CN217010346U - 一种分流限压装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及集成电路测试领域，公开了一种分流限压装置，该分流限压装置可以包括：隔离开关、极性变换器、电压缓冲器、触发限流器、第一端口、第二端口和第三端口，第一端口和第三端口分别用于连接被保护线路的两端，第二端口用于连接被保护线路的触发保护电压端口，触发保护电压端口用于采集被保护线路的触发保护电压信号。本申请的分流限压装置处于非保护工作状态时满足被保护线路的低漏电需求，处于保护工作状态时能够限制被保护线路瞬时电压并分担部分电流。

Description

一种分流限压装置

技术领域

本申请涉及集成电路测试领域，特别是指一种分流限压装置。

背景技术

在集成电路测试领域，芯片的设计制造环节需要借助自动化测试设备(AutomaticTest Equipment，ATE)检测芯片参数，以确认芯片参数是否符合预期指标。然而，芯片测试过程中，ATE中V/I电源板卡的电流量程相关线路易发生损坏。因此，在设计V/I电源板卡时，需要设置用于防止电流量程相关线路损坏的组件或装置。

相关技术中，通过为V/I电源板卡的电流量程相关线路并联瞬态二极管(Transient Voltage Suppressor，TVS)，限制电流量程相关线路瞬时电压并分担电流，从而达到保护电流量程相关线路的目的。但是，因TVS的漏电流指标相对较大，不适合用于保护V/I电源板卡上的精密小电流量程相关线路，因此，并联TVS的方式无法满足V/I电源板卡的电流量程相关线路的低漏电流要求，也即，其并不适用于V/I电源板卡的电流量程相关线路。

因此，需要一种新的分流限压装置，以适用于精密且漏电流小的被保护电路，例如，V/I电源板卡中电流量程相关线路。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请提供一种分流限压装置，能够为被保护线路限制瞬时电压和分担电流，并且满足被保护线路的低漏电需求。

本申请的第一方面提供一种分流限压装置，包括：隔离开关、极性变换器、电压缓冲器、触发限流器、第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口和所述第三端口分别用于连接被保护线路的两端，所述第二端口用于连接所述被保护线路的触发保护电压端口，所述触发保护电压端口用于采集被保护线路的触发保护电压信号；其中，所述第一端口连接所述隔离开关的第一端，所述隔离开关的第二端连接所述第三端口，所述第二端口连接所述电压缓冲器的第一端，所述电压缓冲器的第二端连接所述触发限流器的第一端，所述触发限流器的第二端连接所述极性变换器的第一端，所述极性变换器的第二端连接所述第三端口，所述极性变换器的第三端连接所述隔离开关的第三端。

由此，分流限压装置启动限压保护时，能够为被保护线路限制瞬时电压和分担电流，关闭限压保护时，能满足被保护线路的低漏电需求。

一些可能的实现方式中，所述分流限压装置还包括：双向限压器，所述隔离开关的第二端通过双向限压器连接所述第三端口。

由此，可通过调整双向限压器的参数，以适应被保护线路的限压需求。

一些可能的实现方式中，所述双向限压器包括TVS。

一些可能的实现方式中，所述隔离开关的第二端直接连接所述第三端口。

一些可能的实现方式中，所述电压缓冲器单独供电，所述电压缓冲器的供电电源参考地与所述被保护线路共用电源参考地。

一些可能的实现方式中，所述电压缓冲器采用隔离电源供电，且所述电压缓冲器的供电电源参考地连接到所述第三端口。

一些可能的实现方式中，所述电压缓冲器的供电电源的电压幅值大于所述被保护线路的供电电源的电压与所述被保护线路的限压保护阈值之和；或者，所述电压缓冲器的供电电源的电压幅值大于设定的限压保护阈值。

