專利名稱：用于集成電路測試系統(tǒng)的智能過流保護電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種過流保護電路，尤其涉及一種應(yīng)用在集成電路測試系統(tǒng)中的智能過流保護電路，屬于集成電路測試技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在集成電路測試系統(tǒng)中，往往由于待測集成電路的故障，導(dǎo)致其出現(xiàn)過流情況。如果沒有適當?shù)倪^流保護措施，可能會由于待測集成電路的短路故障而損壞整個集成電路測試系統(tǒng)。有時由于待測集成電路的負載能力差，導(dǎo)致整個集成電路測試系統(tǒng)出現(xiàn)故障，從經(jīng)濟角度考慮極不劃算。因此，集成電路測試系統(tǒng)的設(shè)計需要妥善考慮過流保護能力。在現(xiàn)有的集成電路測試系統(tǒng)中，功率開關(guān)器件常選用功率MOS管，但功率MOS管也存在一些隱患。它很容易因開關(guān)速度過快而發(fā)生噪聲，引起驅(qū)動電路誤動作，從而導(dǎo)致推挽式功率轉(zhuǎn)換電路中的兩個功率MOS管同時導(dǎo)通，形成直接短路，使功率MOS管因過流而損壞，從而降低了電路的可靠性。此外，待測集成電路失效或損壞、驅(qū)動電路故障和人為故障均會導(dǎo)致直接短路現(xiàn)象的發(fā)生。因此，如何避免直接短路現(xiàn)象的發(fā)生是提高集成電路測試系統(tǒng)可靠性的一個重要因素。通常，為了防止推挽式功率轉(zhuǎn)換電路的直接短路所采取的技術(shù)措施是設(shè)置一個足夠?qū)捲５乃绤^(qū)時間。但是，死區(qū)時間的設(shè)置不能完全消除上述故障隱患。因為死區(qū)時間太大會影響控制脈沖寬度的變化范圍和電路的調(diào)節(jié)能力，太小又容易發(fā)生直接短路。因此，對輸出推動級功率管進行過流保護就顯得非常必要了。圖1為現(xiàn)有過流保護電路及其外接電路的應(yīng)用示意圖。該過流保護電路包括數(shù)字控制邏輯單元、Sense FET (電流感應(yīng)功率M0SFET)、RC網(wǎng)絡(luò)和比較器。外接電路主要由半橋逆變單元以及負載等效電路組成。其中，數(shù)字控制邏輯單元主要實現(xiàn)輸入信號邏輯與功能。數(shù)字邏輯輸出信號是一組開關(guān)觸發(fā)電平，當待測集成電路處于不同的工作狀態(tài)時，相應(yīng) Wknse FET被接入電路，即將進行此工作狀態(tài)下回路的過流檢測。在過流檢測時，Sense FET與負載等效電路構(gòu)成過流檢測回路。Sense FET中的電流流過外接電阻和電容轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷号c參考電壓進行比較，輸出為比較器的過流保護信號，電容在這里起到了平緩比較器翻轉(zhuǎn)的作用。RC網(wǎng)絡(luò)主要實現(xiàn)負載等效電路的輸入電壓功能。比較器輸出過流保護信號， 發(fā)送到外接觸發(fā)器的S端，等待集成電路測試系統(tǒng)發(fā)出重啟信號。半橋逆變單元主要由2 個外接功率MOSFET組成，其將橋式整流后的直流母線電壓變成高頻方波。LCR串聯(lián)諧振電路中，電容、電感和電阻組成與負載并聯(lián)的諧振電路，通過它的濾波作用，向負載提供能量。 在本過流保護電路中，通過采用兩個不同長寬比的功率MOS管Ml和M2，分別檢測待機階段和工作階段的電流值，并通過柵極控制使這兩個功率MOS管分別只在待機階段和工作階段工作，以此達到根據(jù)不同階段的要求進行保護的目的。上述過流保護電路的優(yōu)點是設(shè)計簡單，但問題在于當輸入信號的頻率在LCR串聯(lián)諧振電路的共振頻率范圍內(nèi)時，LCR串聯(lián)諧振電路中產(chǎn)生很大的電流；而輸入信號的頻率超出這個頻率范圍時，LCR串聯(lián)諧振電路中產(chǎn)生的電流很小。當輸入信號的頻率在共振
