專利名稱：保護系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來檢測包含電子線路的裝置的潛在破壞狀態(tài)、和用來終止這種狀態(tài)的方法，由此由電子線路經(jīng)連接裝置從至少一個電源電壓消耗的電流I1、I2、…、In，連續(xù)地與存儲的最大允許電流Im1、Im2、…、Imn相比較，并且由此至少一個消耗電流Ij一高于相應(yīng)最大允許電流Imj，j∈{1、2、…、m}，連接裝置與至少一個電源電壓脫開，且以后接地。
該方法的目的在于防止電子線路的擊穿，這種擊穿尤其作為先技術(shù)中已知的閉鎖狀態(tài)的結(jié)果而出現(xiàn)。閉鎖的發(fā)生引起包含在電子線路中的至少一個元件減小到一種在設(shè)計中沒有預(yù)計到或至少認為是不可能的狀態(tài)，其中這樣至少一個元件的擊穿是不可避免的，這通常對系統(tǒng)的操作有效性有不利影響。閉鎖可以作為強電磁場、靜態(tài)放電、劇烈波動的電源電壓或高能粒子的結(jié)果出現(xiàn)。
對于為例如空間或軍事用途設(shè)計的專用設(shè)備，最好利用不受閉鎖影響的元件。然而，由于其過高的價格，這些元件不適于用在不很復(fù)雜的設(shè)備中。特別是對于計算機設(shè)備，幾乎總是使用四層類型的、受閉鎖高度影響的元件。
計算機設(shè)備一直在增大大眾的興趣，并且已經(jīng)達到格外高的完美狀態(tài)。因此，甚至在專業(yè)用途中的COTS(現(xiàn)成商品)元件的使用也是不可避免的。然而，有這樣一種危險，作為包含在COTS設(shè)備中的元件的閉鎖結(jié)果，專業(yè)設(shè)備成為有故障的。在空間用途中，這可能作為與高輻射級有關(guān)的太陽活動的結(jié)果而出現(xiàn)。用于軍事用途的設(shè)備必須不受比較近的核爆炸的影響。在較不復(fù)雜的用途中，閉鎖可能作為在設(shè)備附近的雷擊的結(jié)果、或通過例如船或飛行器電源系統(tǒng)遇到的問題而出現(xiàn)。
因而，本發(fā)明的一個目的在于保護COTS設(shè)備免受閉鎖的影響，而不用象這樣改進這種COTS設(shè)備。
本發(fā)明也涉及一種用來檢測包含電子線路的裝置的潛在破壞狀態(tài)、和用來終止這種狀態(tài)的保護系統(tǒng)，裝有測量裝置，用來測量在操作模式中由電子線路從至少一個電源電壓消耗的電流；存儲器裝置，用來存儲由電子線路允許的最大電流；一個數(shù)字處理器，用來連續(xù)地把消耗電流與相應(yīng)的、存儲的電流相比較；及處理器控制開關(guān)裝置，如果至少一個消耗電流超過存儲在存在器裝置中的相應(yīng)最大允許電流值，則用來從至少一個電源電壓脫開電子線路，和用來以后把所述電子線路接地。
對于要保護的裝置，能區(qū)分不同的操作模式。因而，裝置處于備用模式或者可以是完全操作的。該方法的最佳實施的特征在于，對于每一種操作模式，把對于該特定操作模式有效的一組最大允許電流存儲在存儲器中。
測量表示在不同操作模式中的電流一般取決于其中裝置操作的環(huán)境溫度。一個根據(jù)本發(fā)明另一個方面也考慮到波動環(huán)境溫度的實施例的特征在于，對于每種操作模式中的多個環(huán)境溫度，把對該特定操作模式中的該特定溫度有效的一組最大允許電流存儲在存儲器中。然后有可能對于一個特定環(huán)境溫度，從對于最接近溫度存儲的最大允許電流，例如基于線性插入，導(dǎo)出最大允許電流。
在從第一模式轉(zhuǎn)換到第二模式時，一定的電流可以按時間依賴方式波動。更準確地說，電流在致動一定功能時將初始達到一個例如由電機的旋轉(zhuǎn)或步進電機的步進引起的波峰值。此外該方法的一種最佳實施的特征在于，這些電流以時間依賴方式存儲在存儲最大允許電流的組中。
對于每個單獨裝置最好確定最大允許電流的組，因為電子元件的電流消耗的統(tǒng)計分布，并因此每個單獨裝置的電流消耗的分布可能是顯著的。根據(jù)本發(fā)明另一個方面以簡單方式實施這點的一種最佳方法的特征在于，在預(yù)操作階段中，對于不同的環(huán)境溫度和操作模式確定消耗電流I1、I2、…、In，并且從值I1、I2、…、In通過把這些值乘以一個因數(shù)導(dǎo)出最大允許值Im1、Im2、…、Imn。在一種最佳實施中，在1.05-1.2的間隔中選擇該因數(shù)。
