器件輸入保護(hù)電路制造技術(shù)

一種用于保護(hù)輸入電路的部件的輸入保護(hù)電路。該輸入保護(hù)電路包括可復(fù)位熔絲，所述可復(fù)位熔絲充當(dāng)電流限制集成電路以維持最大電流，使得該電路能夠在具有較小電流的正常操作范圍中運(yùn)轉(zhuǎn)。齊納二極管能夠測量電路的電壓并且控制金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）以避免模擬信號(hào)輸入的影響。如果電壓輸入小于齊納二極管擊穿電壓，則MOSFET斷開。如果電壓輸入高于齊納二極管擊穿電壓，則齊納二極管擊穿，電流經(jīng)由MOSFET直接流到地。如果電流高于可復(fù)位熔絲跳閘電流，則可復(fù)位熔絲將關(guān)斷，直到可復(fù)位熔絲被復(fù)位為止。在可復(fù)位熔絲被復(fù)位之后保護(hù)電路重啟。

Device input protection circuit

Input protection circuit for protecting components of input circuit. The input protection circuit includes a reset fuse which acts as a current limiting integrated circuit to maintain maximum current, enabling the circuit to operate in a normal operating range with a small current. The zener diode can measure the voltage of the circuit and control the metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) to avoid the influence of the analog signal input. If the input voltage is less than the breakdown voltage of the zener diode, the MOSFET is switched off. If the voltage input is higher than the zener diode breakdown voltage, the zener diode breakdown, the current flows through the MOSFET directly to the ground. If the current is higher than the reset fuse trip current, the reset fuse will be turned off until the reset fuse is reset. Reset circuit after reset fuse is reset.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
實(shí)施例一般地涉及電路和輸入信號(hào)。實(shí)施例還涉及電源和其它電路，并且涉及保護(hù)電路及部件。
技術(shù)介紹
模擬輸入是通常由傳感器生成并由控制器接收的具有定義范圍的可測量電信號(hào)。模擬輸入能夠以與所測量的屬性有關(guān)的可定義的方式連續(xù)地變化。由某些類型的傳感器所生成的模擬信號(hào)可能需要通過轉(zhuǎn)換到較高水平標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)來調(diào)節(jié)，所述較高水平標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)被以電子方式傳輸?shù)浇邮湛刂破鳌？梢越?jīng)由通常位于控制器處或者與控制器相關(guān)聯(lián)的A/D（模數(shù)）轉(zhuǎn)換器將模擬輸入轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。可以將模擬輸入信號(hào)劃分成三種基本類型的信號(hào)：電壓、電流和電阻。例如，在工業(yè)控制產(chǎn)品中，可能需要非常高的頻率以將模擬電流輸入和模擬電壓輸入用作信號(hào)輸入。這樣的輸入在環(huán)境溫度（例如40℃到75℃）下需要非常高的精確度（例如0.1%）。圖1圖示了常規(guī)的模擬輸入電路100的示例性示意圖，模擬輸入電路100未被提供有保護(hù)電路。在圖1中示出的場景中，作為示例，可以利用電阻器110（例如250歐姆）來將模擬電流輸入電路100接地。電阻器110連接到開關(guān)108，其繼而連接到地。電阻器110還電連接到輸入106和電阻器116。電容器112連接到地并且連接到電阻器116和電阻器118。電容器114連接到地和電阻器118，電阻器118繼而電連接到A/D轉(zhuǎn)換器120。輸出126連接到節(jié)點(diǎn)128，節(jié)點(diǎn)128為來自A/D轉(zhuǎn)換器120的輸出并且繼而又連接到A/D轉(zhuǎn)換器120的負(fù)輸入。與電阻器110相關(guān)聯(lián)的電阻能夠在具有電流輸入（例如4-20mA）情況下導(dǎo)致電壓，而A/D轉(zhuǎn)換器120能夠被用來讀取該電壓。