CN110797846B - 化学传感器掉电保护电路 - Google Patents

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Abstract

化学传感器掉电保护电路，通过源极互连的两个NMOS管和电荷泵的组合，能够控制所述两个NMOS管的漏极端之间形成掉电短接状态或上电断开状态，从而实现对化学传感器在电路掉电时的短接保护，以避免化学传感器因两极电压过高而出现极化性损害，其特征在于，包括运放电路板，所述运放电路板内设置有第一运算放大器，所述第一运算放大器的正向输入端连接接地端，所述第一运算放大器的负向输入端为传感器正极端的接入端，所述第一运算放大器的负向输入端连接第一NMOS管的漏极，所述第一NMOS管的源极连接第二NMOS管的源极，所述第二NMOS管的漏极为传感器负极端的接入端，所述第一NMOS管的栅极和所述第二NMOS管的栅极分别连接电荷泵，所述电荷泵与振荡器相连接。

Description

化学传感器掉电保护电路
技术领域
本发明涉及针对传感器的掉电保护技术，特别是一种化学传感器掉电保护电路，通过源极互连的两个NMOS管和电荷泵的组合，能够控制所述两个NMOS管的漏极端之间形成掉电短接状态或上电断开状态，从而实现对化学传感器在电路掉电时的短接保护，以避免化学传感器出现极化性损害。
背景技术
目前，一氧化碳传感器(CO sensor)在电路掉电后应该将两个输出端短接，即传感器正极端WE与传感器负极端CE短接，来保证传感器不会因两极电压差超过额定电压而产生极化性损害。现有解决方案为外接P型JFET管子，该P型JFET管子能够在掉电时将传感器两端短接。本发明人发现，这种解决方案的缺点是必须增加外围电路，从而增加电路成本。本发明人认为，如果将“上电断开和掉电短接”的功能集成到运放电路中，则可以减少外接器件，从而降低成本，并同时保证在电路掉电后真正实现传感器WE与CE之间的短接。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种化学传感器掉电保护电路，通过源极互连的两个NMOS管和电荷泵的组合，能够控制所述两个NMOS管的漏极端之间形成掉电短接状态或上电断开状态，从而实现对化学传感器在电路掉电时的短接保护，以避免化学传感器出现极化性损害。
本发明技术方案如下：
化学传感器掉电保护电路，其特征在于，包括运放电路板，所述运放电路板内设置有第一运算放大器，所述第一运算放大器的正向输入端连接接地端，所述第一运算放大器的负向输入端为传感器正极端的接入端，所述第一运算放大器的负向输入端连接第一NMOS管的漏极，所述第一NMOS管的源极连接第二NMOS管的源极，所述第二NMOS管的漏极为传感器负极端的接入端，所述第一NMOS管的栅极和所述第二NMOS管的栅极分别连接电荷泵，所述电荷泵与振荡器相连接。
所述运放电路板上设置有电源端和接地端。
所述第一运算放大器的输出端连接电压输出端。
所述电压输出端通过第一电阻与所述第一运算放大器的负向输入端相连接，所述电压输出端通过第一电容与所述第一运算放大器的负向输入端相连接。
所述第一NMOS管的漏极连接化学传感器的传感器正极端，所述化学传感器的传感器负极端连接接地端，所述第二NMOS管的漏极连接所述化学传感器的传感器负极端。
所述电荷泵与所述振荡器的组合对所述第一NMOS管和所述第二NMOS管形成负压控制电路，所述电荷泵在电路电源端正常供电时给所述第一NMOS管的栅极和所述第二NMOS管的栅极以负电位，使得所述第一NMOS管的漏极与所述第二NMOS管的漏极之间处于上电断开状态，所述电荷泵在电路电源端非正常供电时给所述第一NMOS管的栅极和所述第二NMOS管的栅极以零电位，使得所述第一NMOS管的漏极与所述第二NMOS管的漏极之间处于掉电短接状态。
本发明技术效果如下：本发明化学传感器掉电保护电路，通过将“上电断开和掉电短接”的功能集成到运放电路中，减少了外接器件，从而降低成本，并同时保证在电路掉电后真正实现传感器WE与CE之间的短接。
附图说明
图1是实施本发明化学传感器掉电保护电路的结构原理示意图。
附图标记列示如下：CF-第一电容；RF-第一电阻；VCC-电源端或电源；Vout-电压输出端；OP1-第一运算放大器；INP-正向输入端；INN-负向输入端；WE-传感器正极端；CE-传感器负极端；CS-化学传感器(例如CO sensor，一氧化碳传感器)；M1-第一NMOS管；M2-第二NMOS管；Charge Pump-电荷泵；OSC-振荡器。
具体实施方式
下面结合附图(图1)对本发明进行说明。
图1是实施本发明化学传感器掉电保护电路的结构原理示意图。如图1所示，化学传感器掉电保护电路，包括运放电路板，所述运放电路板内设置有第一运算放大器OP1，所述第一运算放大器OP1的正向输入端INP(+)连接接地端，所述第一运算放大器OP1的负向输入端INN(-)为传感器正极端WE的接入端，所述第一运算放大器OP1的负向输入端(-)连接第一NMOS管M1的漏极，所述第一NMOS管M1的源极连接第二NMOS管M2的源极，所述第二NMOS管M2的漏极为传感器负极端CE的接入端，所述第一NMOS管M1的栅极和所述第二NMOS管M2的栅极分别连接电荷泵Charge Pump，所述电荷泵Charge Pump与振荡器OSC相连接。所述运放电路板上设置有电源端VCC和接地端。所述第一运算放大器OP1的输出端连接电压输出端Vout。所述电压输出端Vout通过第一电阻RF与所述第一运算放大器OP1的负向输入端(-)相连接，所述电压输出端Vout通过第一电容CF与所述第一运算放大器OP1的负向输入端(-)相连接。所述第一NMOS管M1的漏极连接化学传感器CS的传感器正极端WE，所述化学传感器CS的传感器负极端CE连接接地端，所述第二NMOS管M2的漏极连接所述化学传感器CS的传感器负极端CE。所述电荷泵Charge Pump与所述振荡器OSC的组合对所述第一NMOS管M1和所述第二NMOS管M2形成负压控制电路，所述电荷泵Charge Pump在电路电源端VCC正常供电时给所述第一NMOS管M1的栅极和所述第二NMOS管M2的栅极以负电位，使得所述第一NMOS管M1的漏极与所述第二NMOS管M2的漏极之间处于上电断开状态，所述电荷泵Charge Pump在电路电源端VCC非正常供电时给所述第一NMOS管M1的栅极和所述第二NMOS管M2的栅极以零电位，使得所述第一NMOS管M1的漏极与所述第二NMOS管M2的漏极之间处于掉电短接状态。
为实现掉电时WE与CE之间短接的状态，引入两个内部NMOS管子(例如，第一NMOS管M1和第二NMOS管M2)，此类型的NMOS管具有当栅极电压为零时，实现WE与CE短接的状态，而当栅极为负压时，WE与CE之间为开路状态，其中负电压是指与WE和CE之间最低的电位为参考电位。由于整个电路中VSS(接地端)为最低电位，那么内部有个负压的Charge Pump在VCC正常工作时提供一个负电位。这样就可以在芯片非正常供电的时候实现WE与CE之间短接，而在正常供电时，WE与CE为断开状态。内部集成保护电路，负压控制电路，实现掉电短接，上电断开的功能为本发明的特色。本发明能够减少应用电路中器件，减少成本。
在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明创造的保护范围。

