專(zhuān)利名稱(chēng)：切換電路板及其保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電路板自動(dòng)測(cè)量?jī)x器制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種切換電路板及其保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
在電子信息產(chǎn)品的組裝電路板(PCBA)制造過(guò)程中，越來(lái)越多的采用組裝電路板在線測(cè)試系統(tǒng)(In-Circuit Test System)來(lái)快速檢測(cè)故障元器件或組裝缺陷。在這種專(zhuān)用檢測(cè)設(shè)備中，切換電路板是一個(gè)重要部件，它連接于待測(cè)板與檢測(cè)信號(hào)源及測(cè)量控制電路之間，起到切換測(cè)試通道的作用。傳統(tǒng)的半導(dǎo)體模擬開(kāi)關(guān)切換電路板，其保護(hù)線路采用集成了晶閘管(SCR)陣列的 IC，這種結(jié)構(gòu)放電速度慢，故靜電不能及時(shí)充分泄放，且本身耐受電流電壓低，易受浪涌大電流沖擊而損壞，從而致使保護(hù)線路失效、半導(dǎo)體模擬開(kāi)關(guān)IC燒毀。另外，集成了晶閘管陣列的IC成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種切換電路板及其保護(hù)方法，其放電速度快， 能夠及時(shí)充分泄放靜電，不易受浪涌大電流沖擊而損壞，避免半導(dǎo)體模擬開(kāi)關(guān)IC被燒毀， 此外，本發(fā)明還具有成本低的特點(diǎn)。( 二 )技術(shù)方案為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種切換電路板，包括保護(hù)電路、控制電路和半導(dǎo)體模擬開(kāi)關(guān)IC陣列；所述控制電路用于對(duì)所述保護(hù)電路中的繼電器開(kāi)關(guān)，所述保護(hù)電路與半導(dǎo)體模擬開(kāi)關(guān)IC陣列相互連通；所述保護(hù)電路包括一組與測(cè)試通道對(duì)應(yīng)連接的正向放電單元和反向放電單元，所述正向放電單元包括相連接的正向開(kāi)關(guān)二極管和正向放電二極管，所述反向放電單元包括相連接的反向開(kāi)關(guān)二極管和反向放電二極管；所述正向放電二極管的正極和反向放電二極管的負(fù)極均接地，所述正向放電二極管和反向放電二極管為瞬態(tài)電壓抑制二級(jí)管。優(yōu)選地，所述切換電路板還包括繼電器放電保護(hù)陣列，所述繼電器放電保護(hù)陣列包括一組與待測(cè)組裝電路板連接的電路通道相連接的繼電器開(kāi)關(guān)，所述繼電器開(kāi)關(guān)在控制電路控制下與所述測(cè)試通道或放電電阻R連接，所述放電電阻接地。 優(yōu)選地，所述切換電路板還包括通過(guò)繼電器開(kāi)關(guān)與所述正向開(kāi)關(guān)二極管和反向開(kāi)關(guān)二極管分別連接的電壓源或者低阻值電阻，所述低阻值電阻接地。優(yōu)選地，所述保護(hù)電路包括繼電器開(kāi)關(guān)K1、K2、K3和Κ4，其中，Κ2、Κ4接地，Κ1、Κ3 連接電壓源。優(yōu)選地，所述R的阻值為1 100歐姆。優(yōu)選地，所述電壓源V+為5 15V，V-為-10 0V。
一種前述切換電路板的保護(hù)方法，包括以下步驟A 控制電路對(duì)保護(hù)電路中的繼電器開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制；B:待測(cè)電路板上的靜電或電荷形成的電流通過(guò)測(cè)試通道使正向開(kāi)關(guān)二極管或反向開(kāi)關(guān)二極管導(dǎo)通；C:正向放電單元和反向放電單元中，與所述正向開(kāi)關(guān)二極管或反向開(kāi)關(guān)二極管對(duì)應(yīng)的正向放電二極管或反向放電二極管放電，迅速使電壓穩(wěn)定在預(yù)定的鉗位電壓。