CN108183468A - 一种防短路的集成芯片及终端设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防短路的集成芯片及终端设备，其中，该集成芯片包括：控制单元，设置在芯片本体中，包括第一输出端与第二输出端，其中，第一输出端用于输出第一信号，第二输出端用于输出第二信号；保险装置，设置于芯片本体中，包括第一保险部以及第二保险部，所述第一保险部连接所述第一输出端，所述第二保险部连接所述第二输出端，所述第一保险部用于在流经所述第一保险部的电流超过电流阈值的情况下，限制流经所述第一保险部的电流，所述第二保险部用于在流经所述第二保险部的电流超过电流阈值的情况下，限制流经所述第二保险部的电流。可以在外接电路短路或过载的情况下，有效地保护芯片元件不受损坏。

Description

一种防短路的集成芯片及终端设备
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种防短路的集成芯片以及终端设备。
背景技术
集成芯片是利用半导体工艺或厚膜、薄膜工艺，将晶体管、电阻、电容等电子元器件及布线互连一起，制作在同一介质基片上，然后封装在同一管壳内，成为具有特定功能的电路。相对于分立器件而言，集成芯片因为具备体积小、功耗低、性能好、可靠性高及成本低的优点，在消费电子、网络通信、电子仪器、工业控制、军事等领域得到广泛应用。
随着电子设备在人们生活中扮演的角色越来越重要，其安全问题也不容小觑。在集成芯片中，外部电路短路往往会导致芯片本身损坏，从而不得不将芯片替换。事件严重的时候，芯片可能会冒烟起火，发生安全事故。现有技术中在外部电路上增加保护电路，不仅使电路复杂度提高，而且不利于集成芯片的灵活使用。
发明内容
本发明实施例提供一种防短路的集成芯片以及终端设备，可以在外接电路短路或过载的情况下，有效地保护芯片元件不受损坏。
第一方面，本发明提供了一种防短路的集成芯片，该集成芯片包括：
控制单元，设置在芯片本体中，包括第一输出端与第二输出端，其中，第一输出端用于输出第一信号，第二输出端用于输出第二信号；
保险装置，设置于芯片本体中，包括第一保险部以及第二保险部，所述第一保险部连接所述第一输出端，所述第二保险部连接所述第二输出端，所述第一保险部用于在流经所述第一保险部的电流超过电流阈值的情况下，限制流经所述第一保险部的电流，所述第二保险部用于在流经所述第二保险部的电流超过电流阈值的情况下，限制流经所述第二保险部的电流。
结合第一方面在一些可能的实现方式中，所述第一信号为正负交替的周期信号，所述第二信号为与所述第一信号的相位相差180°的信号，所述第一信号与所述第二信号之间的电压保持恒定差值。
结合第一方面在一些可能的实现方式中，所述保险装置为可恢复保险丝元件；所述可恢复保险丝元件在元件电流不超过所述电流阈值的情况下为低阻状态，在所述元件电流超过所述电流阈值的情况下形成高阻状态，其中，所述元件电流为流经所述可恢复保险丝元件的电流。
结合第一方面在一些可能的实现方式中，所述可恢复保险丝元件为聚合树脂保险丝。
结合第一方面在一些可能的实现方式中，所述聚合树脂保险丝在元件电流不超过所述电流阈值的情况下体积变小，以形成低阻状态；在元件电流超过所述电流阈值的情况下体积变大，以形成高阻状态。
第二方面，本发明实施例提供了一种防短路的终端设备，该终端设备包括：
终端本体与集成芯片；其中，所述集成芯片包括：
控制单元，设置在芯片本体中，包括第一输出端与第二输出端，其中，第一输出端用于输出第一信号，第二输出端用于输出第二信号；
保险装置，设置于芯片本体中，包括第一保险部以及第二保险部，所述第一保险部连接所述第一输出端，所述第二保险部连接所述第二输出端，所述第一保险部用于在流经所述第一保险部的电流超过电流阈值的情况下，限制流经所述第一保险部的电流，所述第二保险部用于在流经所述第二保险部的电流超过电流阈值的情况下，限制流经所述第二保险部的电流。
结合第二方面在一些可能的实现方式中，所述第一信号为正负交替的周期信号，所述第二信号为与所述第一信号的相位相差180°的信号，所述第一信号与所述第二信号之间的电压保持恒定差值。