4頻率邊緣變化時，LCR串聯(lián)諧振電路的電流經(jīng)歷由大到小的變化過程。在傳統(tǒng)的過流保護電路中，當一檢測到LCR串聯(lián)諧振電路中過流時，即產(chǎn)生過流保護信號，集成電路測試系統(tǒng)中的電路立即進入鎖定狀態(tài)，等待電路的重啟。這樣顯然對集成電路測試系統(tǒng)的正常工作造成干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種用于集成電路測試系統(tǒng)的智能過流保護電路。該電路可以對集成電路測試系統(tǒng)在過流情況下起到保護作用。為實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案一種用于集成電路測試系統(tǒng)的智能過流保護電路，其特征在于所述智能過流保護電路包括半橋逆變單元、過流檢測單元、計時單元和負載等效單元；其中， 所述半橋逆變單元連接所述過流檢測單元；所述過流檢測單元連接所述計時單元，并對所述負載等效單元中的電流進行采樣；所述過流檢測單元檢測到過流信號的持續(xù)時間超過所述計時單元預(yù)設(shè)的時間長度時，集成電路測試系統(tǒng)鎖定；否則忽略過流現(xiàn)象，集成電路測試系統(tǒng)正常工作。其中較優(yōu)地，半橋逆變單元包括兩個功率MOS管，其中第一功率MOS管的源極連接第二功率MOS管的漏極，第二功率MOS管的源極連接采樣電阻。其中較優(yōu)地，過流檢測單元包括正向脈沖發(fā)生器、第一比較器、第二比較器、或門、 第一與門和負向脈沖發(fā)生器；第一比較器和第二比較器的輸出端分別接入或門的輸入端；或門的輸出端一方面連接正向脈沖發(fā)生器，另一方面連接負向脈沖發(fā)生器；負向脈沖發(fā)生器的輸出端連接第一與門的一個輸入端。采樣電阻將電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號并輸出到第一比較器和第二比較器的負向輸入端。其中較優(yōu)地，計時單元包括第三比較器、第四比較器、受控電流源、控制開關(guān)和RC 網(wǎng)絡(luò)；第三比較器和第四比較器的負向輸入端并聯(lián)并連接RC網(wǎng)絡(luò)，受控電流源對RC網(wǎng)絡(luò)充電。第四比較器的輸出端連接第一與門的另一個輸入端。正向脈沖發(fā)生器的輸出端連接第二與門的一個輸入端，第二與門的另一個輸入端連接第四比較器的輸出端。第二與門的輸出端連接控制開關(guān)的一端，控制開關(guān)的另一端連接第三比較器的輸出端。其中較優(yōu)地，當過流信號有效且RC網(wǎng)絡(luò)中的電容電壓低于1. 5V時，受控電流源對 RC網(wǎng)絡(luò)充電；當RC網(wǎng)絡(luò)中的電容電壓升至4. 6V時，受控電流源從電路中斷開，電容通過RC 網(wǎng)絡(luò)放電；當放電至1. 5V以下時，由施密特觸發(fā)器輸出高電平，完成一個計時周期。本發(fā)明所提供的智能過流保護電路應(yīng)用在集成電路測試系統(tǒng)中，可以提高對誤觸發(fā)或者電容耦合的抗干擾能力，進一步改善整個電路的穩(wěn)定性能、提高集成電路測試系統(tǒng)的整體可靠性。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明。圖1為現(xiàn)有的集成電路測試系統(tǒng)中過流保護電路的應(yīng)用示意圖；圖2為本發(fā)明所提供的智能過流保護電路的電路原理圖。
