CN106340868B - 电路保护装置、电子器件和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电路保护装置、电子器件和电子设备。所述电路保护装置包括第一端、第二端、第三端和降压单元，其中，第二端与被保护电路单元的电压输出端连接；第一端用于在测试阶段接入第一电压；降压单元用于在测试阶段对由第一端接入的第一电压进行降压，以使得降压后的电压小于或等于电压输出端能承受的最大电压，将该降压后的电压传送至第二端；降压单元包括相互并联的主钳位模块和预降压模块，预降压模块用于在测试阶段对由第一端接入的第一电压进行降压，得到第二电压，主钳位模块用于对第二电压进行钳位。本发明能解决现有技术中在对电子电路系统的电压输出端进行外部测试时，由于施加的第一电压过大而导致的电子电路系统失效的问题。

Description

电路保护装置、电子器件和电子设备
技术领域
本发明涉及电路保护技术领域，尤其涉及一种电路保护装置、电子器件和电子设备。
背景技术
电子电路系统在测试时，会针对电源和信号部分进行EOS(Electrical OverStress，过度电性应力)测试。电源部分的EOS测试电压一般在60—120V。然而现有TVS(Transient Voltage Suppressor,瞬态抑制)保护器件的钳位电压一般在10—40V左右。但是部分IC(Integrated Circuit，集成电路)的输入端和输出Pin(端子)所能承受的电压在10V以下，导致TVS二极管没要起到保护作用，从而EOS测试时会导致IC失效。尤其是一些低电压(1.2V，3.3V)的电源输出位置，在EOS测试时，会导致IC失效。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电路保护装置、电子器件和电子设备，解决现有技术中在对电子电路系统的电压输出端进行外部测试(例如EOS测试)时，由于施加的第一电压过大而导致的电子电路系统失效的问题。
为了达到上述目的，本发明实施例提供了一种电路保护装置，用于对被保护电路单元的电压输出端进行过电压防护，所述电路保护装置包括第一端、第二端、第三端和降压单元，其中，
所述第二端与所述被保护电路单元的电压输出端连接；
所述第一端用于在测试阶段接入第一电压；
所述降压单元，分别与所述第一端、所述第二端和所述第三端连接，用于在测试阶段对由所述第一端接入的第一电压进行降压，以使得降压后的电压小于或等于所述电压输出端能承受的最大电压，将该降压后的电压传送至所述第二端；
所述降压单元包括相互并联的主钳位模块和预降压模块，所述预降压模块用于在测试阶段对由所述第一端接入的第一电压进行降压，得到第二电压，所述主钳位模块用于对所述第二电压进行钳位。
实施时，所述主钳位模块包括：主钳位瞬态抑制二极管，阴极与所述第二端连接，阳极与所述第三端连接；
所述预降压模块，连接于所述第一端与所述第三端之间，以使得所述主钳位瞬态抑制二极管进行钳位前其阴极的电压为所述第二电压；
所述主钳位瞬态抑制二极管用于对所述第二电压进行钳位，以使得钳位后所述第二端的电位为第三电压；
所述第三电压小于或等于所述电压输出端能承受的最大电压。
实施时，所述预降压模块包括至少一个预降压子模块；当所述预降压模块包括的预降压子模块的个数为至少两个时，至少两个所述预降压子模块相互并联；
所述预降压子模块包括相互并联的预钳位瞬态抑制二极管和高频吸收电容；
所述预钳位瞬态抑制二极管的阳极与所述第三端连接，所述预钳位瞬态抑制二极管的阴极分别与所述第一端和所述第二端连接；
所述预钳位瞬态抑制二极管用于接入其阴极的电压进行钳位，以将该阴极的电位钳位至预钳位电压；所述预钳位电压小于接入该预钳位瞬态抑制二极管的阴极的电压；
所述高频吸收电容用于通过充电将接入所述预钳位瞬态抑制二极管的阴极的电压中的高频信号引入所述第三端。
实施时，本发明所述的电路保护装置还包括第一控制模块；
所述第一控制模块，分别与所述第一端和所述降压单元连接，用于在测试阶段控制所述第一端与所述降压单元之间导通。
实施时，所述第二端用于在输出阶段接收由所述被保护电路单元的电压输出端输出的电压；
所述第一控制模块还用于在输出阶段控制断开所述第一端与所述降压单元之间的连接；
