航空总线系统及其保护电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于集成电路领域，尤其涉及一种航空总线系统及其保护电路。
【背景技术】
[0002]随着航空技术及航空市场的发展，航空总线的应用越来越广泛。其中，普遍应用于军用和民用航空领域的航空总线主要有1553B总线和ARINC429总线。总线应用环境十分复杂，而且总线上一般都同时接多个发送或接收节点。图1即为航空总线的系统架构示意图。当出现总线故障，例如遭遇雷击、电磁干扰时，总线上可能出现高电压、大电流。因此，需要采取保护措施防止总线上的非正常高压、大电流传导到其他系统节点，损坏总线控制器、处理器等关键系统设备。与其他总线不同，航空总线上的非正常高压、大电流具有能量高、响应时间短、破坏面积大等特点。因此对系统更具威胁和破坏性，也极大的增加了系统保护的难度。
[0003]一般总线的过压和过流保护主要是在总线发送器内部增加保护电路，当检测到过压和过流时，启动保护电路，对电压进行钳位，泄放电流，但不断开系统与总线的连接。这种保护方式响应时间较长，适合于器件闩锁、总线短路等故障引起的过压、过流保护。而航空总线上由于雷击、电磁干扰出现的高压、大电流脉冲，可能持续时间只有几个微秒，甚至纳秒级别，但电压和电流的数量级却达到几千伏和几个安培，在这么短的时间内，一般总线发送器内部的保护电路是无法做出响应的，而且也不能承受这么高的能量。因此，普通总线发送器里面的过压和过流保护结构并不适用于航空总线。
[0004]目前，航空总线的过压和过流保护主要是从系统级进行，通过在总线上增加过压保护电路，提供放电通路，进行过压和过流保护。但这种保护方式在发生过压和过流时，仍然保持了发送器与总线的连接，如保护电路不能及时将电荷泄放，总线上的高压和大电流仍然可能破坏总线控制器、处理器等关键系统设备。并且，进行系统级的过压、过流保护势必要增加系统复杂性，提高了系统设计难度和维护成本，而且存在一定的风险和局限性。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的目的首先即在于提供一种航空总线保护电路，以解决现有保护电路不能及时将电荷泄放，总线上的高压和大电流仍然可能破坏总线控制器、处理器等关键系统设备的技术问题。
[0006]本发明提供的航空总线保护电路，可以用于防止总线发送器和系统总线之间因过流或过压产生的损害扩大，其特征在于，所述保护电路设于所述总线发送器的端口与系统总线之间，包括一个当电流超过保护电流阈值时即刻熔断、断开所述总线发送器与系统总线之间的物理连接的过流保护部件。
[0007]进一步地，所述保护电路还包括设置在所述总线发送器的端口与地之间的，用于当总线电压高于保护电压阈值时、将电压钳位在保护电压阈值附近的过压保护部件。
[0008]更进一步地，所述过压保护部件还用于当总线电压高于保护电压阈值时、产生大于所述保护电流阈值的电流，从而将所述过流保护部件熔断、断开所述总线发送器与系统总线之间的物理连接。
[0009]具体地，所述过流保护器件为保险丝、熔丝管或者熔丝盒。
[0010]更具体地，所述过压保护部件通过齐纳二极管的正向和反向串联来实现；并通过改变正向和反向串联的齐纳二极管的个数来调整所述保护电压阈值。
[0011]另一方面，本发明的目的还在于提供一种航空总线系统，该航空总线系统包括处理器、总线控制器、总线发送器以及同时接在系统总线上的若干接收器和子系统，其特征在于，所述航空总线系统还包括一个上述任一形式下的保护电路，可以用于防止总线发送器和系统总线之间因过流产生的损害扩大。
[0012]根据本发明提供的航空总线系统及其保护电路，能够在系统总线出现过流时，将总线发送器端口的过流保护部件熔断，完全断开总线发送器与系统总线之间的物理连接，实现总线发送器与系统总线的完全隔离，以保护总线控制器、处理器等其他关键系统设备。通过总线发送器的“自我牺牲”，将系统总线上的过压、过流对系统的破坏范围限制在了发送器内部，极大的降低了过压、过流的破坏性，也最大限度的降低了系统修复成本。同时，该保护电路也能防止总线发送器自身内部由于短路、R锁等故障引起的过压和过流传导到系统总线上，避免由于总线发送器的故障造成总线上其他接收节点的损坏。