具體實施例方式為了解決現(xiàn)有技術(shù)中，被檢測信號為小信號時過流保護信號容易誤觸發(fā)的問題， 本發(fā)明提供了一種新的智能過流保護電路。該電路通過加入計時單元，將過流信號的信號持續(xù)時間與計時單元預(yù)先設(shè)定的時間長度進行比較。若過流信號持續(xù)的時間大于計時單元預(yù)先設(shè)定的時間長度，則設(shè)定為過流觸發(fā)；否則，認為電路僅僅是誤觸發(fā)。智能過流保護電路通過自我進行調(diào)整，整個集成電路測試系統(tǒng)仍然進行正常工作。如圖2所示，本發(fā)明所提供的智能過流保護電路包括半橋逆變單元、過流檢測單元、計時單元和負載等效單元(LCR串聯(lián)諧振電路)。其中，由兩個功率MOS管MO、Ml組成半橋逆變單元。高側(cè)功率MOS管MO的源極連接低側(cè)功率MOS管Ml的漏極，Ml的源極連接采樣電阻Rsense。半橋逆變單元中的低側(cè)功率MOS管Ml和采樣電阻將電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號并輸出到比較器13、14的負向輸入端。過流檢測單元包括正向脈沖發(fā)生器12，比較器13、14，或門15，與門18和負向脈沖發(fā)生器19。比較器13,14的輸出端分別接入或門15 的輸入端?；蜷T15的輸出端一方面連接正向脈沖發(fā)生器12，另一方面連接負向脈沖發(fā)生器 19。負向脈沖發(fā)生器19的輸出端連接與門18的一個輸入端。計時單元包括比較器110、 111，受控電流源，控制開關(guān)和外接的RC網(wǎng)絡(luò)。比較器111的輸出端連接與門18的另一個輸入端。正向脈沖發(fā)生器12的輸出端連接與門17的一個輸入端，與門17的另一個輸入端連接比較器111的輸出端。與門17的輸出端連接控制開關(guān)的一端，而該控制開關(guān)的另一端連接比較器IlO的輸出端。比較器110、111的負向輸入端并聯(lián)并連接外接的RC網(wǎng)絡(luò)。當檢測到作為負載等效單元的LCR串聯(lián)諧振電路中有過流情況發(fā)生時，受控電流源Idc對外接的RC網(wǎng)絡(luò)進行充電。施密特觸發(fā)器用于檢測RC網(wǎng)絡(luò)的電容電壓。施密特觸發(fā)器的觸發(fā)電壓分別設(shè)定為1. 5V和4. 6V。當檢測到RC網(wǎng)絡(luò)的電容電壓位于1. 5V 4. 6V 之間時，輸出低電平；否則，施密特觸發(fā)器輸出高電平。外接的RC網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過泄放回路進行放電，充放電所需的時間即為計時單元的時間常數(shù)。計時單元用于對過流信號持續(xù)時間的長度進行計時，若采樣進來的過流初始信號時間長度超過計時單元預(yù)先設(shè)定的時間長度，則過流檢測單元輸出過流觸發(fā)信號交給集成電路測試系統(tǒng)處理，此時整個電路將被鎖定；若過流初始信號時間長度低于計時單元預(yù)先設(shè)定的時間長度，集成電路測試系統(tǒng)正常工作。過流檢測單元用于對負載在待機狀態(tài)或運行狀態(tài)下，通過半橋逆變單元中低側(cè)功率MOS管和采樣電阻對負載的電壓、電流進行采樣，根據(jù)采樣的結(jié)果告知集成電路測試系統(tǒng)是否采取過流保護措施。如圖2所示，比較器13、14組成過流檢測單元的第一級，主要通過采樣電阻對LCR 串聯(lián)諧振電路的電流進行采樣。為了使所取得的電流盡可能精確，比較器13、14的檢測電壓越低越好。在本發(fā)明的一個實施例中，檢測電壓的門限值取1. OV和1.6V。當負載處于不同的工作狀態(tài)時，出現(xiàn)的過流初始信號都能被過流檢測單元進行精確地采樣。正向脈沖發(fā)生器12、負向脈沖發(fā)生器19構(gòu)成過流檢測單元的第二級。