在根據(jù)本發(fā)明另一個方面的最佳實施例中，保護系統(tǒng)的特征在于，該裝置區(qū)分多個不同的操作模式，把存儲器裝置設(shè)計成存儲在每種操作模式中的一組用于多種溫度范圍的最大允許電流，及把處理器設(shè)計成，對于每種操作模式和每種溫度范圍，把消耗電流與相應(yīng)的最大允許電流組相比較。
一個根據(jù)本發(fā)明另一個方面其中半自動地得到最大允許電流組的最佳實施例的特征在于，也把處理器設(shè)計成，在預(yù)操作階段中，確定每種操作模式和每種溫度范圍消耗的電流，這些處理器計算用來確定最大允許電流、和把這些最大允許電流存儲在存儲器裝置中。
現(xiàn)在參照附圖
更詳細地解釋本發(fā)明，附圖示意地表示一個用來防止由一個裝置2的閉鎖引起的損壞的裝置1，該裝置2連接到主機3上。主機3可以是軍事設(shè)施或衛(wèi)星，并且通常設(shè)計成預(yù)防閉鎖。然而裝置2，在該實施例中的硬盤，由于包括低成本半導(dǎo)體易受閉鎖的影響。通過由裝置2抽取的至少一個電源電流的突然增大能檢測閉鎖的出現(xiàn)。為了閉鎖檢測的目的，+5V電源線4和+12V電源線5根據(jù)本發(fā)明裝有檢測電阻器6、7，這些檢測電阻器連接到一個模擬接口8上，包括兩個微分放大器、和兩個用來以先有技術(shù)中已知的方式把消耗電流轉(zhuǎn)換成要由一個數(shù)字處理器9處理的數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換器。處理器9經(jīng)開關(guān)10、11能把裝置2連接到+5V和+12V電源線4、5上，或者可以起把裝置2接地的作用，導(dǎo)致包括在裝置2中的濾波電容器12、13的放電。根據(jù)本發(fā)明，在鎖閉檢測時發(fā)生放電，因為存儲在濾波電容器12、13中的能量可能足以損壞由閉鎖影響的半導(dǎo)體。
為了確定閉鎖的發(fā)生，處理器9借助于模擬接口8，連續(xù)地把數(shù)字化的消耗電流與存儲在包含在處理器9中的一個存儲器中的電流相比較。在閉鎖的情況下，開關(guān)10、11立即恢復(fù)到接地位置，由此例如在五秒之后，重新連接+5V和+12V電源電壓。
一般地說，裝置2可以進入各種操作狀態(tài)。假定硬盤，我們例如區(qū)分盤在致動期間的旋轉(zhuǎn)、在裝置2與主機3之間的數(shù)據(jù)傳輸、至另一個柱面的步進、數(shù)據(jù)讀和寫、及空閑狀態(tài)。
從一種狀態(tài)至另一種狀態(tài)的過渡由經(jīng)一組命令線141、142、…、14n發(fā)出的至裝置2的命令實現(xiàn)，這些命令線也由處理器9讀。在命令線之一中的變化導(dǎo)致處理器9的中斷。在預(yù)操作階段中，從+5V和+12V電源線抽取的電流在每次中斷后在一定時間段期間測量，并且以后存儲在處理器9的存儲器中，與命令線141、142、…、14n的邏輯值和引起中斷的變化相結(jié)合。更準確的說，不是保持測量，而是進行的實際測量和以前測量的最大值作為相同變化的結(jié)果。事實上，對于每次變化，準確地保持一次測量，以把變化產(chǎn)生的波峰電流表示為時間的函數(shù)。
一旦在預(yù)操作階段中已經(jīng)確定了這些波峰電流，則把波峰值乘以一個安全因數(shù)以得到閾值值。在操作階段中，如果從+5V或+12V電源抽取的實際電流超過所述閾值值，則然后致動保護電路。
最好把安全因數(shù)選擇成很小，以便增大及時閉鎖檢測的機會。太小的安全因數(shù)會增大錯誤警報的傾向性，并因此帶來裝置2的不必要脫開。對于一定的用途，最好通過測量用于各種安全因數(shù)的錯誤警報可能性、和通過選擇一個折衷值，確定安全因數(shù)。該折衷值通常是1.1。
由一些COTS設(shè)備單元抽取的電流發(fā)現(xiàn)按照環(huán)境溫度波動。在這些情況下，一個溫度傳感器15能安裝在COTS單元上，例如一個NTC電阻器，從而消耗電流能在預(yù)操作階段中對于多個溫度確定。這樣，對于每種溫度能確定一組最大可能電流。在操作階段中，這然后構(gòu)成用來確定實際測量最大允許電流的基礎(chǔ)，例如通過在對于最接近溫度得到的存儲值之間的線性插入。