【附图说明】
[0013]图1是航空总线的系统架构示意图；
[0014]图2是本发明实施例提供的航空总线保护电路的结构框图；
[0015]图3是本发明一实施例提供的航空总线保护电路的组成示意图；
[0016]图4是本发明一优选实施例提供的过压保护器件的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0018]图2是本发明实施例提供的航空总线保护电路的结构框图；为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，如图所示:
[0019]一种航空总线保护电路100，设于总线发送器10的端口与系统总线20之间，用于防止总线发送器10和系统总线20之间因过流或者过压产生的损害扩大。具体地，所述保护电路100包括一个过流保护部件101，该过流保护部件101在总线上的电流超过保护电流阈值时即刻熔断，断开总线发送器10与系统总线20之间的物理连接，以保护总线控制器、处理器等其他关键系统设备。
[0020]作为一优选实施例，该保护电路100还包括一个过压保护部件102。该过压保护部件102设置在所述总线发送器10的输出端口与地之间，用于当总线电压高于保护电压阈值时、将电压钳位在保护电压阈值附近。进一步地，该过压保护部件102还用于当总线电压高于保护电压阈值时、产生大于保护电流阈值的电流，从而将所述过流保护部件101熔断、断开所述总线发送器10与系统总线20之间的物理连接。
[0021]在具体实现时，该过流保护器件101可以选用保险丝、熔丝管或者熔丝盒的任意一种。在总线发送器10内部增设一个过流保护器件101，其制造工艺与普通芯片的制造工艺兼容，不会增加工艺复杂性和版图层次，占用芯片的面积较小，可以方便地集成到总线发送器10的内部。
[0022]按照此思路，在总线发送器10的端口与系统总线20之间接入保护电路100，通过合理选择保险丝、熔丝管或者熔丝盒的熔断电流，来确定保护电流的阈值。系统正常工作时，保险丝、熔丝管或者熔丝盒不熔断，保持总线发送器10与系统总线20的连接。当由于总线20故障、雷击、电磁干扰等因素，在总线20上产生瞬时高压或大电流时，通过保险丝、熔丝管或者熔丝盒的电流大于保护电流阈值，保险丝、熔丝管或者熔丝盒熔断，断开总线发送器10与系统总线20的连接，从而避免系统总线20上的大电流通过总线发送器10对总线控制器、处理器等其他系统设备造成破坏。同时，该保护电路100也能防止总线发送器10自身内部由于短路、闩锁等故障引起的过压和过流传导到系统总线20上，避免由于总线发送器10的故障造成总线上其他接收节点的损坏。
[0023]同样的，在航空总线系统正常工作时，总线发送器10的输出端口与地之间增设的过压保护器件102不启动，且不会对系统正常工作造成任何影响。当总线电压高于过压保护器件102的保护电压阈值时，保护功能启动，将电压钳位在保护电压阈值附近。进行电压钳位的同时，过压保护器件102还要在极短的时间内产生足够大的电流，这个电流值要大于过流保护器件101的保护电流阈值，从而将过流保护器件101熔断，将总线发送器10与系统总线20进行隔离，避免损坏系统。过压保护器件102的保护电压阈值可调，可通过总线发送器10外部引脚对保护电压阈值进行配置，在不改变现有总线系统架构的情况下，以适应不同工作电压系统的保护要求，实现对系统的保护，提高了系统可靠性，降低了系统维护难度和维护成本。
[0024]在具体实施过程中，所述过压保护部件102可以通过齐纳二极管的正向和反向串联来实现；并通过改变正向和反向串联的齐纳二极管的个数来调整保护电压阈值。
[0025]参见图3。图3以ARINC429航空总线及其发送器为例，对本发明实施例提供的航空总线保护电路的组成进行说明。
[0026]ARINC429总线采用差分传输，传输媒介为屏蔽双绞线，AOUT和BOUT为其总线发送器的输出端口。ARINC429总线采用直接耦合方式，即总线发送器的输出端口 AOUT和BOUT直接与系统总线相连。
[0027]本实施例在总线发送器输出端口 AOUT和BOUT与系统总线之间分别接入保险丝Fl和F2，保险丝Fl、F2即为过流保护器件101。AOUT和BOUT端口输出的信号分别经过保险丝Fl和F