所述电路保护装置还包括：第二控制模块，分别与所述第一端和所述第二端连接，用于在输出阶段控制所述第一端和所述第二端导通。
实施时，所述第一控制模块包括：第一控制二极管，阳极与所述降压单元连接，阴极与所述第一端连接；
所述第一控制二极管的反向导通电压小于或等于所述第一电压，所述第一控制二极管的正向导通电压大于在输出阶段所述被保护电路单元的电压输出端输出的电压。
实施时，所述第二控制模块包括：第二控制二极管，阳极与所述第二端连接，阴极与所述第一端连接；
所述第二控制二极管的反向导通电压大于所述第一电压，所述第二控制二极管的正向导通电压小于在输出阶段所述被保护电路单元的电压输出端输出的电压。
本发明实施例还提供了一种电子器件，包括被保护电路单元和上述的电路保护装置；
所述被保护电路单元包括电压输出端；
所述电路保护装置包括的第二端与所述电压输出端连接。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括测试电压输入装置和上述的电路保护装置。
与现有技术相比，本发明所述的电路保护装置、电子器件和电子设备在进行外部测试时，通过降压单元对由第一端接入的第一电压进行降压，以使得降压后的电压小于或等于被保护电路单元的电压输出端能承受的最大电压，将该降压后的电压由第二端传送至所述电压输出端，使得即使第一电压很大，也可以控制电压输出端处的电压位于电压输出端能承受的最大电压以下，从而不会使得被保护电路单元受到影响，从而对被保护电路单元起到保护作用。
附图说明
图1是本发明实施例所述的电路保护装置的结构图；
图2是本发明另一实施例所述的电路保护装置的结构图；
图3是本发明所述的电路保护装置的第一具体实施例的电路图；
图4是本发明实施例所述的电路保护装置的结构图；
图5是本发明另一实施例所述的电路保护装置的结构图；
图6本发明又一实施例所述的电路保护装置的结构图；
图7本发明再一实施例所述的电路保护装置的结构图；
图8是本发明所述的电路保护装置的第二具体实施例的电路图；
图9是本发明所述的电路保护装置的第三具体实施例的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例所述的电路保护装置，用于对被保护电路单元10的电压输出端VOUT进行过电压防护，如图1所示，本发明实施例所述的电路保护装置包括第一端Out、第二端In、第三端T3和降压单元11，其中，
所述第二端In与所述被保护电路单元10的电压输出端VOUT连接；
所述第一端Out用于在测试阶段接入第一电压V1；
所述降压单元11，分别与所述第一端Out、所述第二端In和第三端T3连接，用于在测试阶段对由所述第一端Out接入的第一电压V1进行降压，以使得降压后的电压小于或等于所述电压输出端VOUT能承受的最大电压，将该降压后的电压传送至所述第二端In；
所述降压单元11包括相互并联的主钳位模块21和预降压模块22；
所述预降压模块22用于在测试阶段对由所述第一端Out接入的第一电压V1进行降压，得到第二电压V2，所述主钳位模块21用于对所述第二电压V2进行钳位。
本发明实施例所述的电路保护装置在测试阶段，在第一端Out接入第一电压V1时，通过降压单元11包括的预降压模块22对由第一端Out接入的第一电压V1进行降压，得到第二电压V2，并通过主钳位模块21对所述第二电压V2进行钳位，以使得经过所述降压单元11降压后的电压小于或等于被保护电路单元10的电压输出端VOUT能承受的最大电压，将该降压后的电压由第二端In传送至所述电压输出端Vout，因此即使第一电压V1很大，例如第一电压V1为60-120V，也可以控制电压输出端VOUT处的电压位于电压输出端VOUT能承受的最大电压以下，从而不会使得被保护电路单元10受到影响，从而对被保护电路单元10起到保护作用。
在实际操作时，所述第一电压可以为EOS(过度电性应力)测试电压，也可以为其他的电压值比较大的第一电压。
在实际操作时，所述第三端T3可以为地端，以在EOS测试的时候，将产生的大电流导向地端，而不损伤其他器件。
在具体实施时，如图2所示，所述主钳位模块21包括：主钳位瞬态抑制二极管DM，阴极与所述第二端In连接，阳极与所述第三端T3连接；