一般地說，COTS單元幾乎總是處于一定位置，例如在室溫下的空閑位置。然后可以建議的是，使裝置1裝有一個用來人為增大一定電源電流，例如10％，的測試開關(guān)。因而，能周期性地檢查裝置的適當波動。
權(quán)利要求
1．一種用來檢測包含電子線路的裝置的潛在破壞狀態(tài)、和用來終止這種狀態(tài)的方法，由此由電子線路經(jīng)連接裝置從至少一個電源電壓消耗的電流I1、I2、…、In，連續(xù)地與存儲的最大允許電流Im1、Im2、…、Imn相比較，并且由此至少一個消耗電流Ij一高于最大允許電流Imj，j∈{1、2、…、m}，連接裝置就與至少一個電源電壓脫開，且以后接地。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于對于裝置能區(qū)分每種操作模式，及對于每種操作模式，能把對該特定操作模式有效的一組最大允許電流存儲在存在器中。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于對于每種操作模式中的多個環(huán)境溫度，把對該特定操作模式中的該特定溫度有效的一組最大允許電流存儲在存儲器中。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于這些電流以取決于時間的方式存儲在存儲最大允許電流的組中。
5．根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于在預(yù)操作階段中，對于不同的環(huán)境溫度確定消耗電流I1、I2、…、In，并且從值I1、I2、…、In通過把這些值乘以一個因數(shù)導(dǎo)出最大允許值Im1、Im2、…、Imn。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于在1.05-1.2的間隔中選擇因數(shù)。
7．一種用來檢測包含電子線路的裝置的潛在破壞狀態(tài)、和用來終止這種狀態(tài)的保護系統(tǒng)，裝有測量裝置，用來測量在操作模式中由電子線路從至少一個電源電壓消耗的電流；存儲器裝置，用來存儲由電子線路允許的最大電流；一個數(shù)字處理器，用來連續(xù)地把消耗電流與相應(yīng)的、存儲的電流相比較；及處理器控制開關(guān)裝置，如果至少一個消耗電流超過存儲在存在器裝置中的相應(yīng)電流值，則用來從至少一個電源電壓脫開電子線路，和用來以后把所述電子線路接地。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的保護系統(tǒng)，其特征在于該裝置區(qū)分多個不同的操作模式，把存儲器裝置設(shè)計成存儲在每種操作模式中的一組用于多種溫度范圍的最大允許電流，及把處理器設(shè)計成，對于每種操作模式和每種溫度范圍，把消耗電流與相應(yīng)的最大允許電流組相比較。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的保護系統(tǒng)，其特征在于也把處理器設(shè)計成，在預(yù)操作階段中，確定每種操作模式和每種溫度范圍消耗的電流，這些處理器計算用來確定最大允許電流、和把這些最大允許電流存儲在存儲器裝置中。
10．根據(jù)權(quán)利要求7所述的保護系統(tǒng)，其特征在于它包括一個用來人為增大一定電源電流的測試開關(guān)。
全文摘要
包含在COTS設(shè)備中的電子線路的保護,防止由太陽輻射、核爆炸、電磁感應(yīng)或電源電壓波動引起的閉鎖的影響。為此目的,電源電流在COTS設(shè)備的預(yù)操作階段被測量,并且存儲在存儲器裝置中。在操作期間,電源電流連續(xù)地與存儲的電源電流比較,如果消耗電流顯著超過存儲的電流,則導(dǎo)致電子線路的脫開。
文檔編號G06F1/20GK1287635SQ99801811
公開日2001年3月14日 申請日期1999年10月6日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月13日
發(fā)明者保羅斯·范·肯普 申請人:荷蘭塞納拉帕拉塔公司