RU2661282C1 - Устройство защиты полупроводниковых микросборок от тиристорного эффекта - Google Patents

Устройство защиты полупроводниковых микросборок от тиристорного эффекта Download PDF

Info

Publication number
RU2661282C1
RU2661282C1 RU2017129770A RU2017129770A RU2661282C1 RU 2661282 C1 RU2661282 C1 RU 2661282C1 RU 2017129770 A RU2017129770 A RU 2017129770A RU 2017129770 A RU2017129770 A RU 2017129770A RU 2661282 C1 RU2661282 C1 RU 2661282C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
operational amplifier
current sensor
increase
differential amplifier
inverting
Prior art date
Application number
RU2017129770A
Other languages
English (en)
Inventor
Николай Николаевич Петух
Original Assignee
Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") filed Critical Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы")
Priority to RU2017129770A priority Critical patent/RU2661282C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2661282C1 publication Critical patent/RU2661282C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/003—Modifications for increasing the reliability for protection
    • H03K19/00315—Modifications for increasing the reliability for protection in field-effect transistor circuits

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Abstract

Изобретение относится к технике электропитания радиоэлектронной аппаратуры и может быть использовано в составе приборов наземного, морского и аэрокосмического базирования. Техническим результатом изобретения является повышение помехоустойчивости по отношению к помехам, распространяющимся по шинам питания, повышение надежности работы радиоэлектронной аппаратуры при воздействии тяжелых заряженных частиц, вызывающих тиристорный эффект, обусловленный резким кратковременным увеличением тока потребления нагрузки в момент включения и выключения, в связи с возможными резонансными свойствами нагрузки. Устройство состоит из датчика тока и малоомного резистора Rдет, установленного в шину питания цифровых микросхем, инвертирующего операционного усилителя, времязадающего одновибратора, дифференциального усилителя, а также установленного в шину питания N канального MOSFET транзистора, затвором которого управляет инвертирующий операционный усилитель, вход которого подключён к времязадающему одновибратору, регулируемому напряжением насыщения дифференциального усилителя, подключённого инвертирующим входом к выходу датчика тока. 1 ил.

