一種測(cè)試設(shè)備保護(hù)電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種測(cè)試設(shè)備保護(hù)電路，以解決當(dāng)前測(cè)試設(shè)備和被測(cè)試設(shè)備缺乏有效的保護(hù)措施等技術(shù)問(wèn)題。該測(cè)試設(shè)備保護(hù)電路包括管理和控制電路、熱插拔保護(hù)電路以及ID號(hào)采集電路；設(shè)備供電電源經(jīng)所述熱插拔保護(hù)電路與適配器連接，或者在沒(méi)有設(shè)置適配器的情況下經(jīng)所述熱插拔保護(hù)電路直接與被測(cè)模塊連接；所述管理和控制電路包括箝位電路、比較電路、譯碼電路、門(mén)電路組合、觸發(fā)電路和計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)電路；計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)電路的輸出端分出多路信號(hào)分別作為相應(yīng)的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)、反饋保護(hù)信號(hào)以及驅(qū)動(dòng)器/緩沖器/隔離器控制信號(hào)。本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)屏蔽極端工作條件對(duì)測(cè)試設(shè)備的不良影響，使測(cè)試設(shè)備能夠更好地承受這些極端條件。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種測(cè)試設(shè)備保護(hù)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測(cè)試設(shè)備保護(hù)電路,用于自動(dòng)測(cè)試設(shè)備(ATE, Automatic TestEquipment)或其它測(cè)試設(shè)備工作過(guò)程中對(duì)設(shè)備自身、適配器(TUA, Test Unit Adapter>ITA, Interface Test Adapter)和被測(cè)模塊(UUT, Unit Under Test)進(jìn)行保護(hù)。
【背景技術(shù)】
[0002]測(cè)試設(shè)備是批量生產(chǎn)線的核心組成部分，其價(jià)格一般較昂貴。在測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)設(shè)備和UUT的保護(hù)常常被忽視。目前大多數(shù)測(cè)試設(shè)備在工作過(guò)程中僅僅能進(jìn)行簡(jiǎn)單的過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)，有些甚至完全沒(méi)有保護(hù)。但是現(xiàn)代的測(cè)試設(shè)備經(jīng)常需要面對(duì)惡劣條件的挑戰(zhàn)，這些惡劣的條件往往來(lái)源于用戶(hù)、UUT以及外界環(huán)境。測(cè)試設(shè)備經(jīng)常會(huì)工作在過(guò)壓、過(guò)流及高溫條件下。許多外部因素都經(jīng)常使這些極端情況發(fā)生。比如，電流異常(包括操作人員帶電拔插引起的浪涌電流、器件損壞或線路問(wèn)題引起的過(guò)流等)、供電差錯(cuò)(包括電源異常、模塊插錯(cuò)導(dǎo)致電源接入總線、器件損壞等)、高溫(設(shè)備超過(guò)正常工作溫度范圍)等。更為不幸地是，在各種測(cè)試設(shè)備實(shí)際使用時(shí)，測(cè)試設(shè)備經(jīng)常會(huì)去測(cè)試一個(gè)已經(jīng)損壞的UUT。目前通常的情況是，在測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)設(shè)備和UUT的保護(hù)是低效和片面的，對(duì)各種極端工作條件下的設(shè)備防護(hù)并無(wú)有效的綜合解決措施。
[0003]設(shè)計(jì)測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，若考慮到設(shè)備工作在極端條件下的可能性，則可以有效地增加測(cè)試設(shè)備的平均無(wú)故障時(shí)間(MTTF)。本發(fā)明涉及的一種測(cè)試設(shè)備保護(hù)電路可使測(cè)試設(shè)備能夠更好地承受這些極端條件，從而提高測(cè)試設(shè)備的長(zhǎng)期可靠性。
[0004]在測(cè)試領(lǐng)域中，各種測(cè)試設(shè)備實(shí)際使用時(shí)，經(jīng)常會(huì)工作在電壓/電流異常、工作人員錯(cuò)誤操作、高溫等極端條件下，造成設(shè)備和UUT損傷的情況時(shí)有發(fā)生。目前通常的情況是，在測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)設(shè)備和UUT的保護(hù)是低效和片面的，對(duì)各種極端工作條件下的設(shè)備防護(hù)并無(wú)有效的綜合解決措施。
[0005]現(xiàn)代測(cè)試設(shè)備為了盡量降低成本，強(qiáng)調(diào)通用性。如圖6所示，現(xiàn)代化的測(cè)試系統(tǒng)一般包含3個(gè)主要部分:測(cè)試設(shè)備自身、適配器(TUA, Test Unit Adapter、ITA, InterfaceTest Adapter)和被測(cè)模塊(UUT,Unit Under Test)。適配器中可以設(shè)置UUT保護(hù)電路(參見(jiàn)中國(guó)專(zhuān)利ZL200910254541.6的方案)。在設(shè)備自身資源滿(mǎn)足要求的情況下，這種方式可以讓一臺(tái)測(cè)試設(shè)備通過(guò)更換不同的適配器和測(cè)試程序，滿(mǎn)足多種不同被測(cè)件的測(cè)試需求。例如，如果設(shè)備自身資源滿(mǎn)足新UUT的測(cè)試需求，就不必再購(gòu)買(mǎi)新的設(shè)備，只需要根據(jù)新的需求設(shè)計(jì)新的適配器，修改相應(yīng)軟件，就可以測(cè)試新的UUT 了。這樣就大大降低了測(cè)試的成本。
