FCT设备保护电路及FCT设备的制作方法

本实用新型属于fct技术领域，特别是涉及一种fct设备保护电路及fct设备。

背景技术：

fct(functionalcircuittest，功能测试)它指的是对测试目标板(uut：unitundertest)提供模拟的运行环境(激励和负载)，使其工作于各种设计状态，从而获取到各个状态的参数来验证uut的功能好坏的测试方法；简单地说，就是对uut加载合适的激励，测量输出端响应是否合乎要求，一般专指pcba的功能测试，用于实现fct功能的设备称为fct设备。

目前市场上的pcba产品在出厂前需进行功能检测，在进行功能测试时，由于产品前期在生产时，可能出现个别电子器件引脚发生连锡造成短路、板子本身个别器件故障或者是被测板负载异常发生堵转或短路的情况，由于过电流保护只存在于被测板本身，因此一旦发生以上几种情况时，被测板本身的保护难以对整个fct设备进行保护，从而导致炸板、fct设备损坏等故障，威胁设备及人身安全。

另外，由于现有市面上的fct设备，通常并无被测板电流检测及过流保护电路，也有部分厂家采用了传统的电流传感器加继电器控制的形式以达到电流保护，但考虑到继电器吸合和关断的时间往往都是在ms级别或者更高，加上电流传感器本身输出电压信号就有几微秒的延迟以及芯片进行运算及处理的延时，而真正发生短路并造成炸板往往都是在微秒乃至纳秒级别，因此采用继电器做保护电路的方案，仍然不能做到很好的保护设备及人身安全。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种fct设备保护电路及fct设备，用于解决现有fct设备由于缺少有效的保护电路，导致其在工作过程中，可能出现炸板等威胁设备及人身安全的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种fct设备保护电路，包括：fct测试主板、被测板及第一电源；所述fct测试主板上设有开关控制模块；所述开关控制模块分别与所述第一电源和所述被测板连接，用于控制所述第一电源是否为所述被测板供电；其中，所述开关控制模块包括：控制单元、电流采样单元、电压比较单元及开关单元；所述开关单元分别与所述第一电源和所述控制单元连接，用于在所述控制单元的作用下，实现导通和关断；所述电流采样单元分别与所述开关单元、所述被测板及所述电压比较单元连接，用于采集流向所述被测板的当前电流，并输出目标电压信号至所述电压比较单元；所述电压比较单元与所述控制单元连接。

于本实用新型的一实施例中，所述开关单元包括：光耦、双向可控硅及第一电阻；所述光耦的第一端与第二电源连接，所述光耦的第二端与所述控制单元的第一端连接，所述光耦的第六端与所述第一电阻的一端连接，所述光耦的第四端与所述双向可控硅的第一端连接；所述光耦的第三端和所述光耦的第五端均悬空；所述第一电阻的另一端分别与所述第一电源和所述双向可控硅的第二端连接；所述双向可控硅的第三端与所述电流采样单元连接。

于本实用新型的一实施例中，所述电流采样单元包括：电流传感器；所述电流传感器的第一端与所述开关单元连接，所述电流传感器的第二端与所述被测板连接，所述电流传感器的第三端与第一电容的一端相连，且共同连接至第三电源，所述电流传感器的第四端与所述第一电容的另一端相连，且共同接地，所述电流传感器的第五端与所述电压比较单元连接。

于本实用新型的一实施例中，所述电压比较单元包括：第一电压比较器和第二电压比较器；所述第一电压比较器的同相输入端分别与第二电阻的一端、第三电阻的一端及第二电容的一端连接，所述第一电压比较器的反相输入端与所述电流采样单元连接；所述第二电阻的另一端与第四电源连接；所述第三电阻的另一端与所述第二电容的另一端相连，且共同接地；所述第二电压比较器的反相输入端分别与第四电阻的一端、第五电阻的一端及第三电容的一端连接，所述第二电压比较器的同相输入端与所述电流采样单元连接，所述第二电压比较器的输出端与所述第一电压比较器的输出端相连，且共同连接至所述控制单元和第六电阻的一端；所述第四电阻的另一端与第五电源连接；所述第五电阻的另一端与所述第三电容的另一端相连，且共同接地；所述第六电阻的另一端连接有第六电源；所述第二电阻与所述第三电阻连接处对应的第一基准电压大于所述第四电阻与所述第五电阻连接处对应的第二基准电压。