Description

Изобретение относится к технике электропитания радиоэлектронной аппаратуры и может быть использовано в составе приборов наземного, морского и аэрокосмического базирования.
Известно устройство защиты от тиристорного эффекта фирмы
«НПК Технологический центр», реализованное в виде микросхемы 1469ТК025. В данном устройстве избыточность заложенных в микросхему функций приводит к неоправданному усложнению её применения при практическом создании бортовой аппаратуры.
Также известно устройство защиты от тиристорного эффекта, описанное в патенте на изобретение RU2510893 «Устройство для защиты интегральных микросхем от тиристорного эффекта» (заявка RU 2012120813/08 от 22.05.2012). Данное устройство содержит датчик тока, транзисторы, конденсаторы, резисторы, диоды, компаратор напряжения, RS-триггер, генератор импульсной последовательности.
Недостатками данного устройства является невозможность задать время отключения нагрузки, для восстановления ее функционирования, что, в свою очередь, может привести к постоянному переключению компаратора, как следствие, непрерывное генерирование импульсов на базу запирающего транзистора вплоть до выхода нагрузки из строя. Также быстрое разряжение конденсатора в цепи датчика тока может привести к повышенному напряжению на втором входе компаратора, что, в свою очередь, не дает возможность открыть запирающий транзистор и восстановить питание нагрузки. Наличие большого количества элементов приводит к снижению надежности и сложности реализации данного устройства и влечет за собой увеличению массогабаритных показателей всего изделия, что крайне негативно сказывается при разработке бортовой аппаратуры.
В качестве ближайшего аналога заявленного изобретения может быть выбрано устройство защиты цифровых микросхем, предложенное в патенте на изобретение RU 2405247 (заявка RU 2009109340/08 от 13.03.2009). Устройство состоит из измерительного резистора, установленного в шину питания цифровых микросхем, компаратора, подключенного входом к измерительному резистору, а выходом - к входу управления источником питания цифровых микросхем, введены форсирующий транзистор, запирающий диод, времязадающая RC-цепь, состоящая из резистора и конденсатора, и МДП транзистор, при этом выход компаратора подключен к базе форсирующего транзистора, коллектор которого через запирающий диод подключен к времязадающей RC-цепи и к затвору МДП транзистора, сток которого подключен к входу управления источником питания цифровых микросхем.
Недостатком данного устройства является невозможность задавать точный порог срабатывания превышения тока потребления, а также ширину диапазона изменения тока срабатывания защиты, что может привести к ложному срабатыванию, за счет возрастания токопотребления при включении или изменении температуры работы. Также недостатком данного устройства является ограничение функционального применения управляемого линейного стабилизатора напряжения в источнике питания из-за невозможности использования во вторичных цепях питания цифровых микросхем или если выбранное устройство не обладает возможностью отключения.
В свою очередь, задачами настоящего заявляемого изобретения являются: повышение надежности в работе схемы защиты в части исключения ложных срабатываний под воздействием тяжелых заряженных частиц (ТЗЧ), вызывающих тиристорный эффект, а также расширение функционального применения схемы защиты устройства питания цифровых микросхем, не имеющих команды отключения.
Техническим результатом заявленного изобретения является создание схемы защиты с повышенной помехоустойчивостью по отношению к помехам, распространяющимся по шинам питания, повышенной надежностью работы радиоэлектронной аппаратуры при воздействии ТЗЧ, вызывающих тиристорный эффект, обусловленный резким кратковременным увеличением тока потребления нагрузки в момент включения и выключения, в связи с возможными резонансными свойствами нагрузки.
Для достижения ожидаемого технического результата в схему защиты полупроводниковых микросборок от тиристорного эффекта, состоящей из датчика тока и малоомного резистора Rдет, установленного в шину питания цифровых микросхем, введены: инвертирующий операционный усилитель, времязадающий одновибратор, дифференциальный усилитель, а также установленный в шину питания N канальный MOSFET транзистор, затвором которого управляет инвертирующий операционный усилитель, вход которого подключён к времязадающему одновибратору, регулируемому напряжением насыщения дифференциального усилителя, подключённого инвертирующим входом к выходу датчику тока.
На фиг.1 схематично представлен принцип работы устройства.
Устройство защиты полупроводниковых микросборок от тиристорного эффекта состоит из:
А1 – датчика тока;
А2 – дифференциального усилителя;
А3 – времязадающего одновибратора (далее – одновибратор);
А4 – инвертирующего операционного усилителя;
1 - N-канального MOSFET транзистора (далее – транзистор);
2 – малоомного резистора Rдет;
3, 4, 5, 6 – операционных усилителей;
7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 – резисторов;
16, 17 – конденсаторов;
18, 19, 20 – диодов;
21 - линейного стабилизатора напряжения (ЛСН);
22 – нагрузки.
Устройство работает следующим образом.
При воздействии ТЗЧ происходит мгновенный рост тока потребления, который, в свою очередь, приводит к увеличению падения напряжения на контрольном малоомном резисторе Rдет 2, который подключён к датчику тока А1 (построенному на операционном усилителе 3). Выход А1 выдаёт напряжение на инвертирующий вход дифференциального усилителя А2 (построенный на операционном усилителе 4). На дифференциальном усилителе А2 происходит принятие решения о превышение тока потребления, на котором задается порог срабатывания относительно опорной точки
Figure 00000001
резисторами 9 и 10, вследствие чего его выходное напряжение от –Uнас скачком переходит к +Uнас, то есть он срабатывает, как компаратор. Уровень порога срабатывания дифференциального усилителя А2 UПОРОГ определяется по следующей формуле
Figure 00000002
где R – резистор.
В результате смены знака на выходе А2 с «–» на «+» через дифференциальную цепь RC, построенную на конденсаторе 16 и резисторе 12, формируется запускающий импульс UЗАП, вызывающий срабатывание одновибратора А3, построенного на операционном усилителе 5, где диод 18 обеспечивает прохождение импульса только со знаком «+», тем самым защищая одновибратор А3 от повторного срабатывания в процессе перезарядки конденсатора 16.
В исходном состоянии (до подачи запускающего импульса UЗАП) операционный усилитель 5 находится в состоянии насыщения с уровнем выходного напряжения -UНАС. Начальное напряжение на конденсаторе 17 определяется как
Figure 00000003
, где
Figure 00000004
.
Следует отметить, что операционный усилитель 5 находится в устойчивом состоянии только при UВЫХ = –UНАС. С подачей короткого по длительности импульса UЗАП положительной полярности операционный усилитель 5 переключается с уровня –UНАС на уровень +UНАС.
Далее диод 19, находящийся в составе одновибратора А3, сокращает время восстановления начального напряжения на конденсаторе 17 перед подачей очередного запускающего импульса и тем самым повышает работоспособность схемы. Диоды 20 обеспечивают прохождение волны с необходимой фазой, вследствие чего повышается надежность срабатывания одновибратора А3.
Время отключения транзистора 1 задается длительностью генерируемого импульса tи, равного времени заряда конденсатора 17 до значения +γUНАС
Figure 00000005
где С – конденсатор.
Этот импульс инвертируется на операционном усилителе 6, который представляет из себя инвертирующий операционный усилитель А4, который выдаёт запирающее напряжение UОТКЛ длительностью tи на N-канальный MOSFET транзистор 1, установленный непосредственно в цепи питания. Вследствие этого напряжение питания нагрузки 22 отключается, и ток в ней спадает до нуля, предотвращая возможный выход из строя активного элемента. Через время, соответствующее tи, питание нагрузки 22 возобновляется и, если ток не превышает максимально допустимого значения, то работа нагрузки 22 восстанавливается, а если ток превышает максимально допустимое значение, то нагрузка 22 снова отключается на длительность, равную tи, и так будет продолжаться вплоть до затухания колебательного процесса.
Таким образом, наличие в заявленном устройстве защиты полупроводниковых микросборок от тиристорного эффекта дифференциального усилителя позволяет обеспечить широкий диапазон настройки и точность его срабатывания, а наличие дифференцирующей RC цепочки и одновибратора позволяют задавать длительность отключения устройства. Наличие инвертирующего операционного усилителя, соединённого по выходу с затвором N-канального MOSFET транзистора, в штатном режиме позволяет держать транзисторв открытом состоянии. Использование N-канального MOSFET транзистора в цепи питания обеспечивает своевременное отключение нагрузки при нештатной работе, а также дает возможность использовать широкий спектр транзисторов с требуемым пропускаемым током для соответствующей нагрузки.