一些可能的实现方式中，所述隔离开关包括固态继电器；所述触发限流器包括电阻和稳压二极管；所述极性变换器包括全桥整流器；所述电压缓冲器包括电压跟随器。

一些可能的实现方式中，所述电压跟随器、所述电阻、所述稳压二极管、所述全桥整流器和所述固态继电器的开关控制输入端在所述第二端口与所述第三端口之间，形成所述第二端口与所述第三端口之间的串联线路。

一些可能的实现方式中，所述稳压二极管用于设定所述第二端口与所述第三端口之间串联线路的触发保护电压阈值；在所述触发保护电压信号端口的电压值超过所述触发保护电压阈值时，所述固态继电器开关控制输入端的电流增加至使所述固态继电器导通；在所述触发保护电压信号端口的电压值未超过所述触发保护电压阈值时，所述固态继电器开关控制输入端的电流减小至使所述固态继电器截止。

由此，可使分流限压装置关闭限压保护时，对被保护线路的漏电影响很小，能够满足被保护线路的漏电流低的要求。

附图说明

图1A为本申请实施例提供的分流限压装置的结构示意图；

图1B为本申请实施例提供的分流限压装置的另一结构示意图；

图2为本申请实施例提供的分流限压装置的示例性电路结构示意图；

图3为本申请一实施例中分流限压装置与V/I电源中电流量程相关线路的连接关系示意图；

图4为本申请另一实施例中分流限压装置与V/I电源中电流量程相关线路的连接关系示意图；

图5为本申请又一实施例中分流限压装置与V/I电源中电流量程相关线路的连接关系示意图；

图6为本申请一实施例中分流限压装置与被测芯片(IC)的连接关系示意图；

图7为本申请一实施例中分流限压装置与测量设备(Measure Unit)的连接关系示意图。

具体实施方式

说明书和权利要求书中的词语“第一”、“第二”、“第三”等类似用语，仅用于区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。

图1A示出了本申请实施例提供的分流限压装置的结构示意图。参见图1A所示，本申请实施例的分流限压装置100可以包括：隔离开关110、极性变换器130、电压缓冲器140、触发限流器150、第一端口160、第二端口170和第三端口180，第一端口160和第三端口180分别用于连接被保护线路两端，第二端口170用于连接被保护线路的触发保护电压端口，通过第二端口170和第三端口180可采集被保护线路的触发保护电压信号。图1B示出了本申请实施例提供的分流限压装置的另一结构示意图，与图1A相比，增加了双向限压器120。

一些实施例中，双向限压器120串联在隔离开关110和第三端口180之间，通过双向限压器120可以实现对被保护线路两端限压，其中，可以根据电路的限压的需要，选用不同限压参数的双向限压器120，从而对被保护电路的保护电压不同，以适应被保护线路的限压需求。也即，双向限压器120可用于限制被保护线路的两端电压。本实施例中，双向限压器120可以采用TVS。

一些实施例中，电压缓冲器140的供电可以是单独供电，其供电电源参考地可以与被保护线路共用电源参考地。

一些实施例中，电压缓冲器140还可采用隔离电源供电，且电压缓冲器140的供电电源参考地可以连接到第三端口180。

一些实施例中，隔离开关110可用于控制分流限压装置的第一端口160与分流限压装置内部线路的接通或断开。

一些实施例中，电压缓冲器140可提供高阻抗，并采集被保护线路中的触发保护电压信号，起到阻断其与被保护线路连接处分支电流的作用，以减小对被保护线路的漏电影响。

触发限流器150可用于开启或关闭分流限压装置的分流限压保护功能，可以调整参数以适应各类被保护线路的不同触发电压阈值需求。

极性变换器130可用于调整触发限流器150输出的电压的信号正负极性，并将正负极性调整统一后的电信号传递给隔离开关110的控制输入端。

参见图1B，一些实施例中，第一端口160连接隔离开关110的第一端，隔离开关110的第二端连接双向限压器120的第一端，双向限压器120的第二端连接第三端口180，隔离开关110与双向限压器120构成串联关系。第二端口170连接电压缓冲器140的第一端，电压缓冲器140的第二端连接触发限流器150的第一端，触发限流器150的第二端连接极性变换器130的第一端，极性变换器130的第二端连接第三端口180，极性变换器130的第三端连接隔离开关110的第三端。