于本实用新型的一实施例中，所述第一电压比较器和所述第二电压比较器集成封装于一体，共同构成一双通道的电压比较器。

于本实用新型的一实施例中，所述电流采样单元与所述控制单元连接，用于将所述目标电压信号输出至所述控制单元，以获取所述当前电流。

于本实用新型的一实施例中，所述fct测试主板与所述被测板通信连接，且所述fct测试主板与所述被测板之间通过rs-485串行总线进行通信。

于本实用新型的一实施例中，所述电流采样单元采用板载式的霍尔电流传感器；所述控制单元采用mcu；所述第一电源采用市电，所述第一电源与所述fct测试主板连接，用于为所述fct测试主板供电。

本实用新型提供一种fct设备，包括：箱体和上述的fct设备保护电路；所述fct设备保护电路设置在所述箱体内。

于本实用新型的一实施例中，还包括：两个散热风扇；两个所述散热风扇均安装在所述箱体内，且均与第一电源连接；所述第一电源用于为两个所述散热风扇供电；一所述散热风扇用于为fct测试主板散热，另一所述散热风扇用于为被测板散热。

如上所述，本实用新型所述的fct设备保护电路及fct设备，具有以下有益效果：

(1)与现有技术相比，本实用新型在fct设备接线时，将被测板的供电线先经过fct测试主板，且在fct测试主板上设计开关控制模块，由fct测试主板来控制被测板上电，同时，在fct测试主板走线上增加电流采样单元，能够实现当检测到被测板电流超过设定阈值时，fct测试主板控制开关控制模块及时地给被测板断电，从而有效的保护设备及人身安全。

(2)本实用新型旨在提高电路工作响应时间，提高fct设备过流时的断电保护效率，采用电流传感器加双向可控硅来实现fct设备过流保护，可控硅由于其出色的电路响应能力，开通和关断的时间往往在几百纳秒到几微秒的级别，一旦电路发生过流时，可控硅可以立马切断电路，从而可以有效的保护电路及设备不会损坏。

附图说明

图1显示为本实用新型的fct设备保护电路于一实施例中的工作原理框图。

图2显示为本实用新型的fct设备保护电路于一实施例中的电路结构图。

图3显示为本实用新型的fct设备于一实施例中的结构示意图。

图4显示为本实用新型的目标电压信号于一实施例中的波形图。

标号说明

1fct测试主板

2被测板

3第一电源

4开关控制模块

401控制单元

402电流采样单元

403电压比较单元

404开关单元

5箱体

6散热风扇

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本实用新型的fct设备保护电路及fct设备，与现有技术相比，本实用新型在fct设备接线时，将被测板的供电线先经过fct测试主板，且在fct测试主板上设计开关控制模块，由fct测试主板来控制被测板上电，同时，在fct测试主板走线上增加电流采样单元，能够实现当检测到被测板电流超过设定阈值时，fct测试主板控制开关控制模块及时地给被测板断电，从而有效的保护设备及人身安全；本实用新型旨在提高电路工作响应时间，提高fct设备过流时的断电保护效率，采用电流传感器加双向可控硅来实现fct设备过流保护，可控硅由于其出色的电路响应能力，开通和关断的时间往往在几百纳秒到几微秒的级别，一旦电路发生过流时，可控硅可以立马切断电路，从而可以有效的保护电路及设备不会损坏。

如图1至图3所示，于一实施例中，本实用新型的fct设备保护电路包括fct测试主板1、被测板2及第一电源3。

具体地，所述fct测试主板1上设有开关控制模块4；所述开关控制模块4分别与所述第一电源3和所述被测板2连接，用于控制所述第一电源3是否为所述被测板2供电。

需要说明的是，通过fct测试主板1控制第一电源3给被测板2上电，而不是由第一电源3直接为其供电，能够实现在遇到突发状况或故障时，及时给被测板2断电，从而有效地保护了fct设备及人身安全。