Claims (1)

  1. Устройство защиты полупроводниковых микросборок от тиристорного эффекта, которое состоит из датчика тока и малоомного резистора Rдет, установленного в шину питания цифровых микросхем, отличающееся тем, что в него введены инвертирующий операционный усилитель, времязадающий одновибратор, дифференциальный усилитель, а также установленный в шину питания N канальный MOSFET транзистор, затвором которого управляет инвертирующий операционный усилитель, вход которого подключён к времязадающему одновибратору, регулируемому напряжением насыщения дифференциального усилителя, подключённого инвертирующим входом к выходу датчика тока.
RU2017129770A 2017-08-23 2017-08-23 Устройство защиты полупроводниковых микросборок от тиристорного эффекта RU2661282C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017129770A RU2661282C1 (ru) 2017-08-23 2017-08-23 Устройство защиты полупроводниковых микросборок от тиристорного эффекта

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017129770A RU2661282C1 (ru) 2017-08-23 2017-08-23 Устройство защиты полупроводниковых микросборок от тиристорного эффекта

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2661282C1 true RU2661282C1 (ru) 2018-07-13

Family

ID=62917178

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017129770A RU2661282C1 (ru) 2017-08-23 2017-08-23 Устройство защиты полупроводниковых микросборок от тиристорного эффекта