结合第二方面在一些可能的实现方式中，所述保险装置为可恢复保险丝元件；所述可恢复保险丝元件在元件电流不超过所述电流阈值的情况下为低阻状态，在所述元件电流超过所述电流阈值的情况下形成高阻状态，其中，所述元件电流为流经所述可恢复保险丝元件的电流。
结合第二方面在一些可能的实现方式中，所述可恢复保险丝元件为聚合树脂保险丝。
结合第二方面在一些可能的实现方式中，所述聚合树脂保险丝在元件电流不超过所述电流阈值的情况下体积变小，以形成低阻状态；在元件电流超过所述电流阈值的情况下体积变大，以形成高阻状态。
本发明实施例在集成芯片的第一输出端与第二输出端上设置保险装置，通过限制在短路或过载的情况下流经其第一保险部与第二保险部的电流，进而避免了集成电路损坏以及冒烟起火发生安全事故的风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种防短路的集成芯片的示意图；
图2是本发明实施例提供的另一种防短路的集成芯片的示意图；
图3是本发明实施例涉及的一种第一信号与第二信号的信号时序图。
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作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。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
请参阅图1，图1是本发明实施例提供的一种防短路的集成芯片的示意图，如图1所示，本发明实施例的集成芯片100包括以下部分：控制单元110以及保险装置120。
本发明实施例中，集成芯片100(integrated circuit，IC，又称微电路、微芯片、集成电路等)是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，通过半导体工艺制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构。本发明实施例中，所述集成芯片100可以是模拟集成电路、数字集成电路以及数/模混合集成电路中的其中一种。其中，模拟集成电路又称线性电路，用来产生、放大和处理各种模拟信号(指幅度随时间变化的信号。例如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等)，其输入信号和输出信号成比例关系。而数字集成电路用来产生、放大和处理各种数字信号(指在时间上和幅度上离散取值的信号。例如3G手机、数码相机、电脑CPU、数字电视的逻辑控制和重放的音频信号和视频信号)。本发明实施例中，所述集成芯片100包括但不限于半导体集成电路和薄膜集成电路。所述集成芯片100还可以是双极型集成电路和单极型集成电路中的其中一种。按照集成度高低的标准，所述集成芯片100可以是小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路、特大规模集成电路或巨大规模集成电路。应理解，上述例子仅是用作举例，不作为具体限定。
本发明实施例中，控制单元110为集成芯片100中具有特定功能用途的电路，该电路包括两个输出端，即第一输出端111与第二输出端112。其中，第一输出端111用于输出第一信号，第二输出端112用于输出第二信号。可以理解的是，控制单元110的特定功能用途按技术领域进行区分，可以为电视机用、音响用、影碟机用、录像机用、电脑(微机)用、电子琴用、通信用、照相机用、遥控用、语言处理用或报警器用等等。举例来说，控制单元110可以是用于简单的信号放大，或者，控制单元110可以是用于复杂的音视频处理。本发明实施例中，第一信号与第二信号可以是正向信号也可以是反向信号，即信号电流的流向可以是从控制单元110的输出端流出到外部电路中也可以是从外部电路中流入到控制单元110中。需要说明的是，控制单元110可以是集成芯片100中唯一一个电路单元，也可以是众多电路单元中的其中一个。当所述控制单元110是集成芯片100中唯一一个电路单元时，该集成芯片100的功能用途便为该控制单元110的用途；当所述控制单元110是众多电路单元中的其中一个时，该控制单元110单独完成其特定同能用途，或者，该控制单元110与其它电路单元协调运作从而完成某些功能用途。