一些实施例中，如图1A所示，双向限压器120可省略。即，被保护线路在被限压保护时，将所述端口1与所述端口2连接的被保护线路通过分流限压装置连接，可将隔离开关110直接与第三端口180相连，而不使用双向限压器120，具体地，一些实施例中，隔离开关110的第二端可以直接连接第三端口180，以便根据需要省略双向限压器120。

一些实施例中，隔离开关110可以包括固态继电器(SSR1)，双向限压器120可以包括TVS，极性变换器130可包括全桥整流器(D1)，电压缓冲器140可以包括电压跟随器(U1)，触发限流器150可以包括电阻(R1)和稳压二极管(D2、D3)。图2示出了本申请实施例提供的分流限压装置100的示例性电路结构图。

需要说明的是，图2和下文的图3～图7中，端口1即为第一端口160，端口2即为第二端口170，端口3即为第三端口180。

参见图2，分流限压装置100的示例性电路结构中，端口1与端口3分别连接被保护线路的两端，电压跟随器(U1)、电阻(R1)、稳压二极管(D2、D3)、整流桥(D1)和固态继电器(SSR1)的开关控制输入端在端口2与端口3之间，构成了端口2与端口3之间的串联线路，端口2连接被保护线路的提供触发保护电压信号的端口，经端口2与端口3配合即可采集到被保护线路的触发保护电压信号，从被保护线路采集到的触发保护电压信号经过电压跟随器(U1)阻抗变换并引起端口2与端口3之间的串联线路中的电信号变化，如此，从被保护线路采集到的触发保护电压信号即可作为分流限压装置100实现的限压保护功能启动或关闭的触发信号，当限压保护功能启动时，分流限压装置100端口1与端口3之间的固态继电器(SSR1)与TVS会串联导通，便可为端口1与端口3之间的被保护线路提供限制瞬时电压和分担其部分电流，从而达到为被保护线路提供限压保护的目的，当限压保护功能关闭时，分流限压装置100也能够满足被保护线路需要的低漏电要求，其原理具体可参见如下的分流限压装置100的示例性工作过程。

分流限压装置100的示例性工作过程可以包括：

当触发保护电压信号端口的电压值超过(即大于)端口2与端口3之间串联线路的触发保护电压阈值时，固态继电器(SSR1)开关控制输入端流过的电流增加至使其导通，由于TVS的另一端是直接与被保护线路的另一端相连的，因此，TVS与固态继电器(SSR1)串联导通后，在端口1与端口3处将与被保护线路构成并联关系，此时TVS处于导通状态，可以分担被保护线路中的电流，限制了端口1和端口3之间被保护线路上的电压进一步升高，从而达到被保护线路的分流限压保护目的；

当触发保护电压信号端口的电压值未超过(即小于或等于)端口2与端口3之间串联线路的触发保护电压阈值时，固态继电器(SSR1)开关控制输入端流过的电流减小至使其截止，此时，端口1几乎没有电流流过固态继电器(SSR1)与TVS所构成的串联线路，因此，对被保护线路的漏电影响很小，能够满足被保护线路需要的低漏电要求。

稳压二极管(D2、D3)、电阻(R1)可以设定分流限压装置100的触发保护电压阈值，TVS可以设定被保护线路的限压保护电压阈值。其中，由于触发保护电压阈值可以正电压值也可以负电压值，因此本实施例中，稳压二极管可以采用两个二极管同极性相连构成串联实现，在其他实施例中，稳压二极管也可以采用TVS，反之亦可。

本申请实施例提供的分流限压装置，能够为被保护线路限制瞬时电压和分担电流，同时具有自动启动保护、自动关断保护的特性，关断保护时对被保护线路引起的漏电流影响小。此外，只需调整分流限压装置的元件参数，即可实现被保护线路限压范围的单独调整和触发保护电压范围的灵活设定。