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2661282C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2305894C2 (ru) * 2005-08-17 2007-09-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт точных приборов Устройство для защиты интегральных микросхем при попадании в них тяжелых заряженных частиц
US20080150575A1 (en) * 2006-03-06 2008-06-26 Srinivas Perisetty Latch-up prevention circuitry for integrated circuits with transistor body biasing
US20100026336A1 (en) * 2008-07-29 2010-02-04 International Business Machines Corporation False connection for defeating microchip exploitation
RU2405247C1 (ru) * 2009-03-13 2010-11-27 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" Устройство защиты цифровых микросхем
RU2510893C2 (ru) * 2012-05-22 2014-04-10 Илья Гаврилович Фильцер Устройство для защиты интегральных микросхем от тиристорного эффекта
RU151952U1 (ru) * 2013-12-30 2015-04-20 Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК) Многоканальное устройство защиты микроэлектроники от тиристорного эффекта

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2305894C2 (ru) * 2005-08-17 2007-09-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт точных приборов Устройство для защиты интегральных микросхем при попадании в них тяжелых заряженных частиц
US20080150575A1 (en) * 2006-03-06 2008-06-26 Srinivas Perisetty Latch-up prevention circuitry for integrated circuits with transistor body biasing
US20100026336A1 (en) * 2008-07-29 2010-02-04 International Business Machines Corporation False connection for defeating microchip exploitation
RU2405247C1 (ru) * 2009-03-13 2010-11-27 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" Устройство защиты цифровых микросхем
RU2510893C2 (ru) * 2012-05-22 2014-04-10 Илья Гаврилович Фильцер Устройство для защиты интегральных микросхем от тиристорного эффекта
RU151952U1 (ru) * 2013-12-30 2015-04-20 Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК) Многоканальное устройство защиты микроэлектроники от тиристорного эффекта

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9270265B2 (en) Power on reset circuit, power supply circuit, and power supply system
US10693386B2 (en) Current protected integrated transformer driver for isolating a DC-DC convertor
US20200083705A1 (en) Electrostatic discharge transient power clamp
US10355472B2 (en) Over temperature protection circuit and semiconductor device
US20060193157A1 (en) Thermal compensation method for CMOS digital-integrated circuits using temperature-adaptive digital DC/DC converter
WO2022010728A1 (en) A voltage-glitch detection and protection circuit for secure memory devices
US20120262208A1 (en) Fault tolerant redundant clock circuit
CN110957713B (zh) 一种静电放电箝位电路
CN109510447B (zh) 增加对功率开关设备中的涌入电流的鲁棒性的方法、电路和装置
US8970313B2 (en) Area efficient single capacitor CMOS relaxation oscillator
Das et al. A 76% efficiency boost converter with 220mV self-startup and 2nW quiescent power for high resistance thermo-electric energy harvesting
RU2661282C1 (ru) Устройство защиты полупроводниковых микросборок от тиристорного эффекта
US11165415B2 (en) Relaxation oscillator and method
US20170302261A1 (en) Protection circuit
US20190319614A1 (en) Low Frequency Oscillator with Ultra-low Short Circuit Current
US11152858B2 (en) Circuit and method for damping supply-voltage-induced oscillations in the input circuit of a DC-to-DC converter
TWI501498B (zh) 靜電放電保護電路及其靜電保護方法
AU2010244995B2 (en) Method and apparatus for protecting transistors
US6927616B2 (en) Integrated circuit and method for interfacing two voltage domains using a transformer
US6828851B1 (en) Constant voltage charge-pump circuit with feedback
WO2002015382A2 (en) Oscillator having reduced sensitivity to supply voltage changes
US20240063633A1 (en) Electrostatic discharge trigger circuit using voltage detection circuit to detect occurrence of electrostatic discharge event and associated method
WO2004074991A2 (en) Low power, area-efficient circuit to provide clock synchronization
KR101971361B1 (ko) Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM증폭 회로 장치
US20220115944A1 (en) Discharge device