[0006]也有測(cè)試系統(tǒng)中只包含測(cè)試設(shè)備和被測(cè)模塊，沒(méi)有適配器的情況。在一些專(zhuān)用測(cè)試設(shè)備里，其測(cè)試設(shè)備只有一種被測(cè)件(或少量幾種被測(cè)件)，測(cè)試設(shè)備通過(guò)電氣接口直接和被測(cè)模塊連接，所以就不需要適配器了。采用這種方式的測(cè)試系統(tǒng)難以擴(kuò)展和升級(jí)。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明提供一種測(cè)試設(shè)備保護(hù)電路，以解決當(dāng)前測(cè)試設(shè)備和被測(cè)試設(shè)備缺乏有效的保護(hù)措施等技術(shù)問(wèn)題。
[0008]本發(fā)明給出如下基本解決方案:
[0009]一種測(cè)試設(shè)備保護(hù)電路，包括管理和控制電路、熱插拔保護(hù)電路以及ID號(hào)采集電路；設(shè)備供電電源經(jīng)所述熱插拔保護(hù)電路與適配器連接，或者在沒(méi)有設(shè)置適配器的情況下經(jīng)所述熱插拔保護(hù)電路直接與被測(cè)模塊連接；
[0010]所述管理和控制電路包括箝位電路、比較電路、譯碼電路、門(mén)電路組合、觸發(fā)電路和計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)電路；
[0011]所述箝位電路的三個(gè)輸入端分別接設(shè)備供電電源、安全電壓上限信號(hào)和安全電壓下限信號(hào)，這三個(gè)信號(hào)經(jīng)箝位電路處理后接入比較電路，比較電路輸出設(shè)備供電電源分別與安全電壓上限和安全電壓下限信號(hào)的比較結(jié)果；
[0012]所述譯碼電路的輸入端與ID號(hào)采集電路的輸出端連接；
[0013]比較電路的輸出信號(hào)、譯碼電路的輸出信號(hào)、溫度報(bào)警信號(hào)作為三類(lèi)輸入信號(hào)接入所述門(mén)電路組合，門(mén)電路組合的輸出端連接至觸發(fā)電路的輸入端，觸發(fā)電路輸出異步置零信號(hào)至計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)電路的輸入端，使得
[0014]當(dāng)門(mén)電路組合的輸入全部與預(yù)期值相符時(shí)，計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)電路不計(jì)數(shù)；門(mén)電路組合的任意一個(gè)或幾個(gè)輸入與預(yù)期不符時(shí)，觸發(fā)電路激活計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)電路，進(jìn)行計(jì)數(shù)；
[0015]計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)電路的輸出端分出多路信號(hào)分別接至熱插拔保護(hù)電路的門(mén)控輸出端、門(mén)電路組合和/或計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)電路自身的反饋保護(hù)端、以及驅(qū)動(dòng)/緩沖/隔離電路，分別作為相應(yīng)的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)、反饋保護(hù)信號(hào)以及驅(qū)動(dòng)器/緩沖器/隔離器控制信號(hào)，其中反饋保護(hù)信號(hào)接入所述門(mén)電路組合和/或計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)電路自身的反饋保護(hù)端是用于在異常產(chǎn)生后防止頻繁開(kāi)關(guān)電源；
[0016]所述熱插拔保護(hù)電路的門(mén)控輸出端的GATE信號(hào)也接入所述門(mén)電路組合，用于熱插拔保護(hù)電路控制電源開(kāi)關(guān)時(shí)禁止所述管理和控制電路工作，防止沖突狀態(tài)；
[0017]所述測(cè)試設(shè)備保護(hù)電路還設(shè)置有手動(dòng)禁止輸入單元，手動(dòng)禁止輸入單元輸出禁止信號(hào)也接入所述門(mén)電路組合，用于手動(dòng)禁止該測(cè)試設(shè)備保護(hù)電路工作。
[0018]關(guān)于以上所述的箝位電路和比較電路，考慮到設(shè)備供電電源可能提供多種不同伏值的電壓信號(hào)供適配器和被測(cè)模塊使用，如果供電電源只提供一種伏值的輸出信號(hào)，箝位電路和比較電路通常為一路即可，如果供電電源提供多種不同伏值的電源信號(hào)，箝位電路和比較電路相應(yīng)為多路。每一路箝位電路和比較電路的輸入包括設(shè)備供電電源提供的一種電源信號(hào)以及該種電源信號(hào)相應(yīng)的安全電壓上限和安全電壓下限信號(hào)，最終輸出一對(duì)電平信號(hào)。
[0019]基于上述基本解決方案，本發(fā)明還做如下優(yōu)化限定和改進(jìn):
[0020]上述門(mén)電路組合主要由一個(gè)或多個(gè)或門(mén)電路、一個(gè)或非門(mén)電路和一個(gè)與門(mén)電路組成；所述比較電路的輸出信號(hào)、譯碼電路的輸出信號(hào)、以及溫度報(bào)警信號(hào)作為所述或非門(mén)電路的輸入信號(hào)；所述或非門(mén)電路的輸出信號(hào)、計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)電路輸出的反饋保護(hù)信號(hào)(該信號(hào)與門(mén)控輸出的GATE信號(hào)相同)、以及手動(dòng)禁止輸入單元輸出的禁止信號(hào)作為所述與門(mén)電路的輸入信號(hào)，所述與門(mén)電路的輸出信號(hào)接至觸發(fā)電路的輸入端。