優(yōu)選地，所述方法還包括使繼電器放電保護(hù)陣列中的繼電器開(kāi)關(guān)接地。優(yōu)選地，所述步驟A，進(jìn)一步包括測(cè)試之前、測(cè)試之后或測(cè)試間歇，控制電路使K2、K4導(dǎo)通，Κ1、Κ3斷開(kāi)；測(cè)試進(jìn)行時(shí)，控制電路使Κ4、Κ2斷開(kāi)，Κ3、Κ1導(dǎo)通。(三)有益效果本發(fā)明中所采用的二極管陣列保護(hù)電路通過(guò)多個(gè)二極管或者繼電器開(kāi)關(guān)共享連接瞬態(tài)電壓抑制二級(jí)管，充分利用了瞬態(tài)電壓抑制二級(jí)管響應(yīng)時(shí)間極快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差小、鉗位電壓較易控制、無(wú)損壞極限、體積小的優(yōu)點(diǎn)，保證不同測(cè)試通道在放電時(shí)會(huì)經(jīng)過(guò)低阻值電阻共同接地放電保護(hù)，而在測(cè)試進(jìn)行時(shí)則相互絕緣且可被極速限制在預(yù)定的安全電壓，從而有效地保護(hù)半導(dǎo)體模擬開(kāi)關(guān)IC陣列等電子線路，免受各種浪涌脈沖的損壞。又因二極管陣列保護(hù)電路本身具有耐大電流高電壓而不易損壞的特點(diǎn)，且可選用成本低、體積小的片式元件。所以本發(fā)明可更好的克服浪涌脈沖的損壞，是一種具有更高速放電保護(hù)的、更低成本的、更高壽命的切換電路板。在測(cè)量時(shí)，由于待測(cè)板的靜電或殘余電荷得到更快速充分泄放，故亦可提高測(cè)量的穩(wěn)定性和檢測(cè)效率。


圖1為本發(fā)明所述切換電路板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例中所述切換電路板的保護(hù)方法流程圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中所述切換電路板的電路結(jié)構(gòu)框圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例中所述取消電路中的機(jī)械繼電器的切換電路板電路結(jié)構(gòu)框圖；圖5為本發(fā)明所述切換電路板中保護(hù)電路的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。如圖1所示，本發(fā)明所述的切換電路板，包括保護(hù)電路、控制電路和半導(dǎo)體模擬開(kāi)關(guān)IC陣列；所述控制電路用于對(duì)所述保護(hù)電路中的繼電器開(kāi)關(guān)，所述保護(hù)電路與半導(dǎo)體模擬開(kāi)關(guān)IC陣列相互連通；所述保護(hù)電路包括繼電器開(kāi)關(guān)Κ1、Κ2、Κ3和Κ4，其中，Κ2、Κ4接地，Κ1、Κ3連接電壓源；所述保護(hù)電路包括一組與測(cè)試通道對(duì)應(yīng)連接的正向放電單元和反向放電單元，所述正向放電單元包括相連接的正向開(kāi)關(guān)二極管和正向放電二極管，所述反向放電單元包括相連接的反向開(kāi)關(guān)二極管和反向放電二極管；所述正向放電二極管的正極和反向放電二極管的負(fù)極分別接地，所述正向放電二極管和反向放電二極管為瞬態(tài)電壓抑制二級(jí)管。所述正向開(kāi)關(guān)二極管和反向開(kāi)關(guān)二極管與電壓源或者低阻值電阻通過(guò)繼電器開(kāi)關(guān)連接，所述低阻值電阻接地。優(yōu)選地，還包括繼電器放電保護(hù)陣列，所述繼電器放電保護(hù)陣列包括一組與待測(cè)組裝電路板連接的電路通道相連接的繼電器，所述繼電器在控制電路控制下與所述測(cè)試通道或放電電阻R連接，所述放電電阻接地。R的阻值為1 100歐姆。如圖2所示，本發(fā)明所述的切換電路板的保護(hù)方法，包括以下步驟A 控制電路對(duì)保護(hù)電路中的繼電器開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制；本步驟中，測(cè)試之前、測(cè)試之后或測(cè)試間歇，控制電路使K2、K4導(dǎo)通，Κ1、Κ3斷開(kāi)；測(cè)試進(jìn)行時(shí)，控制電路使Κ4、Κ2斷開(kāi)，Κ3、Κ1導(dǎo)通。