CN109756113B - 抗静电保护与对地或电源短路保护的多态开关及实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及抗静电保护与对地或电源短路保护的多态开关以及实现多态开关抗静电保护与对地或电源短路保护的方法，能够提高内部集成电路开关的抗静电保护和对电源或地短路保护能力。通过控制集成电路开关的状态切换，即可形成不同的分压网络。同时，利用已有的分压电阻与稳压管组成钳位电路，可将钳位点的电压限制为不超过稳压管的动作电压，提高内部的集成电路开关对抗静电干扰、对电源或地短路的保护性能。利用本发明的技术方案进行电路改造，可以实现不增加额外的电阻，即可保证电路原有的输出特性不变，又提高了静电保护和对电源或地短路的性能。

Description

抗静电保护与对地或电源短路保护的多态开关及实现方法
技术领域
本发明涉及一种多态开关，更具体地说，涉及一种抗静电保护与对地或电源短路保护的多态开关，以及一种实现多态开关抗静电保护与对地或电源短路保护的方法。
背景技术
如图1所示，传统的多态开关，一个开关对应有分压电阻，而分压网络输出节点直接与所有开关连接。在具体实施中，所采用的开关如果为继电器，其物理机械开关特性，影响其寿命。而所采用的开关S1、S2、S3如果为集成电路型的开关，则能够提高使用寿命，但是需要重视静电保护或对电源的短路保护，这对保护多态开关及稳定工作显得尤为重要。例如，对OUT端施加静电或对外部电源短路，特别是外部电源大于VCC，则多态开关容易损坏。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种抗静电保护与对地或电源短路保护的多态开关，以及实现多态开关抗静电保护与对地或电源短路保护的方法。
本发明的技术方案如下：
一种抗静电保护与对地或电源短路保护的多态开关，包括分压网络、钳位电路；分压网络包括若干分压电阻、若干集成电路开关，分压网络的等效电路中，最靠近分压网络输出节点OUT的集成电路开关对应的分压电阻设置在该集成电路开关的输入端与分压网络输出节点OUT之间，钳位电路将该分压电阻与该集成电路开关的输入端连接的一端的电压进行钳位。
作为优选，分压网络包括分压电阻R0、R1、R2、R3，集成电路开关S1、S2、S3，集成电路开关S1、S2、S3通过控制器切换导通状态，进而切换分压网络的电阻网络；其中，分压电阻R0、R1串联，分压电阻R0与分压网络电源VCC连接，分压电阻R1与集成电路开关S1的输入端连接，分压网络输出节点OUT从分压电阻R0、R1之间接出。
作为优选，集成电路开关S1的输出端S1_1分别与集成电路开关S2的输入端、集成电路开关S3的输入端连接，分压电阻R2、R3串联，集成电路开关S2的输出端S2_1、集成电路开关S3的输出端S3_1分别连接在分压电阻R2、R3之间、分压电阻R3的另一端。
作为优选，集成电路开关S1的接地端S1_0、分压电阻R2的另一端接地。
作为优选，集成电路开关S1、S2、S3的使能端EN1、EN2、EN3分别与控制器相连。
作为优选，基于分压电阻R1设置钳位电路，将分压电阻R1与集成电路开关S1的输入端连接的一端的电压进行钳位。
作为优选，钳位电路包括分压电阻R1、稳压管，稳压管连接于分压电阻R1与集成电路开关S1的输入端连接的一端。
一种实现多态开关抗静电保护与对地或电源短路保护的方法，基于所述的多态开关，在分压网络的等效电路中，将最靠近分压网络输出节点OUT的一个集成电路开关对应的分压电阻设置在该集成电路开关的输入端与分压网络输出节点OUT之间，该分压电阻用于对抗静电干扰或对电源对地短路保护；钳位电路将该分压电阻与该集成电路开关的输入端连接的一端的电压进行钳位，该位置电压钳位于不超过钳位电路中稳压管的动作电压。
作为优选，稳压管的动作电压高于分压网络电源VCC。
本发明的有益效果如下：
本发明所述的抗静电保护与对地或电源短路保护的多态开关以及实现多态开关抗静电保护与对地或电源短路保护的方法，能够提高内部集成电路开关的抗静电保护和对电源或地短路保护能力。通过控制集成电路开关的状态切换，即可形成不同的分压网络。同时，利用已有的分压电阻与稳压管组成钳位电路，可将钳位点的电压限制为不超过稳压管的动作电压，提高内部的集成电路开关对抗静电干扰、对电源或地短路的保护性能。
如果仅以如图1所示的多态开关的所有元器件为基础，利用本发明的技术方案进行电路改造，可以实现不增加额外的电阻，即可保证电路原有的输出特性不变，又提高了静电保护和对电源或地短路的性能。
附图说明
图1是现有技术的多态开关的原理图；
图2是本发明的多态开关的原理图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。
本发明为了解决现有技术存在的对抗静电干扰、对地或电源短路保护性能不足等缺点，提供一种抗静电保护与对地或电源短路保护的多态开关，以及一种实现多态开关抗静电保护与对地或电源短路保护的方法，通过分压电阻前移，起对抗静电干扰的作用；通过钳位电路提高内部的集成电路开关对地或电源短路保护。
本发明所述的多态开关包括分压网络、钳位电路；分压网络包括若干分压电阻、若干集成电路开关，分压网络的等效电路中，最靠近分压网络输出节点OUT的集成电路开关对应的分压电阻设置在该集成电路开关的输入端与分压网络输出节点OUT之间，钳位电路将该分压电阻与该集成电路开关的输入端连接的一端的电压进行钳位。
基于所述的多态开关，本发明所述的实现多态开关抗静电保护与对地或电源短路保护的方法为，在分压网络的等效电路中，将最靠近分压网络输出节点OUT的一个集成电路开关对应的分压电阻设置在该集成电路开关的输入端与分压网络输出节点OUT之间，该分压电阻用于对抗静电干扰或对电源对地短路保护；钳位电路将该分压电阻与该集成电路开关的输入端连接的一端的电压进行钳位，该位置电压钳位于不超过钳位电路中稳压管的动作电压。
如图2所示，分压网络包括分压电阻R0、R1、R2、R3，集成电路开关S1、S2、S3，集成电路开关S1、S2、S3通过控制器切换导通状态，进而切换分压网络的电阻网络；其中，分压电阻R0、R1串联，分压电阻R0与分压网络电源VCC连接，分压电阻R1与集成电路开关S1的输入端连接，分压网络输出节点OUT从分压电阻R0、R1之间接出。
集成电路开关S1的输出端S1_1分别与集成电路开关S2的输入端、集成电路开关S3的输入端连接，分压电阻R2、R3串联，集成电路开关S2的输出端S2_1、集成电路开关S3的输出端S3_1分别连接在分压电阻R2、R3之间、分压电阻R3的另一端。集成电路开关S1的接地端S1_0、分压电阻R2的另一端接地。集成电路开关S1、S2、S3的使能端EN1、EN2、EN3分别与控制器相连，通过控制器输出高电平1或低电平0的EN1、EN2、EN3，分别独立控制集成电路开关S1、S2、S3的连通状态。
基于分压电阻R1设置钳位电路，将分压电阻R1与集成电路开关S1的输入端连接的一端的电压进行钳位。本实施例中，钳位电路包括分压电阻R1、稳压管D1，稳压管D1连接于分压电阻R1与集成电路开关S1的输入端连接的一端，即A点。则钳位电路将A点的电压限制为不超过稳压管D1的动作电压。而稳压管D1的动作电压高于分压网络电源VCC，以保证提高钳位电路对集成电路开关对静电或对地、对电源短路的保护性能。
本实施例的多态开关的工作原理如下：
控制器设置EN1为低电平，集成电路开关S1的输入端与S1_0连通，分压电阻R0、R1形成电阻网络，此时，Vout＝VCC*R1/(R0+R1)，为状态1。
控制器设置EN1为高电平，集成电路开关S1的输入端与S1_1连通；设置EN2为高电平，集成电路开关S2的输入端与S2_1连通；设置EN3为低电平，集成电路开关S3的输入端与S3_0连通，分压电阻R0、R1和分压电阻R2形成电阻网络，此时，Vout＝VCC*(R1+R2)/(R0+R1+R2)，为状态2。
控制器设置EN1为高电平，集成电路开关S1的输入端与S1_1连通；设置EN2为低电平，集成电路开关S2的输入端与S2_0连通，设置EN3为高电平，集成电路开关S3的输入端与S3_1连通，分压电阻R0、R1、R2和分压电阻R3形成电阻网络，此时Vout＝VCC*(R1+R2+R3)/(R0+R1+R2+R3)，为状态3。
上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定。只要是依据本发明的技术实质，对上述实施例进行变化、变型等都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (7)