[0021]對(duì)于每一種伏值的電源信號(hào)，所述比較電路設(shè)置有一對(duì)比較器，這一對(duì)比較器分別完成設(shè)備供電電源與安全電壓上限、安全電壓下限信號(hào)的比較，這一對(duì)比較器的兩個(gè)輸出作為所述門(mén)電路組合中的或門(mén)的輸入。
[0022]這里提及的可能設(shè)置多個(gè)或門(mén)電路，主要是考慮到對(duì)于多種不同伏值的電源信號(hào)，每一對(duì)比較器(對(duì)應(yīng)一種伏值的電源信號(hào))可以分別接入一個(gè)或門(mén)，這樣多種伏值的電源信號(hào)對(duì)應(yīng)多個(gè)或門(mén)，多個(gè)或門(mén)再分別接入或非門(mén)。當(dāng)然，實(shí)際上也可以所有比較器的輸出(多組對(duì)應(yīng)多種伏值的電源信號(hào))都接入一個(gè)或門(mén)，再形成一個(gè)輸出接入或非門(mén)。
[0023]上述ID號(hào)采集電路包括連接于設(shè)備供電電源VCC與管理和控制電路輸入端之間的上拉電阻，利用上拉電阻設(shè)置離散量信息以識(shí)別各個(gè)適配器或被測(cè)模塊。
[0024]上述上拉電阻的數(shù)目與被測(cè)模塊的數(shù)目相對(duì)應(yīng):若被測(cè)模塊只有一種，則上拉電阻是一個(gè)，該上拉電阻串聯(lián)于設(shè)備供電電源與譯碼電路的輸入端之間；若有多種被測(cè)模塊，則上拉電阻是多個(gè)，多個(gè)上拉電阻分別對(duì)應(yīng)串聯(lián)于設(shè)備供電電源與譯碼電路的多個(gè)輸入端之間。
[0025]上述熱插拔保護(hù)電路是以ADM4210、ADM1170、ADM1171、ADM1172、LTC4218、TPS2300或者UCC2919型號(hào)的熱插拔控制器為核心構(gòu)成的。
[0026]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)是:
[0027]1、本發(fā)明中的管理和控制電路、熱插拔保護(hù)電路以及ID號(hào)采集電路結(jié)合為一個(gè)整體，實(shí)時(shí)屏蔽各種極端工作條件(過(guò)壓、欠壓、電流異常、高溫及人員誤操作)對(duì)測(cè)試設(shè)備(包括測(cè)試設(shè)備自身，以及TUA/ITA和UUT)的不良影響，有效增加了測(cè)試設(shè)備的平均無(wú)故障時(shí)間、提高了測(cè)試設(shè)備使用過(guò)程中的安全性和測(cè)試設(shè)備的可靠性、延長(zhǎng)了測(cè)試設(shè)備的使用壽命。
[0028]2、本發(fā)明電路實(shí)用簡(jiǎn)潔，可靠性較好；整個(gè)電路的實(shí)現(xiàn)成本較低，有較好的經(jīng)濟(jì)性；此外電路實(shí)現(xiàn)方法靈活，既可以采用FPGA、CPLD等可編程邏輯實(shí)現(xiàn)，也可以采用觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器和門(mén)電路等分立元件實(shí)現(xiàn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1是本發(fā)明的測(cè)試設(shè)備保護(hù)電路原理框圖；
[0030]圖2是型號(hào)為ADM4210的熱插拔保護(hù)電路原理圖；
[0031]圖3是型號(hào)為L(zhǎng)TC4218的熱插拔保護(hù)電路原理圖:
[0032]圖4是ID號(hào)采集電路原理圖。
[0033]圖5是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的邏輯原理圖。
[0034]圖6是測(cè)試設(shè)備各組件連接關(guān)系示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]如圖1所示，本發(fā)明的測(cè)試設(shè)備保護(hù)電路包括管理和控制電路、熱插拔保護(hù)電路以及ID號(hào)采集電路；其中熱插拔保護(hù)電路和ID號(hào)采集電路通過(guò)管理和控制電路電連接，由管理和控制電路將各部分電路的功能綜合起來(lái)，形成一個(gè)具有自動(dòng)采集、判斷、處理功能的整體。
[0036]管理和控制電路包括箝位電路、比較電路、譯碼電路、門(mén)電路組合、觸發(fā)電路和計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)電路；所述箝位電路的三個(gè)輸入分別與設(shè)備供電電源、安全電壓上限和安全電壓下限信號(hào)連接，這三個(gè)信號(hào)經(jīng)箝位電路處理后與比較電路連接，比較電路輸出設(shè)備供電電源分別與安全電壓上限和安全電壓下限信號(hào)的比較結(jié)果。所述譯碼電路的輸入與ID號(hào)采集電路連接；所述門(mén)電路組合的一個(gè)輸入與比較電路的輸出連接、一個(gè)輸入與ID號(hào)采集電路連接、另一個(gè)輸入與溫度報(bào)警信號(hào)連接；所述門(mén)電路組合的輸出端作為數(shù)據(jù)輸入與觸發(fā)電路相連；時(shí)鐘信號(hào)同時(shí)輸入所述門(mén)電路組合、觸發(fā)電路和計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)電路；所述觸發(fā)電路的輸出作為異步置零信號(hào)與計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)電路的輸入相連；當(dāng)所述門(mén)電路組合的輸入全部與預(yù)期值相符時(shí)(正常)，計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)電路不計(jì)數(shù)；當(dāng)所述門(mén)電路組合的任意一個(gè)或幾個(gè)輸入與預(yù)期不符時(shí)(異常)，觸發(fā)電路激活計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)電路，開(kāi)始計(jì)數(shù)；當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，所述計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)電路輸出開(kāi)關(guān)控制信號(hào)、驅(qū)動(dòng)器/隔離器控制信號(hào)和反饋保護(hù)信號(hào)；開(kāi)關(guān)控制信號(hào)通過(guò)非門(mén)與熱插拔保護(hù)電路相連，用于控制電源開(kāi)關(guān)；驅(qū)動(dòng)器/隔離器控制信號(hào)用于控制片選(CS, Chip