B:待測(cè)電路板上的靜電或電荷形成的電流通過(guò)測(cè)試通道使正向開(kāi)關(guān)二極管或反向開(kāi)關(guān)二極管導(dǎo)通；C:正向放電單元和反向放電單元中，與所述正向開(kāi)關(guān)二極管或反向開(kāi)關(guān)二極管對(duì)應(yīng)的正向放電二極管或反向放電二極管放電，迅速使電壓穩(wěn)定在預(yù)定的鉗位電壓。優(yōu)選地，所述方法還包括使繼電器放電保護(hù)陣列中的繼電器開(kāi)關(guān)接地。如圖3所示，在這種測(cè)量?jī)x器中，以切換電路板(101或102)實(shí)現(xiàn)信號(hào)源及測(cè)量控制電路12與待測(cè)的組裝電路板11的電路連接。然而待測(cè)的組裝電路板11在制造過(guò)程中可能帶有靜電或殘余的電荷，特別是當(dāng)組裝電路板經(jīng)過(guò)上電的功能測(cè)試后，其上的儲(chǔ)能元件如電容或電感，尤其是大的電容儲(chǔ)存有大量靜態(tài)的電荷。在進(jìn)行測(cè)試接觸連接時(shí)，有必要對(duì)待測(cè)的組裝電路板11作放電保護(hù)， 以減少甚至避免損壞切換電路板(101或102)上半導(dǎo)體模擬開(kāi)關(guān)IC陣列M中的IC。如圖3和圖5所示，Si、S2. . . Sn(n為自然數(shù))是與待測(cè)的組裝電路板11連接的電路通道，在測(cè)試前，由控制電路21控制所有的繼電器RL1、RL2. . . RLn,切換連接到R1、 R2. ..foi，而Rl、R2. . . Rn的電阻值為1 lOOohm，且與GND (地)連接，可實(shí)現(xiàn)在測(cè)試前的大電流放電，放電持續(xù)時(shí)間可為數(shù)十毫秒 數(shù)十秒。之后，由控制電路21控制所有機(jī)械繼電器RLl、RL2. . . RLn切換連接到SNl、SN2. . . SNn。此處，也可以取消電路中的機(jī)械繼電器 RL1、RL2. · · RLn,使 Si、S2. · · Sn(n 為自然數(shù))與 SNU SN2. · · SNn 直接連接(如圖 4)?？刂齐娐纺K，由PLD等組成，其功能是接受測(cè)量控制電路的指令訊號(hào)，自動(dòng)控制各機(jī)械繼電器開(kāi)關(guān)、光耦合繼電器開(kāi)關(guān)、半導(dǎo)體模擬開(kāi)關(guān)IC的動(dòng)作。在測(cè)試之前放電、測(cè)試之后放電或測(cè)試間歇放電由控制電路21控制/DISCHARGE 為低電平而控制/TEST為高電平，即此時(shí)K2、K4導(dǎo)通而K1、K3斷開(kāi)。假設(shè)二極管的正向?qū)▔航禐閂F(例如，硅二極管的VF約為0. 6 0. 8V)，則通道Sm上的正、負(fù)的浪涌電壓分別經(jīng)由DA1、DB1被放電后降至在-VF +VF之間。SN2. . . SNn同理可被放電后降至在-VF +VF之間。在測(cè)試進(jìn)行時(shí)的鉗位保護(hù)由控制電路21控制/DISCHARGE為高電平而控制/ TEST為低電平，即此時(shí)K4、K2斷開(kāi)而K3、Kl導(dǎo)通。設(shè)Vl = (V-)-VF, V2 = (V+)+VF，則通道Sm上的正、負(fù)電壓分別經(jīng)由DAI、DBl被限制在Vl V2之間。SN2. . . SNn同理可被限制在發(fā)Vl V2之間。D108可采用瞬態(tài)電壓抑制(TVS) 二極管WS10P6SMB，而D109可采用瞬態(tài)電壓抑制(TVS) 二極管WS5.0P6SMB。TVS的響應(yīng)時(shí)間可達(dá)pS (10_12秒)量級(jí)。假設(shè)半導(dǎo)體模擬開(kāi)關(guān) IC陣列M中的IC的最小可承受電壓為VEE，而最大可承受電壓為VDD。以下僅就Sm通道進(jìn)行詳述，其它通道SN2. .. SNn同理。