一种芯片IO接口的保护电路制造技术

一种芯片IO接口的保护电路，属于电子芯片领域，包括与芯片IO引脚连接的多路电阻分压采集电路，所述保护电路中还包括借助于过度二极管与每路电阻分压采集电路连接的过压保护电路，所述过压保护电路包括由VCC依次串联二极管D1、二极管D2、电阻R3至GND，由VCC经串联电阻R4至三极管TR1的发射极，三极管TR1的集电极接GND、基极接至二极管D2的阴极；所述过度二极管连接到三极管TR1的发射极。通过增设过压保护电路，在面对瞬时高压、持续性直流高压的状况下保护芯片IO接口。

【技术实现步骤摘要】
一种芯片IO接口的保护电路
本技术属于电子芯片领域，尤其涉及一种芯片IO接口的保护电路。
技术介绍
随着电子技术广泛应用，对于外部信号的检测需求越来越多，包括数字量信号和模拟量信号。用单片机、微处理检测这些信号在电路应用上十分常见，但是通常外部信号会夹杂各种各样的干扰，输入信号可能会产生瞬时脉冲尖峰、持续性高电压等状况，这在实际应用中非常常见，尤其是工业控制领域和汽车控制领域等环境恶劣的环境下。这种情况非常容易造成单片机/微处理器IO损坏，导致设备损坏或工作异常。通常，为了应对这种情况，需要为芯片IO管脚增加额外的外部保护电路，基于考虑成本的情况下，最常用的是TVS保护电路；TVS保护电路结构简单、成本低，但是在实际应用中TVS长时间工作后，漏电流会增大，导致检测电路失效；另外，当单片机/微处理断电后，假如外部信号依然存在高电平，就会出现电流漏灌现象，容易造成单片机/微处理损坏。这种情况在工业、汽车控制领域的多控制器系统中更容易出现。为解决以上问题，设计了一种新型芯片IO接口的保护电路，对于瞬时高压、持续性直流高压均有保护作用。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种芯片IO接口的保护电路，通过增设过压保护电路，在面对瞬时高压、持续性直流高压的状况下保护芯片IO接口。本技术采用的技术方案是：一种芯片IO接口的保护电路，包括与芯片IO引脚连接的多路电阻分压采集电路，所述保护电路中还包括借助于过度二极管与每路电阻分压采集电路连接的过压保护电路，所述过压保护电路包括由VCC依次串联二极管D1、二极管D2、电阻R3至GND，由VCC经串联电阻R4至三极管TR1的发射极，三极管TR1的集电极接GND、基极接至二极管D2的阴极；所述过度二极管连接到三极管TR1的发射极。进一步地，所述电阻分压采集电路由依次串联的分压电阻、对地并联分压电阻、对地并联电容组成。采用本技术产生的有益效果：本技术对电压信号的过冲尖峰进行钳位，防止芯片IO内部损坏；本技术对持续性直流高压进行钳位，防止芯片IO内部损坏；电路系统关闭后，将输入信号钳位在1.4v左右，防止外部电流倒灌；本技术适用于一般的电压信号采集、检测系统的保护，例如汽车水温、机油压力、安全锁等信号采集系统。附图说明图1是本技术的电路结构图。具体实施方式参看附图1，一种芯片IO接口的保护电路，包括与芯片IO引脚连接的多路电阻分压采集电路，所述保护电路中还包括借助于过度二极管与每路电阻分压采集电路连接的过压保护电路，所述过压保护电路包括由VCC依次串联二极管D1、二极管D2、电阻R3至GND，由VCC经串联电阻R4至三极管TR1的发射极，三极管TR1的集电极接GND、基极接至二极管D2的阴极；所述过度二极管连接到三极管TR1的发射极。所述电阻分压采集电路由依次串联的分压电阻、对地并联分压电阻、对地并联电容组成。在具体实施时，每组电阻分压采集电路的输出端连接至对应的芯片IO引脚；电阻分压采集电路中分压电阻、对地并联分压电阻、对地并联电容构成“一阶RC低通滤波电路”。分压电阻、对地并联分压电阻用于电阻分压，将输入信号的高电压降低至芯片IO引脚可容忍的电压范围，对地并联电容用于低通滤波，使进入芯片IO引脚的电压信号更加平稳。每组电阻分压采集电路的输出端均借助过度二极管连接至过压保护电路的信号输入端，过压保护电路的信号输入端就是IO_OVP引脚，也是过度二极管连接到过压保护电路的位置；如图1左侧所示，第一组电阻分压采集电路的输入信号即Sig1_IN_IO出现高电压时，通过过度二极管将电流导入三极管TR1TR1进行泄放，使Sig1_IN_IO电压钳位在安全范围内。如图1所示，二极管D2、二极管D3、电阻R3、串联电阻R4、三极管TR1组成的电路为本技术的核心电路。以上元件构成一个三极管放大电路，电阻R3是三极管TR1基极限流电阻，二极管D2、过度二极管用于钳位电压参数调整，抵消二极管D1和三极管TR1基极-射极压降；在三极管TR1额定功率内，可实现对多路芯片IO引脚进行保护，各路信号不互相影响，有效降低电路成本。二极管D2、二极管D3、过度二极管压降与三极管TR1的be级压降近似，可在选型时决定，压降定义为Vd。下面以水温信号为例，对该电路几种工作状况进行解释。a.芯片上电，0V<Sig1_IN/(分压电阻+对地并联分压电阻)*对地并联分压电阻≤VCC：此时，IO_OVP=（VCC-Vd），三极管TR1处于微弱的导通状态；因此，Sig1_IN_IO电压小于IO_OVP，二极管D3截止，过压保护电路对信号输入电压无影响。b.芯片上电，Sig1_IN/(分压电阻+对地并联分压电阻)*对地并联分压电阻>VCC：此时二极管D3导通，三极管TR1的be级电流增大，同时ce级电流增大，三极管TR1处于放大状态。IO_OVP=（VCC-Vd）保持不变，电阻R3上的电流增大，Sig1_IN_IO电压被钳位至VCC，从而保护芯片IO引脚。c.芯片断电，VCC=0V，Sig1_IN/(分压电阻+对地并联分压电阻)*对地并联分压电阻>2Vd：这时芯片断电，如果芯片IO引脚依然存在高电平，会产生电流倒灌，导致芯片异常或损坏。应用过压保护电路后，Sig1_IN/(R3+R4)*R4>2Vd时，三极管TR1导通，将Sig1_IN_IO电压钳位在2Vd，大概为1.4v，有效避免高电平产生的电流倒灌现象。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种芯片IO接口的保护电路，包括与芯片IO引脚连接的多路电阻分压采集电路，其特征在于：所述保护电路中还包括借助于过度二极管与每路电阻分压采集电路连接的过压保护电路，所述过压保护电路包括由VCC依次串联二极管D1、二极管D2、电阻R3至GND，由VCC经串联电阻R4至三极管TR1的发射极，三极管TR1的集电极接GND、基极接至二极管D2的阴极；所述过度二极管连接到三极管TR1的发射极。/n

【技术特征摘要】
1.一种芯片IO接口的保护电路，包括与芯片IO引脚连接的多路电阻分压采集电路，其特征在于：所述保护电路中还包括借助于过度二极管与每路电阻分压采集电路连接的过压保护电路，所述过压保护电路包括由VCC依次串联二极管D1、二极管D2、电阻R3至GND，由VCC经串联电阻R4至三极管...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩晓明，
申请(专利权)人：石家庄开发区天远科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河北;13