Select)、使能(OE, Output Enable)等信號(hào),可以與各種驅(qū)動(dòng)器、隔離器、繼電器相連，使管理和控制電路除了保護(hù)供電線路之外還可以保護(hù)數(shù)字總線、模擬總線等其它類(lèi)型的信號(hào)線路；反饋保護(hù)信號(hào)回繞接入前述門(mén)電路組合，用于在異常產(chǎn)生后使保護(hù)電路進(jìn)入等待狀態(tài)，防止頻繁開(kāi)關(guān)電源。ID號(hào)采集電路和熱插拔保護(hù)電路通過(guò)管理和控制電路在功能上結(jié)合為一個(gè)整體。熱插拔控制器的柵極門(mén)控輸出GATE信號(hào)接入前述門(mén)電路組合，用于熱插拔控制器控制電源開(kāi)關(guān)時(shí)禁止管理和控制電路，防止沖突狀態(tài)。此外，有一個(gè)手動(dòng)禁止信號(hào)接入門(mén)電路組合，用于在必要時(shí)(維修、排除故障等情況時(shí))禁止該電路工作。
[0037]ID號(hào)采集電路包括連接于設(shè)備供電電源VCC以及管理和控制電路的輸入端的電阻，與管理和控制電路配合實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)防誤安裝，能夠保證適配器、UUT與測(cè)試設(shè)備之間的安全匹配。
[0038]電阻是一個(gè)或多個(gè)，所述電阻的數(shù)目與被測(cè)模塊UUT的數(shù)目相對(duì)應(yīng)；當(dāng)UUT只有一種時(shí)，電阻是一個(gè)，該電阻是串聯(lián)于設(shè)備供電電源和管理和控制電路的輸入端之間；當(dāng)UUT有多種時(shí)，電阻是多個(gè)，所述電阻是并接于設(shè)備供電電源和管理和控制電路與其所對(duì)應(yīng)的輸入端之間。
[0039]熱插拔控制電路是以ADM4210、ADMl 170、ADMl 171、ADMl 172、LTC4218、TPS2300 或者UCC2919等型號(hào)的熱插拔控制器為核心構(gòu)成的，可以實(shí)現(xiàn)UUT和測(cè)試設(shè)備間的安全熱插拔。
[0040]參見(jiàn)圖2，所述熱插拔保護(hù)電路包括型號(hào)是ADM4210的熱插拔控制器、第一分壓電阻R1、第二分壓電阻R2、感應(yīng)電阻R3、第一電阻R4、第二電阻R5、計(jì)時(shí)電容Cl、濾波電容C2、電容C3、負(fù)載濾波電容C4和N溝道功率場(chǎng)效應(yīng)管N-MOSFET ;該熱插拔控制器的供電輸入端Vcc管腳連接設(shè)備供電電源VCC ;該熱插拔控制器的使能及復(fù)位輸入ON管腳通過(guò)第一分壓電阻Rl接地，且通過(guò)第二分壓電阻R2連接VCC ;并且ON管腳通過(guò)電阻Rl與濾波電容C2接地端連接，ON管腳通過(guò)電阻R2與濾波電容C2接VCC端連接，構(gòu)成RC濾波電路；該熱插拔控制器的定時(shí)設(shè)定輸入TIMER管腳通過(guò)計(jì)時(shí)電容Cl接地；該熱插拔控制器的GND管腳接地；該熱插拔控制器的負(fù)載電流感應(yīng)SENSE管腳與功率MOSFET的漏極D端連接，電源Vsys(Vsys既可為UUT和適配器供電，也可根據(jù)需要為測(cè)試設(shè)備中的其他儀器、設(shè)備或子系統(tǒng)供電)與功率MOSFET的源極S端連接，并且SENSE管腳通過(guò)感應(yīng)電阻R3與該熱插拔控制器的供電輸入端VCC管腳連接；該熱插拔控制器的柵極門(mén)控輸出GATE管腳通過(guò)第一電阻R4與N溝道功率場(chǎng)效應(yīng)管N-MOSFET的柵極G端連接，且通過(guò)串聯(lián)的第二電阻R5和電容C3接地；UUT供電電源Vsys通過(guò)負(fù)載濾波電容C4接地。
[0041]參見(jiàn)圖3，所述熱插拔保護(hù)電路包括型號(hào)為L(zhǎng)TC4218的熱插拔控制器、第一電阻R1、第一分壓電阻R2、第二分壓電阻R3、第三分壓電阻R4、感應(yīng)電阻R5、第二電阻R6、第三電阻R7、第四電阻R8、第五電阻R9、第六電阻R10、計(jì)時(shí)電容Cl、電容C2、負(fù)載濾波電容C3、去耦電容C4和N溝道功率場(chǎng)效應(yīng)管N-MOSFET ;熱插拔控制器的型號(hào)是LTC4218，工作電壓
2.9-26.5V ;該熱插拔控制器的供電輸入VDD管腳連接設(shè)備供電電源VCC ;該熱插拔控制器的電源良好指示輸入PG管腳通過(guò)第一電阻Rl連接VCC ;該熱插拔控制器的欠壓比較輸入U(xiǎn)V管腳與過(guò)流指示FLT管腳直接連接，且通過(guò)第一分壓電阻R2連接VCC ;該熱插拔控制器的過(guò)壓比較輸入OV管腳通過(guò)第三分壓電阻R4接地；第二分壓電阻R3串聯(lián)在R2和R4之間；該熱插拔控制器的定時(shí)設(shè)定輸入TIMER管腳通過(guò)計(jì)時(shí)電容Cl接地；該熱插拔控制器的內(nèi)部電壓輸出INTVCC管腳通過(guò)去耦電容C4接地；該熱插拔控制器的GND管腳接地；該熱插拔控制器的電流感應(yīng)正端SENSE+管腳與VCC連接，該熱插拔控制器的電流感應(yīng)負(fù)端SENSE-管腳與功率MOSFET的漏極D端連接，并且感應(yīng)電阻R5串聯(lián)于SENSE+與SENSE-之間；電源Vsys與功率MOSFET的源極S端連接；該熱插拔控制器的源極S連接端SOURCE管腳與功率MOSFET的源極S端連接；該熱插拔控制器的柵極門(mén)控輸出GATE管腳通過(guò)第三電阻R7與N溝道功率場(chǎng)效應(yīng)管N-MOSFET的柵極G端連接，且通過(guò)串聯(lián)的第四電阻R8和電容C2接地；該熱插拔控制器的電流監(jiān)視器輸出IMON管腳通過(guò)第二電阻R6接地；該熱插拔控制器的電流折返和電源良好比較輸入FB管腳通過(guò)第五電阻R9連接UUT供電電源Vsys，并且通過(guò)第六電阻RlO接地；UUT供電電源Vsys通過(guò)負(fù)載濾波電容C3接地。
