專利名稱：一種上電/下電模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子領(lǐng)域中的單板測(cè)試技術(shù)，尤指一種上電/下電模塊。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的測(cè)試設(shè)備中，工程師在設(shè)計(jì)測(cè)試儀時(shí)，往往習(xí)慣使用繼電器(Relay)給被測(cè)單板上下電。因?yàn)槔^電器內(nèi)部是一種機(jī)械機(jī)構(gòu)，存在一些不可克服的物理特性，所以在上電/下電時(shí)可能存在損壞被測(cè)單板的一些隱患。這種損害單板的原因是因?yàn)樯想?下電波形極為陡峭，使跨接在電源兩端的電容出現(xiàn)瞬間大電流。根據(jù)公式I＝C*dV/dt可知，電容C充電/放電電流的大小正比于電容兩端的電壓變化率。
圖1為控制板中最常見的上電/下電電路模型連接器左邊為測(cè)試儀控制單板單元，右邊為被測(cè)單板前端的電源濾波網(wǎng)絡(luò)單元。圖中電容Ceq1、Ceq2、Ceq3、Ceq4和電感Leq的值為DC模塊內(nèi)部或外部的等效濾波參數(shù)。電容C1、C2、C3、C4和電感L2是被測(cè)單板的前端∏型濾波網(wǎng)絡(luò)。
圖2為繼電器輸出端開路情況下測(cè)量得到的輸出波形，該輸出波形其實(shí)是繼電器物理特性的體現(xiàn)(測(cè)試中使用的繼電器型號(hào)為OZ-SS-105L)。被上電的電源為+5V電源。
因?yàn)槔^電器是一個(gè)物理上的連接設(shè)備，不存在容性或感性特性，從這個(gè)波形可以分析出，繼電器在吸合之后由于慣性和簧片形變的原因，使簧片在一定時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象，經(jīng)過一定的時(shí)間才達(dá)到穩(wěn)定的吸合狀態(tài)。
圖3為被測(cè)單板前端電源濾波網(wǎng)絡(luò)輸入波形(即控制單板繼電器在有負(fù)載情況下的輸出波形)，該波形是直接從連接器上測(cè)量得到的。首先分析該輸出波形對(duì)被測(cè)單板造成的危害，然后分析造成該輸出波形的原因。
a)該輸出波形造成的危害從示波器的波形中，可以看到如下一些重要數(shù)據(jù)電源達(dá)到穩(wěn)態(tài)的時(shí)間200us/div*5div＝1000us＝1ms電源的最大上過沖0.8～1v電源的最大下過沖-6v波形缺陷存在瞬時(shí)臺(tái)階、鋸齒，存在負(fù)脈沖下過沖引起的電容兩端的瞬間電流i＝c*dv/dt＝10uf*10v/40us＝2.5(A)＞＞300mA上電過程中的最大電流(垂直升到2.3V處)＞＞2.5(A)因?yàn)楸粶y(cè)單板前端通常選用10uf的鉭電容作為∏型濾波，又由于鉭電容的特性，要求鉭電容的瞬間充電/放電電流小于300mA，否則極易容易引起鉭電容的燒毀。從上面的數(shù)據(jù)來看，在上電過程中，好幾個(gè)時(shí)刻的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過300mA，并且出現(xiàn)負(fù)脈沖，對(duì)有極性的鉭電容危害很大?？梢婋娐吩O(shè)計(jì)存在嚴(yán)重的隱患。
b)產(chǎn)生這種上電波形的原因分析可以通過將兩個(gè)波形放在一起進(jìn)行對(duì)比來分析原因所在。圖4為圖2和圖3的拼圖，它們?cè)谒椒较虻臅r(shí)間單位一致。另外在測(cè)量這些波形時(shí)，Ceq1＝Ceq3＝C1＝C3＝0.1uf，Ceq2＝Ceq4＝C2＝C4＝10uf。
T1時(shí)刻繼電器首次吸合，因?yàn)殡姼蠰eq和L2的作用，電容Ceq3、Ceq4與電容C1、C2均分電荷，電壓陡然增加至2.5V。T1時(shí)刻過后，因?yàn)殡姼蠰2上的電流由0慢慢增大，開始給被測(cè)單板補(bǔ)充電荷，所以電壓開始慢慢升高。到了時(shí)刻T2，繼電器由于簧片彈開，造成控制單板電源模塊在T2時(shí)刻后的一段時(shí)間內(nèi)不能給被測(cè)單板補(bǔ)充電荷。此時(shí)由于電感L2上的電流不能突變，所以電容C1、C2通過電感L2給電容C3、C4充電，因?yàn)榛善瑥楅_的時(shí)間較短，所以電壓降低的較少。之后，繼電器又重新開始閉合，并且開始慢慢升壓。