如图3所示，于一实施例中，所述第一电源3采用市电(220v/50hz，三相五线制(火线端：r、s、t；零线端：n；地线：pe))。

具体地，在该fct测试主板1上设置有第一插座cn1、第二插座cn2、第三插座cn3及第四插座cn4，该第一电源3的一火线端(对应图3中的s端)与该第一插座cn1连接，该第一电源3的零线端n与第二插座cn2连接，经图1中的开关控制模块4，最终由第三插座cn3和第四插座cn4输出到被测板2上的l端(火线端)和n端(零线端)。

需要说明的是，在该fct测试主板1上除了设有上述插座外，还设有其它一系列插座，诸如，图3中的第五插座cn5、第六插座cn6、第七插座cn7、第八插座cn8、第九插座cn9、第十插座cn10、第十一插座cn11(当然，并不限于这些插座)，用于与被测板2上对应的端口相连接，用来实施检测被测板2运行状态。

于一实施例中，所述第一电源3与所述fct测试主板1连接，用于为所述fct测试主板1供电。

具体地，该第一电源3的一火线端(对应图3中的r端)与该fct测试主板1上的第二十插座cn20连接，该第一电源3的零线端(对应图3中的n端)与该fct测试主板1上的第三十插座cn30连接，使得该第一电源3直接给该fct测试主板1供电，主要是给该fct测试主板1上除开关控制模块4以外的其它元器件进行供电。

具体地，所述开关控制模块4包括控制单元401、电流采样单元402、电压比较单元403及开关单元404；所述开关单元404分别与所述第一电源3和所述控制单元401连接，用于在所述控制单元401的作用下，实现导通和关断。

如图2所示，于一实施例中，所述控制单元401采用mcu。

需要说明的是，该mcu可以同时实现对数字信号和模拟信号的处理，在该fct设备保护电路中的主要作用为：根据该电压比较单元403的输出结果，控制该开关单元404的导通和关断，从而使被测板2上电或断电，其具体型号可视实际应用场景而定。

如图2所示，于一实施例中，所述开关单元404包括光耦ic1、双向可控硅q1及第一电阻r1。

具体地，所述光耦ic1的第一端①与第二电源(对应图2中的vcc)连接，所述光耦ic1的第二端②与所述控制单元401的第一端①连接，所述光耦ic1的第六端⑥与所述第一电阻r1的一端连接，所述光耦ic1的第四端④与所述双向可控硅q1的第一端①连接；所述光耦ic1的第三端③和所述光耦ic1的第五端⑤均悬空；所述第一电阻r1的另一端分别与所述第一电源3(对应图2中的第一插座cn1)和所述双向可控硅q1的第二端②连接；所述双向可控硅q1的第三端③与所述电流采样单元402连接。

优选地，该光耦ic1选用型号为moc3041，自带过零检测的光电耦合器，其主要作用是为了让控制单元401来控制该双向可控硅q1的导通和关断，并达到电气隔离的目的。

优选地，该双向可控硅q1选用型号为bta41-600b的双向可控硅器件，其导通和关断的时间为5us，且其通电流能力为45a，足以应对市面上大多数pcba产品。

具体地，所述电流采样单元402分别与所述开关单元404、所述被测板2及所述电压比较单元403连接，用于采集流向所述被测板2的当前电流，并输出目标电压信号至所述电压比较单元403。

如图2所示，于一实施例中，所述电流采样单元402包括电流传感器ic2。

具体地，所述电流传感器ic2的第一端①与所述开关单元404中的双向可控硅q1的第三端③连接，所述电流传感器ic2的第二端②通过图2中的第三插座cn3与所述被测板2连接，所述电流传感器ic2的第三端③与第一电容c1的一端相连，且共同连接至第三电源(对应图2中的vdd)，所述电流传感器ic2的第四端④与所述第一电容c1的另一端相连，且共同接地(对应图2中的dgnd)，所述电流传感器ic2的第五端⑤与所述电压比较单元403连接。