下面结合应用实例，对本申请实施例提供的分流限压装置的具体实施方式示例性的说明。

具体实施例一

本申请实施例提供的分流限压装置，处于关闭保护状态时对被保护线路的漏电影响很小，因此，可应用于V/I电源线路中电流量程(Ri)及量程开关(Switch)构成的电流量程相关线路的保护。通过分流限压装置，可以抑制V/I电源的电流量程相关线路因瞬时过压引起的线路损坏。

图3示出了本实施例中分流限压装置与V/I电源中电流量程相关线路的连接关系示意图。

参见图3，分流限压装置与被保护线路(即V/I电源中的电流量程相关线路)的连接关系是：端口1连接电流量程相关线路中开关(Swtich)的一端(Force1)，端口2与开关(Swtich)的另一端以及电流量程相关线路中量程电阻(Ri)的一端连接，端口3与量程电阻(Ri)的另一端连接。

本实施例中，分流限压装置中的电压跟随器(U1)的供电电源(V1)的参考地与被保护线路(即V/I电源中的电流量程相关线路)的供电电源(Vs)的参考地(GND)相连接，供电电源(V1)的电压幅值大于被保护线路(即V/I电源中的电流量程相关线路)的供电电源Vs的电压与预先设定的被保护线路的限压保护阈值之和。

本实施例中，分流限压装置的工作原理是：

当V/I电源的电流量程相关线路发生瞬时过压且量程电阻(Ri)两端电压值超过分流限压装置设定的触发保护电压阈值时，分流限压装置被触发保护动作，使固态继电器(SSR1)与TVS串联导通后与被保护线路(即V/I电源中的电流量程相关线路)在端口1与端口3处构成并联关系，限制V/I电源中电流量程相关线路两端瞬时电压进一步上升，并分担了该V/I电源中电流量程相关线路中的部分电流。

当V/I电源中的电流量程相关线路未发生瞬时过压时，且被保护电流量程相关线路端口1与端口2的电压差值低于分流限压装置设定的触发保护电压阈值，则分电流限压保护装置的固态继电器(SSR1)处于截止状态，因此固态继电器(SSR1)、TVS管中几乎没有电流流通，对被保护线路(即V/I电源中的电流量程相关线路)漏电的影响很小。

具体实施例二

本申请实施例提供的分流限压装置，处于关闭保护状态时对被保护线路的漏电影响很小，因此，可以用于V/I电源线路中电流量程(Ri)及量程开关(Switch)构成的电流量程相关线路的保护，分流限压装置可以防止V/I电源电流量程相关线路因瞬时过压造成损坏。

图4示出了本实施例中分流限压装置与V/I电源中电流量程相关线路的连接关系示意图。参见图4，分流限压装置与被保护线路的连接关系为：端口1连接V/I电源中电流量程相关线路中开关(Swtich)的一端(Force1)，端口2与V/I电源中电流量程相关线路中开关(Swtich)的另一端和量程电阻(Ri)的一端连接，端口3与量程电阻(Ri)的另一端连接。本实施例中，分流限压装置的电压跟随器(U1)的供电电源(V1)的参考地连接到被保护线路的供电电源(Vs)与量程电阻(Ri)相连的一端，电源(V1)的电压幅值大于设定的限压保护阈值。

本实施例中，分流限压装置的工作原理与在具体实施例一的工作原理相同，不再赘述。

具体实施例三

本申请实施例提供的分流限压装置，处于关闭保护状态时对被保护线路的漏电影响很小，因此，可以用于V/I电源线路中电流量程(Ri)及量程开关(Switch)等构成的电流量程相关线路的保护，分流限压装置可以防止其电流量程相关线路因瞬时过压造成损坏。