[0042]熱插拔控制器的型號(hào)不僅限于ADM4210(工作電壓2.7-16.5V)和LTC4218(工作電壓 2.9-26.5V)，還可以是 ADM1170 (工作電壓 1.6-16.5V)、ADM1171 (工作電壓 2.7-16.5V)、ADMl 172 (工作電壓 2.7-16.5V)、TPS2300 (工作電壓 3-13V)或者 UCC2919 (工作電壓 3-8V)等型號(hào)的熱插拔控制器，也可實(shí)現(xiàn)UUT的+3.3V/+5V熱插拔保護(hù)電路。如需隔離和管理多種電壓，可以采用每種電壓分別控制的方式或選用具有多電壓管理功能的熱插拔控制器。熱插拔控制電路具體的連接方式可根據(jù)其需要調(diào)整，還可以用包括計(jì)數(shù)器、比較器和門(mén)電路等分立元件構(gòu)成的電路替換掉熱插拔控制器。
[0043]通常情況下，當(dāng)把帶電的電路板從正在工作的底板拔出時(shí)，電路板上旁路電容將放電，放電電流將通過(guò)電路板上此時(shí)可能形成的低阻通路，產(chǎn)生較大的瞬時(shí)電流，這較大的瞬時(shí)電流稱(chēng)為浪涌。它使底板電源出現(xiàn)瞬時(shí)跌落，從而引發(fā)工作狀態(tài)錯(cuò)誤，更為嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致連接器、電路元件、電路板的金屬連線等部件或器件的損壞。通過(guò)外接一個(gè)N溝道功率場(chǎng)效應(yīng)管(N-MOSFET)和其它外圍元件，配合一定的控制策略即可消除浪涌電流，實(shí)現(xiàn)UUT與測(cè)試設(shè)備間的安全熱插拔。所述外圍元件就是電路中所需的電阻、電容、計(jì)數(shù)器或者比較器等。由于采用分立元件和小規(guī)模集成電路構(gòu)成電路有可靠性低、維護(hù)成本高等缺點(diǎn)，而采用熱插拔控制器實(shí)現(xiàn)則具有體積小、重量輕、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、具有較高的安全性、可靠性和較低的整體成本等優(yōu)點(diǎn)，因此建議選用熱插拔控制器外接電阻、電容電路實(shí)現(xiàn)該UUT保護(hù)裝置的熱插拔保護(hù)電路。
[0044]參見(jiàn)圖4，ID號(hào)采集電路是由使用上拉電阻電路設(shè)置離散量信息以標(biāo)識(shí)不同UUT的電路實(shí)現(xiàn)。包括連接于設(shè)備供電電源VCC上以及管理和控制電路(簡(jiǎn)稱(chēng):管控電路)輸入端的上拉電阻。所述上拉電阻的數(shù)目與被測(cè)模塊UUT的數(shù)目相對(duì)應(yīng)，該電阻可以是一個(gè)也可以是多個(gè)，當(dāng)UUT只有一種時(shí)電阻是一個(gè)，是串接于電源VCC和管控電路的輸入端；當(dāng)UUT有多種時(shí)電阻為多個(gè)，是并接于電源VCC和管控電路其所對(duì)應(yīng)的輸入端。當(dāng)測(cè)試時(shí)，UUT與測(cè)試設(shè)備正確連接后，多個(gè)電阻中的與當(dāng)前被測(cè)模塊所對(duì)應(yīng)的那個(gè)電阻是接地的。
[0045]通常，如果UUT在測(cè)試時(shí)插錯(cuò)槽位，就會(huì)造成UUT與測(cè)試設(shè)備及適配器供電電路不匹配，有可能會(huì)對(duì)UUT和測(cè)試設(shè)備造成損壞。本電路解決方法為，在適配器和UUT上設(shè)計(jì)離散量識(shí)別信號(hào)，即ID號(hào)。ID號(hào)與每種UUT 對(duì)應(yīng)。如被測(cè)模塊a、被測(cè)模塊b、被測(cè)模塊c的離散量ID號(hào)分別是110、101、011。IDO在UUT (被測(cè)模塊a)通過(guò)適配器和測(cè)試設(shè)備正確物理連接后會(huì)與被測(cè)模塊a上的一個(gè)接地管腳相連(同理IDl、ID2在和測(cè)試設(shè)備正確連接后也分別與被測(cè)模塊b、c上的一個(gè)接地管腳相連)，這樣當(dāng)模塊a正確接入時(shí)，IDO、IDUID2的離散量狀態(tài)分別為低、高、高(即ID號(hào)為110)，由此可采集模塊a對(duì)應(yīng)的ID號(hào)(即離散量識(shí)別信息)。在測(cè)試設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，管理和控制電路會(huì)實(shí)時(shí)判定這個(gè)離散量識(shí)別信息，當(dāng)離散量識(shí)別信息讀取有誤時(shí)，管理和控制電路會(huì)實(shí)時(shí)切斷UUT供電，測(cè)試系統(tǒng)也可根據(jù)管理和控制電路提供的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的狀態(tài)轉(zhuǎn)入故障處理程序，從而自動(dòng)防止UUT或TUA/ITA誤選，對(duì)測(cè)試設(shè)備起到保護(hù)作用。