本发明实施例中，保险装置120用于在控制单元110连接的外部电路短路或过载的情况下保护控制单元110不受损坏。保险装置120包括第一保险部121以及第二保险部122，第一保险部121连接第一输出端111，第二保险部122连接第二输出端112，其中，所述第一保险部121用于在流经第一保险部121的电流超过电流阈值的情况下，限制流经第一保险部121的电流，所述第二保险部122用于在流经第二保险部122的电流超过电流阈值的情况下，限制流经第二保险部122的电流。进一步地，所述保险装置120可以是短路保护电路、保护元件等，其中保护元件可以是电阻式保险丝、可恢复保险丝、熔断式保险丝等。
本发明实施例在控制单元的第一输出端与第二输出端上设置保险装置，通过限制在短路或过载的情况下流经其第一保险部与第二保险部的电流，进而避免了集成芯片损坏以及冒烟起火发生安全事故的风险。
请参阅图2，图2是本发明实施例提供的另一种防短路的集成芯片的示意图，如图2所示，本发明实施例的集成芯片200包括以下部分：控制单元210以及可恢复保险丝元件220。
本发明实施例中，控制单元210包括两个输出端，即第一输出端211与第二输出端212，第一输出端211用于输出第一信号，第二输出端212用于输出第二信号。进一步地，所述第一信号为正负交替的周期信号，所述第二信号为与所述第一信号的相位相差180°的信号，所述第一信号与所述第二信号之间的电压保持恒定差值。举例来说，控制单元210为电平转换电路，这两个信号可以是输出到阵列基板栅极驱动(Gate Driver On Array，GOA)电路的高电平VGH信号与低电平VGL信号，这时输出的信号波形如图3所示。由于两个信号间的电压保持恒定正负差值，当这两个输出端连接的外部电路短路时(如两个输出端引脚太近引起两个引脚短接而短路)，必定有大电流产生，易使控制单元210乃至整个集成芯片200冒烟起火，发生安全事故。
本发明实施例中，可恢复保险丝元件220包括第一元件部221以及第二元件部222，第一元件部221连接第一输出端211，第二元件部222连接第二输出端212。该可恢复保险丝元件220在元件电流不超过所述电流阈值的情况下为低阻状态，可以使控制单元210的第一输出端211与第二输出端212正常输出信号，在所述元件电流超过所述电流阈值的情况下形成高阻状态，可以限制元件电流的大小从而避免控制单元210因大电流而损坏，其中，所述元件电流为流经所述可恢复保险丝元件220的电流。进一步地，可恢复保险丝元件是一种过流电子保护元件，采用高分子有机聚合物在高压、高温，硫化反应的条件下，掺加导电粒子材料后，经过特殊的工艺加工而成。传统保险丝过流保护，仅能保护一次，烧断了需更换，而可恢复保险丝元件220具有过流过热保护，自动恢复双重功能。
本发明实施例中，可恢复保险丝元件220可以为聚合树脂保险丝，其中，聚合树脂保险丝是由经过特殊处理的聚合树脂(Polymer)及分布在里面的导电粒子(Carbon Black)组成。在正常操作下聚合树脂紧密地将导电粒子束缚在结晶状的结构外，构成链状导电电通路，此时的聚合树脂保险丝为低阻状态，线路上流经聚合树脂保险丝的电流所产生的热能小，不会改变晶体结构。当线路发生短路或过载时，流经聚合树脂保险丝的大电流产生的热量使聚合树脂融化，体积迅速增长，形成高阻状态，工作电流迅速减小，从而对电路进行限制和保护。当故障排除后，聚合树脂保险丝重新冷却结晶，体积收缩，导电粒子重新形成导电通路，聚合树脂保险丝恢复为低阻状态，从而完成对电路的保护，无须人工更换。
本发明实施例在控制单元的两个存在恒定压差的输出端上设置可恢复保险丝元件，通过可恢复保险丝元件对输出端电流的灵活限制，可以有效地避免控制单元因外部电路发生短路而冒烟起火发生安全事故。
本发明实施例还提供的一种防短路的终端设备，请结合图1与图2进行理解，该终端设备包括终端本体与集成芯片，其中，所述集成芯片包括：控制单元与保险丝装置。