其中正向脈沖發(fā)生器12當檢測到過流初始信號有效時(有效電平為高)，給計時單元發(fā)出一個正向脈沖，告知計時單元準備開始計時。負向脈沖發(fā)生器19當檢測到過流信號變低時(過流階段結(jié)束)，給計時單元發(fā)出一個負向脈沖，告知計時單元過流結(jié)束。與門18作為過流檢測單元的輸出級，將過流信號輸出至集成電路測試系統(tǒng)中的處理單元。當輸出為高時，即電路中出現(xiàn)了過流信號，集成電路測試系統(tǒng)將鎖定整個電路，等待重啟信號。前已述及，計時單元包括比較器110、111，受控電流源，控制開關(guān)和外接的RC網(wǎng)絡(luò)。其中，受控電流源提供一穩(wěn)定電流，當被接入電路中，將對RC網(wǎng)絡(luò)充電。受控電流源受比較器輸出信號和過流脈沖觸發(fā)信號的共同控制。當過流初始信號有效且RC網(wǎng)絡(luò)中的電容電壓低于1. 5V時，受控電流源被接入電路中，將對RC網(wǎng)絡(luò)充電；當RC網(wǎng)絡(luò)中的電容電壓升至4. 6V時，受控電流源被電路中斷開。RC網(wǎng)絡(luò)被用來設(shè)定時間常數(shù)。該時間常數(shù)主要由2部分組成一部分為RC網(wǎng)絡(luò)的充電時間，即RC網(wǎng)絡(luò)的電容電壓從0升至4. 6V所需的充電時間；另一部分為RC網(wǎng)絡(luò)的電容電壓從4. 6V降低至1. 5V時所需的放電時間。通過設(shè)定電阻R或電容C的值大小，即可調(diào)節(jié)時間常數(shù)的大小。本智能過流保護電路的工作原理是這樣的當LCR串聯(lián)諧振電路中過流時，集成電路測試系統(tǒng)將采樣電阻的電壓傳送到比較器的輸入端。比較器輸出高電平經(jīng)過上升沿脈沖觸發(fā)電路，將受控電流源接入電路。受控電流源對外接的RC網(wǎng)絡(luò)進行充電。當電容C的電平高于4. 6V，受控電流源從電路中斷開。此時的電容C將通過R C網(wǎng)絡(luò)進行放電。當放電至1. 5V以下，施密特觸發(fā)器輸出高電平，完成一個計時周期。若此時過流保護信號仍然有效，說明LCR串聯(lián)諧振電路的確處于過流狀態(tài)，整個電路被鎖定，等待重啟信號。若此時過流信號消失，集成電路測試系統(tǒng)忽視剛才的過流信號，進行正常的工作。具體參見圖2，集成電路測試系統(tǒng)外接的功率MOS管M0、M1組成半橋逆變單元在一組方波頻率的控制下，將電壓轉(zhuǎn)變成頻率振蕩的方波從HO端口輸出。改變功率MOS管M0、 Ml輸入的方波頻率，可以得到不同頻率的高頻振蕩方波。在死區(qū)時間的嚴格控制下，功率 MOS管MO、Ml不能同時導(dǎo)通。HO端口輸出方波作為負載串并聯(lián)諧振的輸入信號，當輸入的方波頻率與負載的共振頻率接近時，輸出回路中將要產(chǎn)生很大的電流。此時Ml管與負載、 采樣電阻Rsense組成的負載回路將有很大的電流，滿足過流的判斷條件。集成電路測試系統(tǒng)通過連接Ml管源極的采樣電阻Rsense對負載回路進行采樣， 采樣后所得的電壓送入兩個比較器13、14中的負向輸入端。不管負載工作在什么狀態(tài)，13、 14這兩個比較器中只有一個能正常工作。負載回路產(chǎn)生的電流經(jīng)采樣電阻Rsense之后所得的電壓遠遠高于0. 9V，此時只有比較器14可正常工作。負載運行時，13、14均可輸出高電平。前已述及，HO輸出信號的頻率在負載共振頻率范圍附近時，負載回路將要產(chǎn)生很大的電流，經(jīng)過兩個比較器13、14、或門15之后將要產(chǎn)生初始過流信號。然后，后續(xù)電路將對產(chǎn)生的初始過流信號的時間長度進行計時。若初始過流信號超過計時單元預(yù)先設(shè)定的時間長度，就可以認定真正產(chǎn)生了過流信號。