所述预降压模块22，连接于所述第一端Out与所述第三端T3之间，用于以使得所述主钳位瞬态抑制二极管进行钳位前其阴极的电压为所述第二电压；
所述主钳位瞬态抑制二极管DM用于对所述第二电压进行钳位，以使得钳位后所述第二端的电位为第三电压V3；
所述第三电压V3小于或等于所述电压输出端VOUT能承受的最大电压。
在实际操作时，现有预降压模块22(所述预降压模块22的具体结构将在下面具体介绍)将第一电压V1降压至第二电压，例如当V1为90V时，可以由预降压模块22将90V降至10V，之后可以由主钳位模块21包括的主钳位瞬态抑制二极管DM将电压钳位在3.3V，以使得电压输出端VOUT可以承受。
具体的，所述预降压模块可以包括至少一个预降压子模块；当所述预降压模块包括的预降压子模块的个数为至少两个时，至少两个所述预降压子模块相互并联；
所述预降压子模块包括相互并联的预钳位瞬态抑制二极管和高频吸收电容；
所述预钳位瞬态抑制二极管的阳极与所述第三端连接，所述预钳位瞬态抑制二极管的阴极分别与所述第一端和所述第二端连接；
所述预钳位瞬态抑制二极管用于接入其阴极的电压进行钳位，以将该阴极的电位钳位至预钳位电压；所述预钳位电压小于接入该预钳位瞬态抑制二极管的阴极的电压；
所述高频吸收电容用于通过充电将接入所述预钳位瞬态抑制二极管的阴极的电压中的高频信号引入所述第三端。
下面通过一具体实施例来说明本发明所述的电路保护装置。
如图3所示，本发明所述的电路保护装置的第一具体实施例包括第一端Out、第二端In、地端GND和降压单元；
所述降压单元包括主钳位模块21和预降压模块22；
所述主钳位模块包括：主钳位瞬态抑制二极管DM，阳极与地端连接，阴极与第二端In连接；
所述预降压模块22包括一个预降压子模块；
所述预降压子模块包括预钳位瞬态抑制二极管D221和第一高频吸收电容C1；
在实际操作时，在EOS测试阶段，第一端Out接入EOS测试电压(所述EOS测试电压包括高频电压信号和低频电压信号)，所述EOS测试电压为90V，对C1进行充电，C1将EOS测试电压信号中的高频信号(该高频信号即为EOS测试电压信号中的尖峰脉冲部分)导入地端GND，通过D221将电压钳位在10V，之后DM将10V电压进一步钳位到被保护电路单元10能够承受的电压以下，例如可降到3.3V，从而起到对被保护电路单元10的的保护作用。
在实际操作时，预降压模块12具体采用多少个瞬态抑制二极管取决于第一电压的电压值以及电压输出端VOUT能够承受的最大电压的电压值之间的电压差值。
本发明实施例所述的电路保护装置可以控制当对被保护电路单元的电压输出端进行EOS测试时，对EOS测试电压进行逐级降压，以将EOS钳位电压做的更低，从而起到保护被保护电路单元的作用。
在具体实施时，所述电路保护装置除了在第一端Out接入第一电压时进行电路保护之外，还用于在需要时控制电压输出端输出的电压通过第一端Out输出。
优选的，如图4所示，本发明实施例所述的电路保护装置还可以包括第一控制模块40；
所述第一控制模块40，分别与所述第一端Out和所述降压单元11连接，用于在测试阶段控制所述第一端Out与所述降压单元11之间导通。
具体的，如图5所示，所述第一控制模块40包括：第一控制二极管DC1，阳极与所述降压单元11连接，阴极与所述第一端Out连接；
所述第一控制二极管DC1的反向导通电压小于或等于所述第一电压V1，以使得DC1在测试阶段导通，所述第一控制二极管DC1的正向导通电压大于在输出阶段所述被保护电路单元10的电压输出端VOUT输出的电压，以使得DC1在输出阶段断开。
在实际操作时，所述第二端In用于在输出阶段接收由所述被保护电路单元10的电压输出端VOUT输出的电压；
所述第一控制模块40还用于在输出阶段控制断开所述第一端Out与所述降压单元11之间的连接；
如图6所示，所述电路保护装置还包括：第二控制模块60，分别与所述第一端Out和所述第二端In连接，用于在输出阶段控制所述第一端Out和所述第二端In导通。
具体的，如图7所示，所述第二控制模块60包括：第二控制二极管DC2，阳极与所述第二端In连接，阴极与所述第一端Out连接；