[0046]參見(jiàn)圖5，所述管理和控制電路包括譯碼器、第一撥動(dòng)開(kāi)關(guān)、第一肖特基二極管、第二肖特基二極管、第一比較器、第二比較器、門(mén)電路組合(主要由或門(mén)、或非門(mén)和與門(mén)組成)、第二撥動(dòng)開(kāi)關(guān)、D觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、第一非門(mén)和第二非門(mén)；所述譯碼器的輸入端與ID號(hào)采集電路連接；所述ID號(hào)采集電路的一個(gè)輸入端在UUT和測(cè)試設(shè)備正確連接后會(huì)與UUT上的一個(gè)接地管腳相連；所述譯碼器的3個(gè)輸出端011、101和110分別與第一撥動(dòng)開(kāi)關(guān)的一端一對(duì)一連接；所述撥動(dòng)開(kāi)關(guān)的另一端全部連接在一起，并且與所述或非門(mén)的一個(gè)輸入端連接；所述第一肖特基二極管的陰極連接安全電壓上限參考電平，陽(yáng)極連接設(shè)備供電電源；所述第二肖特基二極管的陰極連接設(shè)備供電電源，陽(yáng)極連接安全電壓下限參考電平；所述第一比較器的正輸入端連接設(shè)備供電電源，負(fù)輸入端連接安全電壓上限電平；所述第二比較器的正輸入端連接安全電壓下限電平，負(fù)輸入端連接設(shè)備供電電源；所述或門(mén)的輸入端分別連接第一比較器和第二比較器的輸出端；所述或門(mén)的輸出端與所述或非門(mén)的另一個(gè)輸入端連接；所述或非門(mén)的輸出端與所述與門(mén)的一個(gè)輸入端連接；所述與門(mén)的另一個(gè)輸入端與所述第二撥動(dòng)開(kāi)關(guān)的其中2個(gè)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)連接，這2個(gè)開(kāi)關(guān)的另一端分別被拉高和拉低；所述與門(mén)的另一個(gè)輸入端與熱插拔控制器的GATE輸出端連接；所述與D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端D管腳相連；所述D觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端C管腳輸入時(shí)鐘脈沖信號(hào)，同時(shí)所述時(shí)鐘脈沖信號(hào)作為計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)輸入端CLK ;所述D觸發(fā)器的預(yù)置輸入PR端拉高；所述D觸發(fā)器的清零輸入CLR端與系統(tǒng)的復(fù)位信號(hào)RESET連接；所述D觸發(fā)器的輸出端Q與計(jì)數(shù)器的異步置零輸入端RST相連；所述計(jì)數(shù)器的置數(shù)輸入PE管腳、賦能輸入(CET和CEP)管腳拉高，預(yù)置輸入PO至P3可拉低或根據(jù)計(jì)時(shí)需要設(shè)置；所述計(jì)數(shù)器的輸出端Q3通過(guò)第一非門(mén)接入熱插拔控制器的GATE管腳，同時(shí)通過(guò)第二非門(mén)回繞接入計(jì)數(shù)器的賦能(CEP或CET)管腳；所述計(jì)數(shù)器的輸出端Q3接入總線驅(qū)動(dòng)器/收發(fā)器作為使能信號(hào)OE ;所述計(jì)數(shù)器的輸出端Q3接入繼電器開(kāi)關(guān)作為開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。該電路建議使用CPLD或FPGA實(shí)現(xiàn)，以提高可靠性。
[0047]參見(jiàn)圖5，ID號(hào)、溫度報(bào)警信號(hào)、電壓監(jiān)控信號(hào)都經(jīng)或門(mén)和與門(mén)輸入觸發(fā)器，ID號(hào)、溫度、電壓的任何一個(gè)信號(hào)異常都會(huì)實(shí)時(shí)觸發(fā)測(cè)試設(shè)備保護(hù)電路。
[0048]參見(jiàn)圖5，該連接方式3-8譯碼器可以提供3個(gè)ID位置，當(dāng)UUT或TUA/ITA的數(shù)量超過(guò)8個(gè)，需要更多的ID號(hào)時(shí)，可更換譯碼器的型號(hào)，如4-10譯碼器等。當(dāng)被測(cè)模塊a測(cè)試時(shí)，假設(shè)正確連接時(shí)的ID號(hào)為110，則撥動(dòng)110對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)，使SI導(dǎo)通，連接Y6和或非門(mén)。當(dāng)模塊a與測(cè)試設(shè)備正確物理連接后，IDO會(huì)與模塊a上的一個(gè)接地管腳相連，IDO下拉為低電平，而此時(shí)ID1、ID2仍由Vsys上拉為高電平。這樣正確連接時(shí)對(duì)應(yīng)的ID號(hào)離散量信息即為110。同理，被測(cè)模塊b測(cè)試時(shí)，當(dāng)模塊b與測(cè)試設(shè)備正確物理連接后，IDl會(huì)與模塊b上的一個(gè)接地管腳相連，IDl下拉為低電平，而此時(shí)ID0、ID2仍由Vsys上拉為高電平。這樣正確連接時(shí)對(duì)應(yīng)的ID號(hào)離散量信息即為101。撥動(dòng)101對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)，使SI導(dǎo)通，連接Y6和或非門(mén)。被測(cè)模塊c測(cè)試時(shí)，當(dāng)模塊c與測(cè)試設(shè)備正確物理連接后，ID2會(huì)與模塊c上的一個(gè)接地管腳相連，ID2下拉為低電平，而此時(shí)IDO、IDl仍由Vsys上拉為高電平。這樣正確連接時(shí)對(duì)應(yīng)的ID號(hào)離散量信息即為011，撥動(dòng)011對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)，使SI導(dǎo)通，連接Y6和或非門(mén)。
[0049]參見(jiàn)圖5，當(dāng)測(cè)試設(shè)備使用時(shí)，撥動(dòng)第二撥動(dòng)開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)上拉的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，使手動(dòng)禁止Hold信號(hào)被拉高，此時(shí)測(cè)試設(shè)備保護(hù)電路正常工作；當(dāng)測(cè)試設(shè)備出現(xiàn)異常需要維修或出現(xiàn)其它情況需要屏蔽保護(hù)電路時(shí)，撥動(dòng)第二撥動(dòng)開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)下拉的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，使手動(dòng)禁止Hold信號(hào)被拉低，此時(shí)測(cè)試設(shè)備保護(hù)電路停止工作。
