一种高防护性端口电路的制作方法

本实用新型属于航空、航海和工业控制的电子电路设计技术领域，具体涉及一种高防护性端口电路。

背景技术：

端口防护电路被广泛应用于航空、航海、工业控制等领域，系统受雷击影响，端口输入信号发生突变，突变信号表现为高电压和大电流，从而可能造成对芯片的损坏。由于受集成电路工艺的限制，传统芯片端口耐压能力不足，需要在芯片外围增加雷击、浪涌防护端口电路，从而抑制突变引起的高电压和大电流的输入。

但是，这种在芯片外围增加雷击、浪涌防护端口电路的方法，导致芯片应用方案的面积和成本增加。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的不足，本实用新型提供了一种高防护性端口电路。

本实用新型实施例提供了一种高防护性端口电路，该电路包括：

限流电路和大电流泄放电路，其中，

所述限流电路的输入端与信号输入端连接，所述限流电路的输出端与所述大电流泄放电路的输入端连接，所述大电流泄放电路的输出端与所述信号输出端连接；

所述限流电路和所述大电流泄放电路集成于同一芯片上。

在本实用新型的一个实施例中，所述限流电路包括一限流电阻，其中，

所述限流电阻一端与所述信号输入端连接，所述限流电阻另一端与所述大电流泄放电路的输入端连接。

在本实用新型的一个实施例中，所述大电流泄放电路包括第一二极管、第二二极管，其中，

所述第一二极管的负极与所述限流电路的输出端、所述信号输出端连接，所述第一二极管的正极与所述第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极接地。

在本实用新型的一个实施例中，所述大电流泄放电路还包括第三二极管，其中，

所述第三二极管的负极与所述限流电路的输出端、所述信号输出端、所述第一二极管的负极连接，所述第三二极管的正极接vdd。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型将限流电路和大电流泄放电路集成于同一芯片上，解决了外围端口防护电路带来芯片应用方案的面积和成本增加的问题，从而有效提升了系统的集成度和应用便捷性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种高防护性端口电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种高防护性端口电路的结构示意图。

附图标记说明：

10-芯片；20-限流电路；30-大电流泄放电路。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例一

请参见图1、图2，图1为本实用新型实施例提供的一种高防护性端口电路的结构示意图，图2为本实用新型实施例提供的另一种高防护性端口电路的结构示意图。本实用新型涉及一种高防护性端口电路，该电路包括限流电路20和大电流泄放电路30，其中，

限流电路20的输入端与信号输入端in连接，限流电路20的输出端与大电流泄放电路30的输入端连接，大电流泄放电路30的输出端与信号输出端out连接；

限流电路20和大电流泄放电路30集成于同一芯片10上。

具体而言，目前，由于受集成电路工艺的限制，传统芯片端口耐压能力不足，通常采取在芯片10外围增加雷击、浪涌端口防护电路，但芯片10外围防护电路的设计会引起芯片应用方案面积和成本增加的问题。基于上述存在的问题，本实施例提供了一种高防护性端口电路，该端口防护电路包括限流电路20和大电流泄放电路30，且限流电路20和大电流泄放电路30集成于同一芯片10上，从而解决外围端口防护电路带来芯片应用方案的面积和成本增加的问题，同时提升了系统的集成度和应用便捷性。

需要说明的是，本实施例提供的高防护性端口电路可应用于任何需要增加雷击、浪涌防护端口电路的环境中，比如机载设备在使用过程中会产生浪涌电流，需要增加这样的防护端口电路，从而抑制引起的大电流的输入。

进一步地，限流电路20包括一限流电阻。

具体而言，本实施例限流电路20用于抑制信号输入端in因雷击、浪涌产生的大电流，具体地，限流电路20中的限流电阻一端与信号输入端in连接，限流电阻另一端与大电流泄放电路30的输入端连接，从而对信号输入端in输入的电压信号起限流保护作用，得到限流后的输入电压，从而防止输入的大电流对芯片10中后级电路造成损坏。