當初始過流信號產(chǎn)生時，過流信號經(jīng)過正向脈沖發(fā)生器12和與門17之后，過流初始信號變?yōu)槊}沖信號將受控電流源接入電路。受控電流完成對外接的RC網(wǎng)絡(luò)的充電。當電容C的電壓充至4. 6V時，比較器IlO將輸出高電平，將受控電流源從電路中斷開。此后，電容C將會通過RC網(wǎng)絡(luò)進行放電。當電容C放電至1.5V 以下時，比較器111將輸出高電平，此時受控電流源因受過流初始信號的控制不會被接入電路。若某時刻脈沖初始信號變?yōu)榈碗娖?，此刻過流初始信號經(jīng)過負向脈沖發(fā)生器將會有一段脈沖產(chǎn)生。若此時RC網(wǎng)絡(luò)中電容C的電壓未放電至1. 5V以下，比較器111輸出低電平，意味著過流初始信號在電路設(shè)定的時間范圍變?yōu)榈汀CR串聯(lián)諧振電路經(jīng)過較短的過流階段開始正常工作，集成電路測試系統(tǒng)將忽視剛才的過流初始信號，認為電路已經(jīng)正常啟動。若過流初始信號變?yōu)榈碗娖降臅r刻，過流觸發(fā)信號已經(jīng)有效，比較器111輸出為高電平，電流初始信號經(jīng)過負向脈沖發(fā)生器之后也將產(chǎn)生高電平信號，于是與門18將要輸出高電平信號，即為待測集成電路真正產(chǎn)生了過流觸發(fā)信號，集成電路測試系統(tǒng)將要鎖定電路， 等待重啟信號。從上述的工作原理說明可以看出，本發(fā)明在智能過流保護電路中引入計時單元， 并設(shè)置時間常數(shù)，并以其作為參考與過流信號持續(xù)的時間長度進行比較。當過流信號的持續(xù)時間超過計時單元預(yù)先設(shè)定的時間長度時，則認定負載真正出現(xiàn)過流現(xiàn)象，集成電路測試系統(tǒng)將被鎖定，等待電路的重啟。若過流信號持續(xù)的時間過短、小于計時單元預(yù)先設(shè)定的時間長度時，集成電路測試系統(tǒng)認定可以忽略該過流現(xiàn)象，仍然正常工作。這樣，當集成電路測試系統(tǒng)中因出現(xiàn)誤觸發(fā)或者電容耦合效應(yīng)時產(chǎn)生過流信號，且時間持續(xù)較短時，集成電路測試系統(tǒng)將忽視過流信號，進行正常運作。應(yīng)用本發(fā)明，通過時間常數(shù)的設(shè)定，在保證過流信號能被正常檢測的同時，提高對誤觸發(fā)或者電容耦合的抗干擾能力，進一步改善整個電路的穩(wěn)定性能，提高集成電路測試系統(tǒng)的運行可靠性。上面對本發(fā)明所提供的集成電路測試系統(tǒng)智能過流保護電路進行了詳細的說明， 但并非對本發(fā)明的限制。對本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明實質(zhì)精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都將構(gòu)成對本發(fā)明專利權(quán)的侵犯，將承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。
權(quán)利要求
1.一種用于集成電路測試系統(tǒng)的智能過流保護電路，其特征在于所述智能過流保護電路包括半橋逆變單元、過流檢測單元、計時單元和負載等效單元； 其中，所述半橋逆變單元連接所述過流檢測單元；所述過流檢測單元連接所述計時單元，并對所述負載等效單元中的電流進行采樣； 所述過流檢測單元檢測到過流信號的持續(xù)時間超過所述計時單元預(yù)設(shè)的時間長度時， 集成電路測試系統(tǒng)鎖定；否則忽略過流現(xiàn)象，集成電路測試系統(tǒng)正常工作。