[0050]參見(jiàn)圖5，設(shè)備的供電電源經(jīng)箝位二極管分別安全電壓上限和安全電壓下限信號(hào)連接，首先將供電電源輸出箝位到一個(gè)安全的正電壓和一個(gè)安全的負(fù)電壓范圍內(nèi)。然后將設(shè)備的供電電源與安全電壓上限和安全電壓下限信號(hào)比較，如果電壓在正常范圍內(nèi)，則電壓監(jiān)控信號(hào)Vcc_Monitor輸出低電平，如果電壓超出正常范圍，則電壓監(jiān)控信號(hào)Vcc_Monitor輸出高電平。電壓監(jiān)控信號(hào)VCC_M0nitor作為控制信號(hào)輸入之一經(jīng)或門(mén)和與門(mén)輸入觸發(fā)器。
[0051]參見(jiàn)圖5, ID號(hào)、溫度報(bào)警信號(hào)、電壓監(jiān)控信號(hào)都經(jīng)或門(mén)輸入與門(mén)，與門(mén)輸出與一個(gè)D觸發(fā)器相連，D觸發(fā)器的輸出與一個(gè)4位2進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器的異步置零輸入端RST相連，控制計(jì)數(shù)器保持復(fù)位清零狀態(tài)(正常)或進(jìn)入計(jì)數(shù)狀態(tài)(異常)。時(shí)鐘脈沖信號(hào)CLK既作為D觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入，也作為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入，頻率可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置。當(dāng)測(cè)試設(shè)備保護(hù)電路監(jiān)控的信號(hào)均正常時(shí)(ID號(hào)為預(yù)期值、溫度不報(bào)警、電壓在正常范圍內(nèi))，D觸發(fā)器數(shù)據(jù)輸入D的低電平在時(shí)鐘的正沿傳遞到Q輸出端，形成一個(gè)低電平信號(hào)將計(jì)數(shù)器保持在復(fù)位清零狀態(tài)，此時(shí)計(jì)數(shù)器不計(jì)數(shù)，Gate信號(hào)的狀態(tài)由熱插拔控制器決定(Gate信號(hào)控制N溝道功率場(chǎng)效應(yīng)管N-MOSFET的通斷狀態(tài)，N-MOSFET控制電源Vsys);當(dāng)測(cè)試設(shè)備保護(hù)電路監(jiān)控的任意一個(gè)信號(hào)發(fā)生異常時(shí)，D觸發(fā)器數(shù)據(jù)輸入D的高電平在時(shí)鐘的正沿傳遞到Q輸出端，計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，計(jì)滿(mǎn)η次(η可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置，本例為8)后將Gate信號(hào)拉為低電平，N溝道功率場(chǎng)效應(yīng)管N-MOSFET斷開(kāi)，切斷電源Vsys，同時(shí)停止計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，使計(jì)數(shù)器進(jìn)入保持狀態(tài)；此時(shí)熱插拔控制器不起作用。熱插拔控制器通過(guò)外接感應(yīng)電阻實(shí)時(shí)監(jiān)控UUT、適配器或其它設(shè)備電流，當(dāng)其電流、電壓正常時(shí)，Gate信號(hào)的狀態(tài)由管理和控制電路所監(jiān)控的輸入信號(hào)的狀態(tài)決定。當(dāng)熱插拔控制器檢測(cè)到電流/電壓毛刺、浪涌、短路、過(guò)壓/欠壓等異常時(shí)，管理和控制電路不起作用，熱插拔控制器直接根據(jù)自身硬件邏輯決定Gate信號(hào)的狀態(tài)。異常情況一旦出現(xiàn)，熱插拔控制器立即進(jìn)入限流模式供電，如果限流延時(shí)期滿(mǎn)(延時(shí)期由定時(shí)電容決定，可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置)異常仍未消除，則將Gate信號(hào)拉為低電平，斷開(kāi)N-MOSFET，切斷電源Vsys。此時(shí)管理和控制電路被回繞的Gate信號(hào)禁止，不起作用。熱插拔控制器的型號(hào)可根據(jù)實(shí)際需要選擇。圖中VCC為設(shè)備供電電源，Vsys為UUT、適配器、其他儀器/設(shè)備/子系統(tǒng)供電電源，CLK為控制邏輯的時(shí)鐘脈沖信號(hào)，RESET為管理和控制電路復(fù)位信號(hào)，Gate為控制N-MOSFET通斷的門(mén)控信號(hào)。
[0052]本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)屏蔽各種極端工作條件(過(guò)壓、欠壓、電流異常、高溫及人員誤操作)對(duì)測(cè)試設(shè)備(包括測(cè)試設(shè)備自身，以及適配器和UUT)的不良影響，有效增加了測(cè)試設(shè)備的平均無(wú)故障時(shí)間、提高了測(cè)試設(shè)備使用過(guò)程中的安全性和可靠性、延長(zhǎng)了測(cè)試設(shè)備的使用壽命。
【權(quán)利要求】