1.一种抗静电保护与对地或电源短路保护的多态开关，其特征在于，包括分压网络、钳位电路；分压网络包括若干分压电阻、若干集成电路开关，分压网络的等效电路中，最靠近分压网络输出节点OUT的集成电路开关对应的分压电阻设置在该集成电路开关的输入端与分压网络输出节点OUT之间，基于分压电阻R1设置钳位电路，钳位电路包括分压电阻R1、稳压管，稳压管连接于分压电阻R1与集成电路开关S1的输入端连接的一端，钳位电路将分压电阻R1与集成电路开关S1的输入端连接的一端的电压进行钳位。
2.根据权利要求1所述的抗静电保护与对地或电源短路保护的多态开关，其特征在于，分压网络包括分压电阻R0、R1、R2、R3，集成电路开关S1、S2、S3，集成电路开关S1、S2、S3通过控制器切换导通状态，进而切换分压网络的电阻网络；其中，分压电阻R0、R1串联，分压电阻R0与分压网络电源VCC连接，分压电阻R1与集成电路开关S1的输入端连接，分压网络输出节点OUT从分压电阻R0、R1之间接出。
3.根据权利要求2所述的抗静电保护与对地或电源短路保护的多态开关，其特征在于，集成电路开关S1的输出端S1_1分别与集成电路开关S2的输入端、集成电路开关S3的输入端连接，分压电阻R2、R3串联，集成电路开关S2的输出端S2_1、集成电路开关S3的输出端S3_1分别连接在分压电阻R2、R3之间、分压电阻R3的另一端。
4.根据权利要求3所述的抗静电保护与对地或电源短路保护的多态开关，其特征在于，集成电路开关S1的接地端S1_0、分压电阻R2的另一端接地。
5.根据权利要求2所述的抗静电保护与对地或电源短路保护的多态开关，其特征在于，集成电路开关S1、S2、S3的使能端EN1、EN2、EN3分别与控制器相连。
6.一种实现多态开关抗静电保护与对地或电源短路保护的方法，其特征在于，基于权利要求1至5任一项所述的多态开关，在分压网络的等效电路中，将最靠近分压网络输出节点OUT的一个集成电路开关对应的分压电阻设置在该集成电路开关的输入端与分压网络输出节点OUT之间，该分压电阻用于对抗静电干扰或对电源对地短路保护；钳位电路将该分压电阻与该集成电路开关的输入端连接的一端的电压进行钳位，该位置电压钳位于不超过钳位电路中稳压管的动作电压。
7.根据权利要求6所述的实现多态开关抗静电保护与对地或电源短路保护的方法，其特征在于，稳压管的动作电压高于分压网络电源VCC。
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