图5示出了本实施例中分流限压装置与V/I电源中电流量程相关线路的连接关系示意图。参见图5，分流限压装置与被保护线路的连接关系为：端口1连接被保护V/I电源中电流量程相关线路的量程开关(Switch)的一端(Force1)，端口2与电流量程开关(Swtich)的另一端、且与量程电阻(Ri)的一端连接，端口3与量程电阻(Ri)的另一端连接。

本实施例中，分流限压装置的电压跟随器(U1)的供电电源(V1)的参考地与被保护线路的供电电源Vs的参考地(GND)相连接，供电电源(V1)的电压幅值大于设定的限压保护阈值。

本实施例中，分流限压装置的工作原理与在具体实施例一的工作原理相同，不再赘述。

具体实施例四

本申请实施例提供的分流限压装置，处于关闭保护状态时对被保护线路的漏电影响很小，因此，可用于被测芯片(IC)的引脚(Pinx)与引脚(Piny)之间的瞬时过压保护，分流限压装置可以抑制被测芯片(IC)的引脚(Pinx)与引脚(Piny)之间的瞬时高压。

图6示出了分流限压装置与被测芯片(IC)的连接关系示意图。参见图6，分流限压装置与被测芯片(IC)的连接关系是：端口1和端口2连接IC的引脚(Pinx)，端口3连接IC的引脚(Piny)。其中，分流限压装置的端口1与端口2需连接在一起使用，因此，在本实施例中，分流限压装置的端口1与端口2连接后可以与端口3互换与IC的被保护引脚(Pinx、Piny)的连接关系，该状态下分流限压装置的触发保护电压阈值与限压保护阈值相同。

本实施例中，分流限压装置需要的电源V1的电压幅值(即电压缓冲器(电压跟随器U1)的供电电源的电压幅值)大于设定的限压保护阈值,电源V1可以使用但不限于DC-DC电源、经变压器隔离整流滤波稳压电路或合适输出电压的AC-DC开关电源等。

本实施例中，分流限压装置的工作原理是：

当被保护IC的引脚(Pinx)与引脚(Piny)之间的电压幅值超过分流限压装置的触发保护电压阈值时，由于分电流限压保护装置中的固态继电器(SSR1)与TVS是串联连接的电路关系，此时该线路可以导通流通电流，与IC的引脚(Pinx)和引脚(Piny)之间构成并联的关系，可以限制被保护IC中引脚(Pinx)与引脚(Piny)之间的瞬时电压进一步升高，分担了被保护IC的引脚(Pinx)和引脚(Piny)之间的线路中的部分电流。

当IC的引脚(Pinx)与引脚(Piny)之间的电压幅值低于分流限压装置设定的触发保护电压阈值时，分流限压装置中的固态继电器(SSR1)处于截止状态，固态继电器(SSR1)和TVS中几乎没有电流流过，对IC的引脚(Pinx)与引脚(Piny)之间的漏电影响很小。

具体实施例五

本申请实施例提供的分流限压装置，处于关闭保护状态时对被保护线路的漏电影响很小，因此可以用于测量设备(Measure Unit)某些端口之间的瞬时过压保护，分流限压装置可以抑制测量设备(Measure Unit)的端口A与端口B之间的瞬时高压。

图7示出了分流限压装置与测量设备(Measure Unit)的连接关系示意图。参见图7，分流限压装置与测量设备(Measure Unit)的连接关系为：端口1和端口2连接测量设备(Measure Unit)的端口A，端口3连接测量设备(Measure Unit)的端口B。其中，分流限压装置的端口1和端口2需连接在一起使用，因此，本实施例中，分流限压装置的端口1与端口2连接后可以与端口3互换与测量设备(Measure Unit)的端口A、端口B的连接关系，该状态下分流限压装置的触发保护电压阈值与限压保护阈值相同。