Claims (6)

1.化学传感器掉电保护电路，其特征在于，包括运放电路板，所述运放电路板内设置有第一运算放大器，所述第一运算放大器的正向输入端连接接地端，所述第一运算放大器的负向输入端为传感器正极端的接入端，所述第一运算放大器的负向输入端连接第一NMOS管的漏极，所述第一NMOS管的源极连接第二NMOS管的源极，所述第二NMOS管的漏极为传感器负极端的接入端，所述第一NMOS管的栅极和所述第二NMOS管的栅极分别连接电荷泵，所述电荷泵与振荡器相连接。
2.根据权利要求1所述的化学传感器掉电保护电路，其特征在于，所述运放电路板上设置有电源端和接地端。
3.根据权利要求2所述的化学传感器掉电保护电路，其特征在于，所述第一运算放大器的输出端连接电压输出端。
4.根据权利要求3所述的化学传感器掉电保护电路，其特征在于，所述电压输出端通过第一电阻与所述第一运算放大器的负向输入端相连接，所述电压输出端通过第一电容与所述第一运算放大器的负向输入端相连接。
5.根据权利要求4所述的化学传感器掉电保护电路，其特征在于，所述第一NMOS管的漏极连接化学传感器的传感器正极端，所述化学传感器的传感器负极端连接接地端，所述第二NMOS管的漏极连接所述化学传感器的传感器负极端。
6.根据权利要求5所述的化学传感器掉电保护电路，其特征在于，所述电荷泵与所述振荡器的组合对所述第一NMOS管和所述第二NMOS管形成负压控制电路，所述电荷泵在电路电源端正常供电时给所述第一NMOS管的栅极和所述第二NMOS管的栅极以负电位，使得所述第一NMOS管的漏极与所述第二NMOS管的漏极之间处于上电断开状态，所述电荷泵在电路电源端非正常供电时给所述第一NMOS管的栅极和所述第二NMOS管的栅极以零电位，使得所述第一NMOS管的漏极与所述第二NMOS管的漏极之间处于掉电短接状态。
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