在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中，若sm通道中有來(lái)自待測(cè)的組裝電路板上的高電壓靜電或殘余電荷，則在正電壓瞬態(tài)峰值脈沖電流作用下，DAl呈正向?qū)顟B(tài)，瞬態(tài)電壓抑制二級(jí)管 D108的兩極間即會(huì)以10_12秒量級(jí)的速度，由高阻抗變?yōu)榈妥杩?，可吸收?lái)自測(cè)試通道sm 上高達(dá)數(shù)百瓦以上的浪涌功率，使兩極間的電壓鉗位于預(yù)定的最大鉗位電壓以下，從而使得測(cè)試通道Sm與GND之間的正電壓極速降下來(lái)。同理，在負(fù)電壓瞬態(tài)峰值脈沖電流作用下，DBl呈正向?qū)顟B(tài)，瞬態(tài)電壓抑制二級(jí)管D109的兩極間亦會(huì)以10_12秒量級(jí)的速度，由高阻抗變?yōu)榈妥杩?，可吸收?lái)自測(cè)試通道 Sm上高達(dá)數(shù)百瓦以上的浪涌功率，使兩極間的電壓鉗位于預(yù)定的最大鉗位電壓以下。從而使得測(cè)試通道Sm與GND之間的負(fù)電壓極速降下來(lái)。通常二極管的正向?qū)〞r(shí)間忽略不計(jì)，所以在測(cè)試通道sm上過(guò)高的對(duì)地正電壓或是過(guò)高的對(duì)地負(fù)電壓，皆可通過(guò)瞬態(tài)電壓抑制二級(jí)管，以幾乎為10_12秒量級(jí)的速度極速鉗位于預(yù)定的低電壓水平。這樣就有效地保護(hù)附近電子線路中的元器件如Kl、K2、K3、K4與電源V+、V-以及半導(dǎo)體模擬開(kāi)關(guān)IC陣列M中的IC等，免受各種浪涌脈沖的損壞。如前面所述，在測(cè)試進(jìn)行時(shí)，K4、K2斷開(kāi)而K3、Kl導(dǎo)通，通道Sm上的正、負(fù)浪涌電壓通過(guò)分別通過(guò)DAl與D108、DB1與D109，極速鉗位于預(yù)定的低電壓水平，并且分別經(jīng)由 K3、Kl被限制在Vl V2之間。其中，Vl = (V-)-VF，V2 = (V+)+VF，這樣，只要設(shè)計(jì)使得 (V-)彡VEE+VF，(V+)彡VDD-VF,即可確保半導(dǎo)體模擬開(kāi)關(guān)IC陣列M中的IC不會(huì)因過(guò)電壓而損壞。另外，在測(cè)試時(shí)，K3、Kl導(dǎo)通，即電源V+與V-亦可分別經(jīng)由D108與D109極速鉗位于預(yù)定的正常電壓水平，從而也保護(hù)到使用電源V+與V-的其它電路(例如半導(dǎo)體模擬開(kāi)關(guān)IC可用其供電)免受浪涌高電壓的沖擊損壞。綜上所述，本發(fā)明中所采用的二極管保護(hù)陣列保護(hù)電路通過(guò)眾多二極管或者光耦合繼電器開(kāi)關(guān)共享連接瞬態(tài)電壓抑制二級(jí)管，可充分利用瞬態(tài)電壓抑制二級(jí)管具有響應(yīng)時(shí)間極快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差小、鉗位電壓較易控制、無(wú)損壞極限、體積小等優(yōu)點(diǎn)。保證不同測(cè)試通道在放電時(shí)會(huì)經(jīng)過(guò)小電阻R113或R114共同接地放電保護(hù)，而在測(cè)試進(jìn)行時(shí)則相互絕緣且可被極速限制在Vl V2之間的安全電壓水平，從而有效地保護(hù)半導(dǎo)體模擬開(kāi)關(guān)IC陣列等電子線路，免受各種浪涌脈沖的損壞。又因二極管陣列保護(hù)電路本身具有耐大電流高電壓而不易損壞的特點(diǎn)，且可選用成本低、體積小的片式元件。所以本發(fā)明可更好的克服浪涌脈沖的損壞，是一種具有更高速放電保護(hù)的、更低成本的、更高壽命的切換電路板。在測(cè)量時(shí)，由于待測(cè)板的靜電或殘余電荷得到更快速充分泄放，故亦可提高測(cè)量的穩(wěn)定性和檢測(cè)效率。以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種切換電路板，其特征在于，包括保護(hù)電路、控制電路和半導(dǎo)體模擬開(kāi)關(guān)IC陣列；所述控制電路用于對(duì)所述保護(hù)電路中的繼電器開(kāi)關(guān)，所述保護(hù)電路與半導(dǎo)體模擬開(kāi)關(guān) IC陣列相互連通；所述保護(hù)電路包括一組與測(cè)試通道對(duì)應(yīng)連接的正向放電單元和反向放電單元，所述正向放電單元包括相連接的正向開(kāi)關(guān)二極管和正向放電二極管，所述反向放電單元包括相連接的反向開(kāi)關(guān)二極管和反向放電二極管；所述正向放電二極管的正極和反向放電二極管的負(fù)極均接地，所述正向放電二極管和反向放電二極管為瞬態(tài)電壓抑制二級(jí)管。