于一实施例中，所述电流采样单元402(即电流传感器)采用板载式的霍尔电流传感器。

需要说明的是，该板载式的霍尔电流传感器，最大可以检测50a电流，足以覆盖市面上大多数pcba产品(当应用于更大电流负载时，可选用同系列检测能力更大的型号)，它的主要作用是检测当前线路上通过的电流，并输出模拟的目标电压信号i_sample供后续电压比较单元403使用。

进一步地，该电流传感器ic2本身是一个将电流信号转换成电压信号的特殊电子器件，于本实施例中，选用一款板载式的电流传感器，其优点在于占用空间较小，输出延时较低且价格低廉，同时，还可以有效地避免传统的远距离走线方式所带来的信号干扰和延时；当被测板2供电线上有电流通过时，该电流传感器ic2将会输出与实际电流波形同相位的电压波形。

具体地，所述电压比较单元403与所述控制单元401连接。

需要说明的是，通过将上述电流传感器ic2输出的目标电压信号i_sample输入至该电压比较单元403中，使该电压比较单元403向控制单元401输出相应的信号。

进一步地，该fct设备保护电路的工作原理如下：

如图1和图2所示，刚开始上电时，mcu将igbt_on这一信号置为高电平，此时光耦ic1不导通，从而双向可控硅q1不工作，即不会给被测板2上电；当开始测试时，mcu将igbt_on置为低电平，此时光耦ic1中的发光二极管导通，由于双向可控硅q1的特殊性质，无论交流电压处于正负时都可以导通，从而达到给被测板2供电的目的。

需要说明的是，一旦发生被测板2短路等异常造成过流时，电流传感器ic2检测到当前电流并实时输出目标电压信号i_sample，i_sample经电压比较单元403，与设定的基准电压作比较，一旦大于基准电压，电压比较单元403会输出低电平信号到mcu，mcu收到这一信号后立即将igbt_on这一信号置为高电平，从而光耦ic1不导通，双向可控硅q1关断，从而使被测板2断电，整个过程发生在微秒级别，从而可以有效地避免被测板2或fct设备损坏。

需要说明的是，由于被测的当前电流为交流信号，电流传感器ic2输出的也是同相位的交流电压，因此，不但要对交流电压的高值作电压比较和保护，还要对低值的电压作比较和保护。

于一实施例中，所述电压比较单元403包括第一电压比较器u1a(对应高值的电压比较)和第二电压比较器u1b(对应低值的电压比较)。

具体地，所述第一电压比较器u1a的同相输入端③分别与第二电阻r2的一端、第三电阻r3的一端及第二电容c2的一端连接，所述第一电压比较器u1a的反相输入端②与所述电流采样单元402中的电流传感器ic2的第五端⑤连接；所述第二电阻r2的另一端与第四电源(对应图2中的vcc)连接；所述第三电阻r3的另一端与所述第二电容c2的另一端相连，且共同接地；所述第二电压比较器u1b的反相输入端⑥分别与第四电阻r4的一端、第五电阻r5的一端及第三电容c3的一端连接，所述第二电压比较器u1b的同相输入端⑤与所述电流采样单元402中的电流传感器ic2的第五端⑤连接，所述第二电压比较器u1b的输出端⑦与所述第一电压比较器u1a的输出端①相邻，且共同连接至所述控制单元401和第六电阻r6的一端；所述第四电阻r4的另一端与第五电源(对应图2中的vcc)连接；所述第五电阻r5的另一端与所述第三电容c3的另一端相连，且共同接地；所述第六电阻r6的另一端连接有第六电源(对应图2中的vcc)。

需要说明的是，所述第二电阻r2与所述第三电阻r3连接处对应的第一基准电压vref1(作为对应高值的基准电压u1a+)大于所述第四电阻与所述第五电阻连接处对应的第二基准电压vref2(作为对应低值的基准电压u1b-)。