本发明实施例中，集成芯片(integrated circuit，IC，又称微电路、微芯片、集成电路等)是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，通过半导体工艺制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构。本发明实施例中，所述集成芯片可以是模拟集成电路、数字集成电路以及数/模混合集成电路中的其中一种。其中，模拟集成电路又称线性电路，用来产生、放大和处理各种模拟信号(指幅度随时间变化的信号。例如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等)，其输入信号和输出信号成比例关系。而数字集成电路用来产生、放大和处理各种数字信号(指在时间上和幅度上离散取值的信号。例如3G手机、数码相机、电脑CPU、数字电视的逻辑控制和重放的音频信号和视频信号)。本发明实施例中，所述集成芯片包括但不限于半导体集成电路和薄膜集成电路。所述集成芯片还可以是双极型集成电路和单极型集成电路中的其中一种。按照集成度高低的标准，所述集成芯片可以是小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路、特大规模集成电路或巨大规模集成电路。应理解，上述例子仅是用作举例，不作为具体限定。
本发明实施例中，控制单元为集成芯片中具有特定功能用途的电路，该电路包括两个输出端，即第一输出端与第二输出端。其中，第一输出端用于输出第一信号，第二输出端用于输出第二信号。可以理解的是，控制单元的特定功能用途按技术领域进行区分，可以为电视机用、音响用、影碟机用、录像机用、电脑(微机)用、电子琴用、通信用、照相机用、遥控用、语言处理用或报警器用等等。举例来说，控制单元可以是用于简单的信号放大，或者，控制单元可以是用于复杂的音视频处理。本发明实施例中，第一信号与第二信号可以是正向信号也可以是反向信号，即信号电流的流向可以是从控制单元的输出端流出到外部电路中也可以是从外部电路中流入到控制单元中。需要说明的是，控制单元可以是集成芯片中唯一一个电路单元，也可以是众多电路单元中的其中一个。当所述控制单元是集成芯片中唯一一个电路单元时，该集成芯片的功能用途便为该控制单元的用途；当所述控制单元是众多电路单元中的其中一个时，该控制单元单独完成其特定同能用途，或者，该控制单元与其它电路单元协调运作从而完成某些功能用途。
本发明实施例中，保险装置用于在控制单元连接的外部电路短路或过载的情况下保护控制单元不受损坏。保险装置包括第一保险部以及第二保险部，第一保险部连接第一输出端，第二保险部连接第二输出端，其中，所述第一保险部用于在流经第一保险部的电流超过电流阈值的情况下，限制流经第一保险部的电流，所述第二保险部用于在流经第二保险部的电流超过电流阈值的情况下，限制流经第二保险部的电流。进一步地，所述保险装置可以是短路保护电路、保护元件等，其中保护元件可以是电阻式保险丝、可恢复保险丝、熔断式保险丝等。
本发明实施例在集成芯片的第一输出端与第二输出端上设置保险装置，通过限制在短路或过载的情况下流经其第一保险部与第二保险部的电流，进而避免了集成电路损坏以及冒烟起火发生安全事故的风险。
上述说明内容介绍了本发明实施例的终端设备涉及到的部件，接下来将进一步介绍一种具体的防短路的终端设备。该终端设备包括终端本体与集成芯片，其中，集成芯片包括：控制单元以及可恢复保险丝元件。
本发明实施例中，控制单元包括两个输出端，即第一输出端与第二输出端，第一输出端用于输出第一信号，第二输出端用于输出第二信号。进一步地，所述第一信号为正负交替的周期信号，所述第二信号为与所述第一信号的相位相差180°的信号，所述第一信号与所述第二信号之间的电压保持恒定差值。举例来说，控制单元为电平转换电路，这两个信号可以是输出到阵列基板栅极驱动(Gate Driver On Array，GOA)电路的高电平VGH信号与低电平VGL信号，这时输出的信号波形如图3所示。由于两个信号间的电压保持恒定正负差值，当这两个输出端连接的外部电路短路时(如两个输出端引脚太近引起两个引脚短接而短路)，必定有大电流产生，易使控制单元乃至整个集成芯片冒烟起火，发生安全事故。
本发明实施例中，可恢复保险丝元件在元件电流不超过所述电流阈值的情况下为低阻状态，可以使控制单元的第一输出端与第二输出端正常输出信号，在所述元件电流超过所述电流阈值的情况下形成高阻状态，可以限制元件电流的大小从而避免控制单元因大电流而损坏，其中，所述元件电流为流经所述可恢复保险丝元件的电流。进一步地，可恢复保险丝元件是一种过流电子保护元件，采用高分子有机聚合物在高压、高温，硫化反应的条件下，掺加导电粒子材料后，经过特殊的工艺加工而成。传统保险丝过流保护，仅能保护一次，烧断了需更换，而可恢复保险丝元件具有过流过热保护，自动恢复双重功能。