1.一種測(cè)試設(shè)備保護(hù)電路，其特征在于:包括管理和控制電路、熱插拔保護(hù)電路以及ID號(hào)采集電路；設(shè)備供電電源經(jīng)所述熱插拔保護(hù)電路與適配器連接，或者在沒(méi)有設(shè)置適配器的情況下經(jīng)所述熱插拔保護(hù)電路直接與被測(cè)模塊連接； 所述管理和控制電路包括箝位電路、比較電路、譯碼電路、門(mén)電路組合、觸發(fā)電路和計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)電路； 所述箝位電路的三個(gè)輸入端分別接設(shè)備供電電源、安全電壓上限信號(hào)和安全電壓下限信號(hào)，這三個(gè)信號(hào)經(jīng)箝位電路處理后接入比較電路，比較電路輸出設(shè)備供電電源分別與安全電壓上限和安全電壓下限信號(hào)的比較結(jié)果； 所述譯碼電路的輸入端與ID號(hào)采集電路的輸出端連接； 比較電路的輸出信號(hào)、譯碼電路的輸出信號(hào)、溫度報(bào)警信號(hào)作為三類(lèi)輸入信號(hào)接入所述門(mén)電路組合，門(mén)電路組合的輸出端連接至觸發(fā)電路的輸入端，觸發(fā)電路輸出異步置零信號(hào)至計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)電路的輸入端，使得 當(dāng)門(mén)電路組合的輸入全部與預(yù)期值相符時(shí)，計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)電路不計(jì)數(shù)；門(mén)電路組合的任意一個(gè)或幾個(gè)輸入與預(yù)期不符時(shí)，觸發(fā)電路激活計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)電路，進(jìn)行計(jì)數(shù)； 計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)電路的輸出端分出多路信號(hào)分別接至熱插拔保護(hù)電路的門(mén)控輸出端、門(mén)電路組合和/或計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)電路自身的反饋保護(hù)端、以及驅(qū)動(dòng)/緩沖/隔離電路，分別作為相應(yīng)的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)、反饋保護(hù)信號(hào)以及驅(qū)動(dòng)器/緩沖器/隔離器控制信號(hào)，其中反饋保護(hù)信號(hào)接入所述門(mén)電路組合和/或計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)電路自身的反饋保護(hù)端是用于在異常產(chǎn)生后防止頻繁開(kāi)關(guān)電源； 所述熱插拔保護(hù)電路的門(mén)控輸出端的GATE信號(hào)也接入所述門(mén)電路組合，用于熱插拔保護(hù)電路控制電源開(kāi)關(guān)時(shí)禁 止所述管理和控制電路工作，防止沖突狀態(tài)； 所述測(cè)試設(shè)備保護(hù)電路還設(shè)置有手動(dòng)禁止輸入單元，手動(dòng)禁止輸入單元輸出禁止信號(hào)也接入所述門(mén)電路組合，用于手動(dòng)禁止該測(cè)試設(shè)備保護(hù)電路工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試設(shè)備保護(hù)電路，其特征在于:所述門(mén)電路組合主要由一個(gè)或者多個(gè)或門(mén)電路、一個(gè)或非門(mén)電路和一個(gè)與門(mén)電路組成；所述比較電路的輸出信號(hào)、譯碼電路的輸出信號(hào)、以及溫度報(bào)警信號(hào)作為所述或非門(mén)電路的輸入信號(hào)；所述或非門(mén)電路的輸出信號(hào)、計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)電路輸出的反饋保護(hù)信號(hào)、以及手動(dòng)禁止輸入單元輸出的禁止信號(hào)作為所述與門(mén)電路的輸入信號(hào)，所述與門(mén)電路的輸出信號(hào)接至觸發(fā)電路的輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的的測(cè)試設(shè)備保護(hù)電路，其特征在于: 對(duì)于每一種伏值的電源信號(hào)，所述比較電路設(shè)置有一對(duì)比較器，這一對(duì)比較器分別完成設(shè)備供電電源與安全電壓上限、安全電壓下限信號(hào)的比較，這一對(duì)比較器的兩個(gè)輸出作為所述門(mén)電路組合中的或門(mén)的輸入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的測(cè)試設(shè)備保護(hù)電路，其特征在于:所述ID號(hào)采集電路包括連接于設(shè)備供電電源VCC與管理和控制電路輸入端之間的上拉電阻，利用上拉電阻設(shè)置離散量信息以識(shí)別各個(gè)適配器或被測(cè)模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測(cè)試設(shè)備保護(hù)電路，其特征在于:所述上拉電阻的數(shù)目與被測(cè)模塊的數(shù)目相對(duì)應(yīng):若被測(cè)模塊只有一種，則上拉電阻是一個(gè)，該上拉電阻串聯(lián)于設(shè)備供電電源與譯碼電路的輸入端之間；若有多種被測(cè)模塊，則上拉電阻是多個(gè)，多個(gè)上拉電阻分別對(duì)應(yīng)串聯(lián)于設(shè)備供電電源與譯碼電路的多個(gè)輸入端之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)試設(shè)備保護(hù)電路，其特征在于:所述熱插拔保護(hù)電路是以ADM4210、ADMl 170, ADMl 171, ADMl 172, LTC4218、TPS2300 或者 UCC2919 型號(hào)的熱插拔控制器為核心構(gòu)成的。
【文檔編號(hào)】H02H7/00GK103701095SQ201310694091
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】崔強(qiáng), 彭剛鋒, 孔德岐, 徐春榮, 韓俊杰, 范舒雯, 高大友, 申潔琳, 雷鳴遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司第六三一研究所