與這樣的模擬電路100相關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵問題在于當(dāng)高功率信號(hào)（例如高達(dá)30V）被錯(cuò)誤地引入到電路100中時(shí)，250歐姆的電阻110可能被損壞，這是因?yàn)殡娮璧淖畲蠊β屎纳⑼ǔＰ∮诶?.6W（P=U*U/R=30*30/250=3.6W）。一般而言，可以利用0.5W的電阻，因?yàn)?.6W的電阻導(dǎo)致非常大的電路封裝，使得其最大電流例如是44.7mA并且電壓例如是11.2V。這樣的模擬電路100不限制電壓和電流輸入信號(hào)并且可能實(shí)際上損壞內(nèi)部電路。基于以上內(nèi)容，認(rèn)為存在對用于通過限制電壓和電流輸入信號(hào)來保護(hù)輸入電路和其它部件（例如電源等）的改進(jìn)的保護(hù)電路的需要，正如將在本文中更詳細(xì)地描述的那樣。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
以下的概述被提供來促進(jìn)對所公開的實(shí)施例特有的創(chuàng)新性特征中的一些的理解，并且不意在全面描述。通過將整個(gè)說明書、權(quán)利要求、附圖和摘要作為一個(gè)整體能夠獲得對本文中所公開的實(shí)施例的各個(gè)方面的全面領(lǐng)會(huì)。因此，所公開的實(shí)施例的一個(gè)方面是提供改進(jìn)的輸入電路。所公開的實(shí)施例的另一方面是提供用于通過限制電壓和/或電流輸入信號(hào)來保護(hù)輸入電路的改進(jìn)的保護(hù)電路。如本文所描述的，現(xiàn)在能夠?qū)崿F(xiàn)上述方面和其它的目的及優(yōu)點(diǎn)。本文中公開了用于保護(hù)輸入電路的部件的輸入保護(hù)電路。該保護(hù)電路一般地可以包括可復(fù)位熔絲（resettable fuse），其充當(dāng)電流限制集成電路或者幫助提供電流限制集成電路以維持最大電流，使得輸入電路在較小電流情況下以正常方式運(yùn)轉(zhuǎn)。可以包括齊納二極管以測量電路的電壓并控制金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）以避免信號(hào)輸入的影響。如果電壓輸入（Vin）小于齊納二極管擊穿電壓，則MOSFET斷開。如果電壓輸入（Vin）高于齊納二極管擊穿電壓，則齊納二極管擊穿，電流經(jīng)由MOSFET直接流到地。如果電流高于可復(fù)位熔絲跳閘電流（例如在23℃時(shí)0.34A），則可復(fù)位熔絲可以關(guān)斷，直到可復(fù)位熔絲被復(fù)位為止。在可復(fù)位熔絲被復(fù)位之后保護(hù)電路能夠重啟。這樣的保護(hù)電路能夠限制輸入電路的電壓輸入和電流輸入并且保護(hù)內(nèi)部電路部件不受損壞。附圖說明附圖進(jìn)一步圖示了本專利技術(shù)并且與本專利技術(shù)的詳細(xì)描述一起服務(wù)于解釋本專利技術(shù)的原理，附圖中，在不同的視圖中由始至終相似的附圖標(biāo)記指的是相同的或功能上類似的元件，并且所述附圖被并入并且形成說明書的部分。圖1圖示了常規(guī)輸入電路圖的示意圖；圖2圖示了根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的具有電連接到保護(hù)電路以限制電壓和電流輸入的輸入電路的器件電路的示意圖；圖3圖示了根據(jù)實(shí)施例的齊納二極管的電流-電壓特性圖；圖4圖示了根據(jù)實(shí)施例的MOSFET的電流-電壓特性圖；以及圖5圖示了根據(jù)可替換的實(shí)施例的具有輸入功率保護(hù)器件的器件電路。具體實(shí)施方式在這些非限制性示例中所討論的特定值和配置可以變化，并且僅僅被引用來說明至少一個(gè)實(shí)施例且不意在限制其范圍。現(xiàn)在將在下文中參照附圖更加全面地描述實(shí)施例，附圖中示出了本專利技術(shù)的說明性實(shí)施例。本文中所公開的實(shí)施例可以以許多不同的形式體現(xiàn)并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為限于本文中所陳述的實(shí)施例；而是，提供這些實(shí)施例來使得本公開內(nèi)容將是全面而完整的，并且將本專利技術(shù)的范圍完全地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。相似的附圖標(biāo)記由始至終指代相似的元件。正如本文中所使用的，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)聯(lián)列出的項(xiàng)目中的一個(gè)或多個(gè)的任何和全部組合。本文中所使用的術(shù)語僅僅是出于描述特定實(shí)施例的目的，并且不意在限制本專利技術(shù)。正如本文中所使用的，單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“該”也意在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另有明確指示。將進(jìn)一步理解的是，當(dāng)在本說明書中使用時(shí)，術(shù)語“包括”指定所陳述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其群組的存在或附加。