本发明实施例中，可恢复保险丝元件可以为聚合树脂保险丝，其中，聚合树脂保险丝是由经过特殊处理的聚合树脂(Polymer)及分布在里面的导电粒子(Carbon Black)组成。在正常操作下聚合树脂紧密地将导电粒子束缚在结晶状的结构外，构成链状导电电通路，此时的聚合树脂保险丝为低阻状态，线路上流经聚合树脂保险丝的电流所产生的热能小，不会改变晶体结构。当线路发生短路或过载时，流经聚合树脂保险丝的大电流产生的热量使聚合树脂融化，体积迅速增长，形成高阻状态，工作电流迅速减小，从而对电路进行限制和保护。当故障排除后，聚合树脂保险丝重新冷却结晶，体积收缩，导电粒子重新形成导电通路，聚合树脂保险丝恢复为低阻状态，从而完成对电路的保护，无须人工更换。
本发明实施例在控制单元的两个存在恒定压差的输出端上设置可恢复保险丝元件，通过可恢复保险丝元件对输出端电流的灵活限制，可以有效地避免控制单元因外部电路发生短路而冒烟起火发生安全事故。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种防短路的集成芯片，其特征在于，包括：
控制单元，设置在芯片本体中，包括第一输出端与第二输出端，其中，第一输出端用于输出第一信号，第二输出端用于输出第二信号；
保险装置，设置于芯片本体中，包括第一保险部以及第二保险部，所述第一保险部连接所述第一输出端，所述第二保险部连接所述第二输出端，所述第一保险部用于在流经所述第一保险部的电流超过电流阈值的情况下，限制流经所述第一保险部的电流，所述第二保险部用于在流经所述第二保险部的电流超过电流阈值的情况下，限制流经所述第二保险部的电流。
2.根据权利要求1所述的集成芯片，其特征在于，所述第一信号为正负交替的周期信号，所述第二信号为与所述第一信号的相位相差180°的信号，所述第一信号与所述第二信号之间的电压保持恒定差值。
3.根据权利要求1或2所述的集成芯片，其特征在于，所述保险装置为可恢复保险丝元件；所述可恢复保险丝元件在元件电流不超过所述电流阈值的情况下为低阻状态，在所述元件电流超过所述电流阈值的情况下形成高阻状态，其中，所述元件电流为流经所述可恢复保险丝元件的电流。
4.根据权利要求3所述的集成芯片，其特征在于，所述可恢复保险丝元件为聚合树脂保险丝。
5.根据权利要求4所述的集成芯片，其特征在于，所述聚合树脂保险丝在元件电流不超过所述电流阈值的情况下体积变小，以形成低阻状态；在元件电流超过所述电流阈值的情况下体积变大，以形成高阻状态。
6.一种防短路的终端设备，其特征在于，包括终端本体与集成芯片；其中，所述集成芯片包括：
控制单元，设置在芯片本体中，包括第一输出端与第二输出端，其中，第一输出端用于输出第一信号，第二输出端输出第二信号；
保险装置，设置于芯片本体中，包括第一保险部以及第二保险部，所述第一保险部连接所述第一输出端，所述第二保险部连接所述第二输出端，所述第一保险部用于在流经所述第一保险部的电流超过电流阈值的情况下，限制流经所述第一保险部的电流，所述第二保险部用于在流经所述第二保险部的电流超过电流阈值的情况下，限制流经所述第二保险部的电流。
7.根据权利要求6所述的集成芯片，其特征在于，所述第一信号为正负交替的周期信号，所述第二信号为与所述第一信号的相位相差180°的信号，所述第一信号与所述第二信号之间的电压保持恒定差值。
8.根据权利要求6或7所述的集成芯片，其特征在于，所述保险装置为可恢复保险丝元件；所述可恢复保险丝元件在元件电流不超过所述电流阈值的情况下为低阻状态，在所述元件电流超过所述电流阈值的情况下形成高阻状态，其中，所述元件电流为流经所述可恢复保险丝元件的电流。
9.根据权利要求8所述的集成芯片，其特征在于，所述可恢复保险丝元件为聚合树脂保险丝。
10.根据权利要求9所述的集成芯片，其特征在于，所述聚合树脂保险丝在元件电流不超过所述电流阈值的情况下体积变小，以形成低阻状态；在元件电流超过所述电流阈值的情况下体积变大，以形成高阻状态。
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