2.如權(quán)利要求1所述的用于集成電路測試系統(tǒng)的智能過流保護電路，其特征在于 所述半橋逆變單元包括兩個功率MOS管，其中第一功率MOS管的源極連接第二功率MOS管的漏極，所述第二功率MOS管的源極連接采樣電阻。
3.如權(quán)利要求1所述的用于集成電路測試系統(tǒng)的智能過流保護電路，其特征在于 所述過流檢測單元包括正向脈沖發(fā)生器、第一比較器、第二比較器、或門、第一與門和負向脈沖發(fā)生器；所述第一比較器和所述第二比較器的輸出端分別接入所述或門的輸入端； 所述或門的輸出端一方面連接所述正向脈沖發(fā)生器，另一方面連接所述負向脈沖發(fā)生器；所述負向脈沖發(fā)生器的輸出端連接所述第一與門的一個輸入端。
4.如權(quán)利要求3所述的用于集成電路測試系統(tǒng)的智能過流保護電路，其特征在于 所述采樣電阻將電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號并輸出到所述第一比較器和所述第二比較器的負向輸入端。
5.如權(quán)利要求1所述的用于集成電路測試系統(tǒng)的智能過流保護電路，其特征在于 所述計時單元包括第三比較器、第四比較器、受控電流源、控制開關(guān)和RC網(wǎng)絡(luò)；所述第三比較器和所述第四比較器的負向輸入端并聯(lián)并連接所述RC網(wǎng)絡(luò)，所述受控電流源對所述RC網(wǎng)絡(luò)充電。
6.如權(quán)利要求3或5所述的用于集成電路測試系統(tǒng)的智能過流保護電路，其特征在于所述第四比較器的輸出端連接所述第一與門的另一個輸入端。
7.如權(quán)利要求3或5所述的用于集成電路測試系統(tǒng)的智能過流保護電路，其特征在于所述正向脈沖發(fā)生器的輸出端連接第二與門的一個輸入端，所述第二與門的另一個輸入端連接所述第四比較器的輸出端。
8.如權(quán)利要求7所述的用于集成電路測試系統(tǒng)的智能過流保護電路，其特征在于所述第二與門的輸出端連接所述控制開關(guān)的一端，所述控制開關(guān)的另一端連接所述第三比較器的輸出端。
9.如權(quán)利要求5所述的用于集成電路測試系統(tǒng)的智能過流保護電路，其特征在于當過流信號有效且所述RC網(wǎng)絡(luò)中的電容電壓低于1. 5V時，所述受控電流源對所述RC 網(wǎng)絡(luò)充電；當所述RC網(wǎng)絡(luò)中的電容電壓升至4. 6V時，所述受控電流源從電路中斷開，電容通過所述RC網(wǎng)絡(luò)放電；當放電至1. 5V以下時，由施密特觸發(fā)器輸出高電平，完成一個計時周期。
10.如權(quán)利要求1所述的用于集成電路測試系統(tǒng)的智能過流保護電路，其特征在于 所述負載等效單元為LCR串聯(lián)諧振電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于集成電路測試系統(tǒng)的智能過流保護電路，包括半橋逆變單元、過流檢測單元、計時單元和負載等效單元。其中，半橋逆變單元連接過流檢測單元；過流檢測單元連接計時單元，并對負載等效單元中的電流進行采樣；過流檢測單元檢測到過流信號的持續(xù)時間超過計時單元預(yù)設(shè)的時間長度時，集成電路測試系統(tǒng)鎖定；否則忽略過流現(xiàn)象，集成電路測試系統(tǒng)正常工作。本發(fā)明應(yīng)用在集成電路測試系統(tǒng)中，可以提高對誤觸發(fā)或者電容耦合的抗干擾能力，進一步改善整個電路的穩(wěn)定性能、提高集成電路測試系統(tǒng)的整體可靠性。
文檔編號H02H3/093GK102522725SQ20111043362
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者姜巖峰, 張東, 胡愛民, 鞠家欣, 馬新國 申請人:北京自動測試技術(shù)研究所