圖2圖示了根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的器件電路202的示意圖，器件電路202包括電連接到保護(hù)電路200以限制電壓和電流輸入的輸入電路100。注意，在圖1-4中，相同或相似的塊一般由相同的附圖標(biāo)記指示。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步領(lǐng)會(huì)，在這樣的圖中示出的任何數(shù)字值（例如歐姆、電阻等）僅僅出于說明性目的而提供，并且不視為對所公開的實(shí)施例的限制。電連接到輸入電路100的保護(hù)電路200一般地包括輸入208（其與圖1中所示的輸入106類似），所述輸入208電連接到聚合物正溫度系數(shù)器件和/或可復(fù)位熔絲210，聚合物正溫度系數(shù)器件和/或可復(fù)位熔絲210繼而電連接到齊納二極管220，所述齊納二極管220繼而連接到電阻器222。熔絲210繼而連接到晶體管230（例如MOSFET），所述晶體管230繼而連接到地和電阻器222。電阻器222也連接到地。齊納二極管220、MOSFET 230和熔絲210連接到電阻器110和116。從這點(diǎn)來說，剩余的電路部件類似于圖1中所示的那些。保護(hù)電路200通過防止最大電流和電壓大于功能電阻（或定義的電阻）來保護(hù)與電阻器110相關(guān)聯(lián)的電阻不損壞該電路。保護(hù)電路200可以包括促進(jìn)對電路100的其它部件的保護(hù)的合適的電路系統(tǒng)和/或其它電氣部件（例如二極管、晶體管等）。因此，可以領(lǐng)會(huì)的是，在圖2中未示出的附加電氣部件可以添加到電路100/200，這取決于設(shè)計(jì)的考慮。保護(hù)電路200防止相對高幅度的信號(hào)（例如電壓信號(hào)、電流信號(hào)等）被提供到可能被這樣的信號(hào)所損壞的下游部件（例如模數(shù)轉(zhuǎn)換器120）。保護(hù)電路200因此一般地包括聚合物正溫度系數(shù)器件和/或可復(fù)位熔絲210來作為電流限制IC。聚合物正溫度系數(shù)器件（PPTC，通常稱為可復(fù)位熔絲、聚合物熔絲（polyfuse）或聚合物開關(guān)（polyswitch））是無源電子部件，其能夠被采用來保護(hù)不受電子電路中的過電流本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種輸入保護(hù)電路，包括：可復(fù)位熔絲，所述可復(fù)位熔絲充當(dāng)電流限制集成電路以維持最大電流，使得所述電流限制集成電路在具有較小電流的正常范圍中運(yùn)轉(zhuǎn)；以及齊納二極管，其測量輸入電路電壓并且控制金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管以避免信號(hào)輸入的影響并且由此限制與所述輸入電路相關(guān)聯(lián)的電壓輸入和電流輸入，同時(shí)保護(hù)所述輸入電路的部件不受損壞。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2014.04.30 US 14/2656001.一種輸入保護(hù)電路，包括：可復(fù)位熔絲，所述可復(fù)位熔絲充當(dāng)電流限制集成電路以維持最大電流，使得所述電流限制集成電路在具有較小電流的正常范圍中運(yùn)轉(zhuǎn)；以及齊納二極管，其測量輸入電路電壓并且控制金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管以避免信號(hào)輸入的影響并且由此限制與所述輸入電路相關(guān)聯(lián)的電壓輸入和電流輸入，同時(shí)保護(hù)所述輸入電路的部件不受損壞。2.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述齊納二極管包括低漏電流齊納二極管。3.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管包括低漏電流金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。4.如權(quán)利要求1所述的電路，其中如果電壓輸入小于齊納二極管擊穿電壓，則所述金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管斷開。5.如權(quán)利要求1所述的電路，其中如果所述電壓輸入大于所述齊納二極管擊穿電壓，則所述齊納二極管擊穿，電流通過所述金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管直接流到地。6.如權(quán)利要求1所述的電路，其中如果所述電流大于與所述可復(fù)位熔絲相關(guān)聯(lián)的可復(fù)位熔絲跳閘電流，則所述可復(fù)位熔絲被自動(dòng)地關(guān)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄧石梅，呂杰，
申請(專利權(quán))人：霍尼韋爾國際公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US