所述第二控制二极管DC2的反向导通电压大于所述第一电压V1，以使得在测试阶段DC2断开，所述第二控制二极管DC2的正向导通电压小于在输出阶段所述被保护电路单元10的电压输出端VOUT输出的电压，以使得在输出阶段DC2导通。
下面通过两个具体实施例来说明本发明所述的电路保护装置。
如图8所示，本发明所述的电路保护装置的第二具体实施例包括第一端Out、第二端In、地端GND、降压单元11、第一控制模块40和第二控制模块60；
In与被保护电路单元10的输出端VOUT连接；
所述第一控制模块40包括第一控制二极管DC1；
所述第二控制模块60包括第二控制二极管DC2；
DC1的反向导通电压小于或等于EOS测试电压，DC2的反向导通电压大于EOS测试电压；
所述降压单元11包括主钳位模块和预降压模块；所述主钳位模块包括主钳位瞬态抑制二极管DM，所述预降压模块包括一个预降压子模块，所述预降压子模块包括第一预钳位瞬态抑制二极管D221和第一高频吸收电容C1；
DC2的阳极与所述第二端In连接，DC2的阴极与所述第一端Out连接；
DC1的阳极与D221的阴极连接，DC1的阴极与所述第一端Out连接；
DC2的反向导通电压大于EOS测试电压，DC1的反向导通电压小于或等于EOS测试电压；
D221的阴极与DC1的阳极连接，D221的阳极与地端GND连接；
C1连接于D221的阳极和D221的阴极之间；
DM的阴极与所述第二端In连接，DM的阳极与地端GND连接。
本发明如图8所示的电路保护装置的第二具体实施例在工作时，
在被保护电路单元10通过VOUT正常输出电压信号时，DC2正向导通，DC1断开，该电压信号通过Out输出；
在进行EOS测试时(例如EOS测试电压为90V)，DC1的反向导通性比DC2的大，DC1导通，DC2截止，C1将EOS测试电压信号中的高频信号(该高频信号即为EOS测试电压信号中的尖峰脉冲部分)导入地端GND，通过D221将电压钳位在10V，之后DM将10V电压进一步钳位到被保护电路单元10能够承受的电压以下，例如可降到3.3V，从而起到对被保护电路单元10的保护作用。
如图9所示，本发明所述的电路保护装置的第三具体实施例包括第一端Out、第二端In、地端GND、降压单元11、第一控制模块40和第二控制模块60；
In与被保护电路单元的输出端VOUT连接；
所述第一控制模块40包括第一控制二极管DC1；
所述第二控制模块60包括第二控制二极管DC2；
DC1的反向导通电压小于或等于EOS测试电压，DC2的反向导通电压大于EOS测试电压；
所述降压单元11包括主钳位模块和预降压模块；
所述主钳位模块包括主钳位瞬态抑制二极管DM；
所述预降压模块包括相互并联的第一预降压子模块和第二预降压子模块；
所述第一预降压子模块包括第一预钳位瞬态抑制二极管D221和第一高频吸收电容C1；
所述第二预降压子模块包括第二预钳位瞬态抑制二极管D222和第二高频吸收电容C2；
DC2的阳极与所述第二端In连接，DC2的阴极与所述第一端Out连接；
DC1的阳极与D221的阴极连接，DC1的阴极与所述第一端Out连接；
DC2的反向导通电压大于EOS测试电压，DC1的反向导通电压小于或等于EOS测试电压；
D221的阴极与DC1的阳极连接，D221的阳极与地端GND连接；
C1连接于D221的阳极和D221的阴极之间；
D222的阴极与DC2的阳极连接，D222的阳极与地端GND连接；
C2连接于D222的阳极和D222的阴极之间；
DM的阴极与所述第二端In连接，DM的阳极与地端GND连接。
本发明如图9所示的电路保护装置的第三具体实施例在工作时，
在被保护电路单元10通过VOUT正常输出电压信号时，DC2正向导通，DC1断开，该电压信号通过Out输出；
在进行EOS测试时(例如EOS测试电压为120V)，DC1的反向导通性比DC2的大，DC1导通，DC2截止，C1和C2将EOS测试电压信号中的高频信号(该高频信号即为EOS测试电压信号中的尖峰脉冲部分)导入地端GND，通过D221将电压钳位在30V，再通过D222将电压钳位到10V，之后DM将10V电压进一步钳位到被保护电路单元10能够承受的电压以下，例如可降到3.3V，从而起到对被保护电路单元10的保护作用。
在实际操作时，预降压模块具体采用多少个预降压子模块取决于外部测试电压的电压值以及电压输出端VOUT能够承受的最大电压的电压值之间的电压差值。