2.如權(quán)利要求1所述的切換電路板，其特征在于，還包括繼電器放電保護(hù)陣列，所述繼電器放電保護(hù)陣列包括一組與待測(cè)組裝電路板連接的電路通道相連接的繼電器開(kāi)關(guān)，所述繼電器開(kāi)關(guān)在控制電路控制下與所述測(cè)試通道或放電電阻R連接，所述放電電阻接地。
3.如權(quán)利要求1所述的切換電路板，其特征在于，還包括通過(guò)繼電器開(kāi)關(guān)與所述正向開(kāi)關(guān)二極管和反向開(kāi)關(guān)二極管分別連接的電壓源或者低阻值電阻，所述低阻值電阻接地。
4.如權(quán)利要求1所述的切換電路板，其特征在于，所述保護(hù)電路包括繼電器開(kāi)關(guān)K1、 K2、K3和Κ4，其中，Κ2、Κ4接地，Κ1、Κ3連接電壓源。
5.如權(quán)利要求1所述的切換電路板，其特征在于，所述R的阻值為1 100歐姆。
6.如權(quán)利要求1所述的切換電路板，其特征在于，所述電壓源V+為5 15V， V-為-10 0V。
7.—種權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述切換電路板的保護(hù)方法，其特征在于，包括以下步驟A 控制電路對(duì)保護(hù)電路中的繼電器開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制；B:待測(cè)電路板上的靜電或電荷形成的電流通過(guò)測(cè)試通道使正向開(kāi)關(guān)二極管或反向開(kāi)關(guān)二極管導(dǎo)通；C:正向放電單元和反向放電單元中，與所述正向開(kāi)關(guān)二極管或反向開(kāi)關(guān)二極管對(duì)應(yīng)的正向放電二極管或反向放電二極管放電，迅速使電壓穩(wěn)定在預(yù)定的鉗位電壓。
8.如權(quán)利要求7所述的切換電路板的保護(hù)方法，其特征在于，還包括使繼電器放電保護(hù)陣列中的繼電器開(kāi)關(guān)接地。
9.如權(quán)利要求7所述的切換電路板的保護(hù)方法，其特征在于，所述步驟Α，進(jìn)一步包括測(cè)試之前、測(cè)試之后或測(cè)試間歇，控制電路使Κ2、Κ4導(dǎo)通，Κ1、Κ3斷開(kāi)； 測(cè)試進(jìn)行時(shí)，控制電路使Κ4、Κ2斷開(kāi)，Κ3、Κ1導(dǎo)通。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種切換電路板及其保護(hù)方法，涉及電路板自動(dòng)測(cè)量?jī)x器制造技術(shù)領(lǐng)域，所述切換電路板包括保護(hù)電路、控制電路和半導(dǎo)體模擬開(kāi)關(guān)IC陣列；所述控制電路用于對(duì)保護(hù)電路和半導(dǎo)體模擬開(kāi)關(guān)IC陣列進(jìn)行控制，所述保護(hù)電路與半導(dǎo)體模擬開(kāi)關(guān)IC陣列相連通；所述保護(hù)電路包括一組與測(cè)試通道對(duì)應(yīng)連接的正向放電單元和反向放電單元，所述正向放電單元包括相連接的正向開(kāi)關(guān)二極管和正向放電二極管，反向放電單元包括相連接的反向開(kāi)關(guān)二極管和反向放電二極管；所述正向放電二極管的正極和反向放電二極管的負(fù)極均接地，所述正向放電二極管和反向放電二極管為瞬態(tài)電壓抑制二級(jí)管；本發(fā)明放電速度快，能及時(shí)充分泄放靜電，不易受浪涌大電流沖擊而損壞。
文檔編號(hào)H02H9/02GK102280870SQ201110202010
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者程世忠 申請(qǐng)人:蘇州瑩琦電子科技有限公司