优选地，限流电阻的阻值为10kω。

需要说明的是，实际电路设计中，限流电路20中的限流电阻可根据实际需要选择合适阻抗。

进一步地，大电流泄放电路30包括第一二极管d1、第二二极管d2。

具体而言，本实施例大电流泄放电路30用于钳位限流后的输入电压和泄放限流后输入的大电流，大电流泄放电路30中第一二极管d1的负极与限流电路20的输出端(限流电阻的一端)、信号输出端out连接，第一二极管d1的正极与第二二极管d2的正极连接，第二二极管d2的正极接地。具体地，当限流后的输入电压小于第一二极管d1的击穿电压时，第一二极管d1关断，此时第一二极管d1用于钳位限流后的输入电压，保证限流后的正常输入电压的传输；当限流后的输入电压大于第一二极管d1的击穿电压时，第一二极管d1导通，当限流后的输入电压为一正电压，此时第二二极管d2处于正偏，说明限流后的输入电压仍为大电流信号，则将大电流信号泄放至地，从而防止限流后的大电流冲击芯片10内的后级连接电路；当限流后的输入电压为一负电压，此时第一二极管d1处于正偏，第二二极管d2关断，第二二极管d2用于钳位限流后输入的负电压，保证限流后输入的负电压的正常传输。

需要说明的是，实际电路设计中，大电流泄放电路30中的第一二极管d1、第二二极管d2可根据实际需要选择不同二极管类型，二极管的反向击穿电压决定钳位电压值。

进一步地，大电流泄放电路30还包括第三二极管d3。

具体而言，本实施例大电流泄放电路30中的第三二极管d3用于防止限流后的输入电压的大电流流向电源vdd，第三二极管的负极与限流电路20的输出端(限流电阻的一端)、信号输出端out、第一二极管d1的负极连接，第三二极管的正极接vdd。具体地，当限流后的输入电压小于第三二极管d3的击穿电压时，第三二极管d3关断，此时第三二极管d3用于钳位限流后的输入电压，从而防止输入的大电流流向电源vdd，当限流后的输入电压大于第三二极管d3的击穿电压时，第三二极管d3导通，即限流后的输入电压仍为大电流信号，则该大电流通过与电源vdd连接的电源线为芯片10中的其他模块电路提供电压，造成芯片10被损毁，因此，本实施例第三二极管d3反向击穿电压设计时应尽可能大于第一二极管d1的击穿电压，使大电流走第一二极管d1通路泄放到地，不至于击穿第三二极管d3流向电源导致芯片损毁。其中，对于大电流泄放后的输入电压，考虑到泄放后，输入电压一般不会为大电流，因此第三二极管d3不再考虑大电流泄放后的输入电压。

需要说明的是，实际电路设计中，大电流泄放电路30中的第三二极管d3可根据实际需要选择不同二极管类型，二极管的反向击穿电压决定钳位电压值。

本实施例高防护性的端口电路的工作原理如下：

当芯片10外信号输入端in输入一电压信号，该输入电压信号经过限流电阻进行限流处理，得到限流后的输入电压，若限流后的输入电压小于第一二极管d1的击穿电压时，第一二极管d1对限流后的输入电压进行钳位处理，同时，若限流后的输入电压小于第三二极管d3的击穿电压时，第三二极管d3同样对限流后的输入电压进行钳位处理，最后将限流后的输入电压正常从芯片10外围信号输出端out输出；

若限流后的输入电压大于第一二极管d1的击穿电压时，第一二极管d1导通，此时，若限流后的输入电压小于0时，第二二极管d2同样对限流后的输入电压进行钳位处理，同时，若限流后的输入电压小于第三二极管d3的击穿电压时，第三二极管d3同样对限流后的输入电压进行钳位处理，最后将限流后的输入电压正常从芯片10外围信号输出端out输出；

若限流后的输入电压大于第一二极管d1的击穿电压时，第一二极管d1导通，此时，若限流后的输入电压大于0时，第二二极管d2处于正偏，则将限流后的大电流泄放至地，同时，泄放后的输入电压小于第三二极管d3的击穿电压，第三二极管d3对泄放后的输入电压进行钳位处理，最后将泄放后的输入电压正常从芯片10外围信号输出端out输出。

综上所述，本实施例提供的高防护性的端口电路，利用了限流电路20中限流电阻的高耐压限流特性，以及大电流泄放电路30抑制由雷击、浪涌引起的端口输入电压信号突变，将雷击、浪涌产生的大电流泄放到地，实现对端口的保护。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。