本发明实施例所述的电路保护单元可以控制当对电路单元的电压输出端进行EOS测试时，对EOS测试电压进行逐级降压，以将EOS钳位电压做的更低，从而起到保护电路单元的作用。
本发明实施例所述的电子器件包括被保护电路单元和上述的电路保护装置；
所述被保护电路单元包括电压输出端；
所述电路保护装置包括的连接端与所述电压输出端连接。
本发明实施例所述的电子设备包括测试电压输入装置和上述的电路保护装置。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电路保护装置，用于对被保护电路单元的电压输出端进行过电压防护，其特征在于，所述电路保护装置包括第一端、第二端、第三端和降压单元；
所述电路保护装置还包括第一控制模块；
所述第一控制模块，分别与所述第一端和所述降压单元连接，用于在测试阶段控制所述第一端与所述降压单元之间导通；
所述第二端与所述被保护电路单元的电压输出端连接；
所述第一端用于在测试阶段接入第一电压；
所述降压单元，分别与所述第二端和所述第三端连接，用于在测试阶段对由所述第一端接入的第一电压进行降压，以使得降压后的电压小于或等于所述电压输出端能承受的最大电压，将该降压后的电压传送至所述第二端；
所述降压单元包括相互并联的主钳位模块和预降压模块，所述预降压模块用于在测试阶段对由所述第一端接入的第一电压进行降压，得到第二电压，所述主钳位模块用于对所述第二电压进行钳位；
所述第二端用于在输出阶段接收由所述被保护电路单元的电压输出端输出的电压；
所述第一控制模块还用于在输出阶段控制断开所述第一端与所述降压单元之间的连接；
所述电路保护装置还包括：第二控制模块，分别与所述第一端和所述第二端连接，用于在输出阶段控制所述第一端和所述第二端导通。
2.如权利要求1所述的电路保护装置，其特征在于，所述主钳位模块包括：主钳位瞬态抑制二极管，阴极与所述第二端连接，阳极与所述第三端连接；
所述预降压模块通过所述第一控制模块与所述第一端连接；
所述预降压模块还与所述第三端连接，以使得所述主钳位瞬态抑制二极管进行钳位前其阴极的电压为所述第二电压；
所述主钳位瞬态抑制二极管用于对所述第二电压进行钳位，以使得钳位后所述第二端的电位为第三电压；
所述第三电压小于或等于所述电压输出端能承受的最大电压。
3.如权利要求2所述的电路保护装置，其特征在于，所述预降压模块包括至少一个预降压子模块；当所述预降压模块包括的预降压子模块的个数为至少两个时，至少两个所述预降压子模块相互并联；
所述预降压子模块包括相互并联的预钳位瞬态抑制二极管和高频吸收电容；
所述预钳位瞬态抑制二极管的阳极与所述第三端连接，所述预钳位瞬态抑制二极管的阴极与所述第二端连接；所述预钳位瞬态抑制二极管的阴极还通过所述第一控制模块与所述第一端连接；
所述预钳位瞬态抑制二极管用于接入其阴极的电压进行钳位，以将该阴极的电位钳位至预钳位电压；所述预钳位电压小于接入该预钳位瞬态抑制二极管的阴极的电压；
所述高频吸收电容用于通过充电将接入所述预钳位瞬态抑制二极管的阴极的电压中的高频信号引入所述第三端。
4.如权利要求3所述的电路保护装置，其特征在于，所述第一控制模块包括：第一控制二极管，阳极与所述降压单元连接，阴极与所述第一端连接；
所述第一控制二极管的反向导通电压小于或等于所述第一电压，所述第一控制二极管的正向导通电压大于在输出阶段所述被保护电路单元的电压输出端输出的电压。
5.如权利要求4所述的电路保护装置，其特征在于，所述第二控制模块包括：第二控制二极管，阳极与所述第二端连接，阴极与所述第一端连接；
所述第二控制二极管的反向导通电压大于所述第一电压，所述第二控制二极管的正向导通电压小于在输出阶段所述被保护电路单元的电压输出端输出的电压。
6.一种电子器件，其特征在于，包括被保护电路单元和如权利要求1至5中任一权利要求所述的电路保护装置；
所述被保护电路单元包括电压输出端；
所述电路保护装置包括的第二端与所述电压输出端连接。
7.一种电子设备，其特征在于，包括测试电压输入装置和如权利要求1至5中任一权利要求所述的电路保护装置。
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