分流限压装置需要的电源V1的电压(即电压缓冲器(电压跟随器U1)的供电电源的电压幅值)需大于分流限压装置设定的限压保护阈值，电源V1可以使用但不限于DC-DC电源、经变压器隔离整流滤波稳压电路、合适输出电压的AC-DC开关电源等，电源V1的参考地(GND2)可以选择与测量设备(Measure Unit)参考地(GND1)连接或者不连接。

本实施例中，分流限压装置的工作原理为：

当测量设备(Measure Unit)的端口A与端口B之间的瞬时电压幅值超过分流限压装置的触发保护电压阈值时，固态继电器(SSR1)导通，并且与TVS串联线路导通，与测量设备(Measure Unit)的端口A与端口B之间构成并联关系，抑制测量设备(Measure Unit)的端口A与端口B之间瞬时电压进一步升高，且分担了端口A和端口B之间的线路中的部分电流。

当被测量设备(Measure Unit)的端口A与端口B之间的电压低于分流限压装置设定的触发保护电压阈值时，分流限压装置的固态继电器(SSR1)处于截止状态，固态继电器(SSR1)和TVS中几乎没有电流流过，对测量设备(Measure Unit)端口A和端口B的漏电影响很小。

注意，上述仅为本申请部分实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。例如，本申请各实施例所提供的分流限压装置所应用的被保护线路，可以是上述测量设备的线路，也可以是其他设备中的线路。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请的构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，均属于本申请的保护范畴。

Claims (9)

1.一种分流限压装置，其特征在于，包括：

隔离开关、极性变换器、电压缓冲器、触发限流器、第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口和所述第三端口分别用于连接被保护线路的两端，所述第二端口用于连接所述被保护线路的提供触发限压保护信号的端口；

其中，所述第一端口连接所述隔离开关的第一端，所述隔离开关的第二端连接所述第三端口，所述第二端口连接所述电压缓冲器的第一端，所述电压缓冲器的第二端连接所述触发限流器的第一端，所述触发限流器的第二端连接所述极性变换器的第一端，所述极性变换器的第二端连接所述第三端口，所述极性变换器的第三端连接所述隔离开关的第三端。

2.根据权利要求1所述的分流限压装置，其特征在于，还包括：双向限压器，所述隔离开关的第二端通过双向限压器连接所述第三端口。

3.根据权利要求2所述的分流限压装置，其特征在于，所述双向限压器包括瞬态二极管TVS。

4.根据权利要求1所述的分流限压装置，其特征在于，所述电压缓冲器单独供电，所述电压缓冲器的供电电源参考地与所述被保护线路共用电源参考地。

5.根据权利要求1所述的分流限压装置，其特征在于，所述电压缓冲器采用隔离电源供电，且所述电压缓冲器的供电电源参考地连接到所述第三端口。

6.根据权利要求1所述的分流限压装置，其特征在于，所述电压缓冲器的供电电源的电压幅值大于所述被保护线路的供电电源的电压与所述被保护线路的限压保护阈值之和；或者，所述电压缓冲器的供电电源的电压幅值大于设定的限压保护阈值。

7.根据权利要求1-6任一项所述的分流限压装置，其特征在于，所述隔离开关包括固态继电器；所述触发限流器包括电阻和稳压二极管；所述极性变换器包括全桥整流器；所述电压缓冲器包括电压跟随器。

8.根据权利要求7所述的分流限压装置，其特征在于，所述电压跟随器、所述电阻、所述稳压二极管、所述全桥整流器和所述固态继电器的开关控制输入端在所述第二端口与所述第三端口之间，形成所述第二端口与所述第三端口之间的串联线路。

9.根据权利要求8所述的分流限压装置，其特征在于，所述稳压二极管用于设定第二端口与所述第三端口之间串联线路的触发保护电压阈值；在所述触发保护电压信号端口的电压值超过所述触发保护电压阈值时，所述固态继电器开关控制输入端的电流增加至使所述固态继电器导通；在所述触发保护电压信号端口的电压值未超过所述触发保护电压阈值时，所述固态继电器开关控制输入端的电流减小至使所述固态继电器截止。

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