢來看，采用PCMCIA接口的機卡分離模式是其中主要的一個方向，現在可以預見其應用也將越來越廣泛，無論是美國的POD標準，還是歐洲的DVB-CI標準，其基本的物理接口都是PCMCIA接口。PCMCIA接口在液晶電視機和機頂盒上都可以用來插智能電視卡。在歐盟，基于2002年的強制性規定，幾乎所有新的數字電視一體機都配置了至少一個CI接口。在2009 年8月，荷蘭有線運營商Ziggo，成功啟用CI PLUS，成為全球首家實現商用的運營商。 從國內數字電視的發展趨勢來看，國內高清時代也已經來臨，數字電視一體機也已經在國內大規模銷售。據統計，國內銷售前幾名的電視機生產商，都有銷售帶CI PLUS接口的數字電視一體機，數字電視一體機的優點也逐漸得到廣大消費者的認可。 下圖三是帶有CI PLUS接口的數字電視一體機示意圖。
圖3：帶CI PLUS接口的數字電視一體機示意圖。 3．PolySwitch特性介紹 TE公司的PolySwitch PPTC（polymeric positive temperature coefficient 聚合物正溫度系數）電阻可用于防止電流、過熱造成的損害。像傳統的保險絲一樣，這些元件可以在故障條件下限制危險的大電流流過。不過，PolySwitch元件可以在故障清除和電路電源斷開重啟后復位。 PolySwitch電路保護器件是由半晶狀聚合物和導電微粒復合而成。在正常溫度下，導電微粒在聚合物中構成低電阻的網格（如圖2所示）。然而，不論因為通過器件的電流升高或者因為環境溫度升高，當溫度高至器件的開關溫度（TSw）時，聚合物內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電粒子，從而導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電平，則器件會一直鎖定在動作狀態（即器件會一直保持閂鎖在保護狀態）。一旦電壓下降或者電源被斷開重新啟動后，PolySwitch器件恢復到正常工作狀態。 4. PolySwitch在數字電視一體機PCMCIA卡上的過流保護 由上文看到，數字電視一體機采用CI PLUS是趨勢，CI PLUS的設計也從安全可靠性方面綜合考量，設計安全性不僅僅考慮數據內容的信息安全，對于電路保護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備必須提供過流保護功能，這個電路保護也需要非常可靠和穩健，防止因過流情況而受損。過流情況可能是在未連接的狀態下發生短路，或者連接上CAM裝置后發生的異常狀況造成過電流，這些情況下，外部的電路保護器件都需要行使保護的功能。眾所周知，UL60950和USB規范要求對USB供電設備必須提供過流保護，即必須在USB功率輸送的設計中采用過流保護。和USB接口保護一樣，對于PCMCIA接口，在數字電視一體機主機端口之外的短路或者過流情形中，過流保護設備必須限制PCMCIA設備從端口吸取的電流總量。同時，過流保護設備必須滿足PCMCIA設備達到要求的工作電流，比如對于大卡來說工作電流為150 mA。在設計PCMCIA端口保護時，保護器件也不得限制連接設備的輸入功率要求。 對于數字電視一體機PCMCIA卡上的過流保護，采用的過流保護設備可以為一次性的保險絲，Power Switch芯片以及PolySwitch。采用一次性的保險絲雖然在大卡短路情況下提供保護，但是它是一次性的器件，保護好之后會造成永久開路，這樣由于使用者的一次偶然事件，就需要維修整個數字電視一體機，對消費者造成極大的不便，當然對于數字電視一體機的生產商，也會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行保護，但是采用Power Switch成本高，方案復雜，需要調試。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 (PolySwitch) 過流保護器件，它是一種可多次可恢復的保護器件，具有可靠性高，使用簡單，無需調試，保護后之后可自動恢復，降低了售后維修成本，同時PowerSwitch過流保護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。 下圖五是數字電視一體機PCMCIA卡上的過流保護示意簡圖。
圖5：數字電視一體機PCMCIA卡上的過流保護示意簡圖 5.總結 PolySwitch是非常適合提供數字電視一體機PCMCIA卡過流保護的器件，符合各種規范需求或安規要求，為制造商提供一個可靠簡單的保護解決方案，為消費者提供完美的使用體驗，具有極高的性價比。 |