于一实施例中，所述第一电压比较器u1a和所述第二电压比较器u1b集成封装于一体，共同构成一双通道的电压比较器。

需要说明的是，该双通道的电压比较器的第七端⑦接地，第八端⑧连接有第七电源(对应图2中的vcc)和第四电容c4的一端，该第四电容c4的另一端接地，用于对该第七电源起到滤波的作用。

需要说明的是，前述的第二电源、第四电源、第五电源、第六电源及第七电源可采用同一个电源结构，也可以是这几个电源中的任意几个采用同一个电源结构。

进一步地，该双通道的电压比较器的工作原理如下：

如图2和图3所示，当该双通道的电压比较器的同相端电压(u+)＞反相端电压(u-)时，输出oc集电极开路，接上拉电阻(第六电阻r6)，使得该双通道的电压比较器输出高电平。

当该双通道的电压比较器的同相端电压(u+)＜反相端电压(u-)时，该双通道的电压比较器输出低电平。

如图4所示，正常电流下，i_sample信号处在高值u1a+和低值u1b-之间，此时，对于第一电压比较器u1a来说，i_sample信号输入至其反相输入端，小于第一基准电压u1a+，所以，第一电压比较器u1a输出的是高电平；对于u1b来说，i_sample信号输入至其同相输入端，大于第二基准电压u1b-，所以，第二电压比较器u1b输出的也是高电平，两者与之后还是高电平。

在异常电流下，包括以下两种情况：

(1)瞬间i_sample信号高值超过u1a+，此时，对于第一电压比较器u1a来说，u-＞u+，第一电压比较器u1a输出低电平，第一电压比较器u1a和第二电压比较器u1b输出与之后是低电平输出。

(2)瞬间i_sample信号低值小于u1b-，此时对于第二电压比较器u1b来说，u-＞u+，第二电压比较器u1b输出低电平，第一电压比较器u1a和第二电压比较器u1b输出与之后是低电平输出。

如图1和图2所示，于一实施例中，所述电流采样单元402中的电流传感器ic2的第五端⑤与所述控制单元401连接，用于将所述目标电压信号i_sample输出至所述控制单元401，以获取所述当前电流。

需要说明的是，根据该目标电压信号i_sample，即可知道被测板2上的当前电流，以在该当前电流超过设定阈值时，fct测试主板1可以控制开关单元404中的双向可控硅q1立马关断，实现及时给被测板2断电，从而有效的保护设备及人身安全。

如图3所示，于一实施例中，所述fct测试主板1与所述被测板2通信连接用于将被测板2的信息传递给该fct测试主板1。

优选地，所述fct测试主板1与所述被测板2之间通过rs-485串行总线进行通信。

如图1和图3所示，于一实施例中，本实用新型的fct设备包括箱体5和上述的fct设备保护电路。

具体地，所述fct设备保护电路设置在所述箱体5内。

于一实施例中，还包括两个散热风扇6。

具体地，两个所述散热风扇6均安装在所述箱体5内，且均与第一电源3连接。

需要说明的是，所述第一电源3用于为两个所述散热风扇6供电；其中，一所述散热风扇6用于为fct测试主板1散热，另一所述散热风扇6用于为被测板2散热。

综上所述，本实用新型的fct设备保护电路及fct设备，与现有技术相比，本实用新型在fct设备接线时，将被测板的供电线先经过fct测试主板，且在fct测试主板上设计开关控制模块，由fct测试主板来控制被测板上电，同时，在fct测试主板走线上增加电流采样单元，能够实现当检测到被测板电流超过设定阈值时，fct测试主板控制开关控制模块及时地给被测板断电，从而有效的保护设备及人身安全；本实用新型旨在提高电路工作响应时间，提高fct设备过流时的断电保护效率，采用电流传感器加双向可控硅来实现fct设备过流保护，可控硅由于其出色的电路响应能力，开通和关断的时间往往在几百纳秒到几微秒的级别，一旦电路发生过流时，可控硅可以立马切断电路，从而可以有效的保护电路及设备不会损坏；所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。