到了時(shí)刻T3，繼電器又彈開，并且持續(xù)時(shí)間在100us左右，因?yàn)殡姼蠰2的作用，電容C1、C2又開始向電容C3、C4充電，直至電壓降為零，此時(shí)因?yàn)槔^電器還沒有吸合上，電感電流繼續(xù)由左到右，所以導(dǎo)致單板的前端產(chǎn)生了負(fù)脈沖。待繼電器吸合，此時(shí)因?yàn)殡娙軨ep3、Ceq4與電容C1、C2均分電荷的作用造成被測(cè)點(diǎn)的電位又陡然增加。到了T4時(shí)刻，繼電器再次彈開，因?yàn)榇藭r(shí)電感L2上的電流已經(jīng)基本達(dá)到穩(wěn)態(tài)，所以短時(shí)間的彈開基本不會(huì)影響到電流電壓的變化。
c)解決方案方案1為了解決因?yàn)槔^電器本身固有的機(jī)械特性帶來的被測(cè)單板上電問題，需要在繼電器輸出端做一些相應(yīng)的補(bǔ)償措施(在繼電器的輸出端接上一個(gè)L、C網(wǎng)絡(luò)和放電電阻以后再輸出到連接器上)。這種做法的缺陷是輸出L、C網(wǎng)絡(luò)參數(shù)在選取時(shí)很大程度上依賴于被測(cè)單板等效的輸入電感Leq和等效電容Ceq。電路的可移植性較差。同時(shí)，因?yàn)檩敵龆舜?lián)器件增多，造成電源在這些網(wǎng)絡(luò)上消耗的壓降過大也是一個(gè)缺陷(如5V電源低于4.75V就可能造成單元器件不能正常工作，有些器件則低于4.5V不能正常工作)。
方案2開發(fā)緩上電/下電電路，替代繼電器上電/下電電路，并且將這種功能電路封裝打包成一個(gè)共享模塊供開發(fā)工程師直接使用。
器件LTC1643L為一個(gè)PCI熱插拔控制器，是Linear公司的產(chǎn)品，該芯片在實(shí)現(xiàn)3.3V和5V上電/下電的時(shí)候采用MOS管上電/下電方案。圖5為芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)推薦的典型應(yīng)用。
從圖5中可以看出，MOS管的柵極受芯片的GATE管腳輸出控制。如果要求此MOS管完全導(dǎo)通，則要求GATE端的電壓大于MOS管源極(S)3～5V或以上。這對(duì)于低電壓的電源來說，實(shí)現(xiàn)起來較為簡單。但是對(duì)于電壓稍高的電源來說，如+15V，需要提供一個(gè)比+15V更高的電壓是一個(gè)比較苛刻的條件(稱該電壓為外部參考電壓)，而且這個(gè)參考電源沒有其他的作用，僅僅作開啟MOS之用，這對(duì)于電路設(shè)計(jì)無疑是一個(gè)冗余。
從上面的分析來看，現(xiàn)有技術(shù)的主要缺點(diǎn)有1)現(xiàn)有測(cè)試儀控制板上繼電器上電/下電電路存在較大的安全隱患，即使可以通過增加輸出網(wǎng)絡(luò)達(dá)到波形的優(yōu)化，也常常會(huì)因?yàn)闊o法用理論計(jì)算保證參數(shù)選取而煩惱，最后參數(shù)的選取必然會(huì)占用較多的設(shè)計(jì)和調(diào)試時(shí)間。2)對(duì)于大電流和大功耗的被測(cè)單板來說，因?yàn)槔^電器體積和質(zhì)量的增大，其引起的問題就更加不能忽視。另外，如果控制板上需要給被測(cè)單板切換多路電源(如5路以上)，則會(huì)因?yàn)槔^電器的數(shù)目增多，占用控制單板較多的物理空間，不便于主流單板的小型化。3)對(duì)于LTC1643L的設(shè)計(jì)方案，因?yàn)樾枰粋€(gè)額外的外部參考電壓，并且這個(gè)參考電壓的選取有一定的規(guī)則(如果需要切換正電源，則該參考電壓要比正電源高3～5V甚至更高；如果需要切換負(fù)電源，則參考電壓需要比負(fù)電源低3～5V甚至更低)，所以無法很好的推廣到電壓稍高一些的電源上去，尤其是負(fù)電源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種上電/下電模塊，以解決現(xiàn)有技術(shù)中上電/下電速率高，容易使被測(cè)單板前端電路受到損壞的問題。
為解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案一種上電/下電模塊，包括邏輯控制單元和MOS管控制單元；所述邏輯控制單元的參考電源輸入端與MOS管控制單元的電源輸入端連接，以獲取參考電壓，邏輯控制單元的控制信號(hào)輸出端與MOS管控制單元的控制信號(hào)輸入端連接；邏輯控制單元根據(jù)外部控制信號(hào)輸入端的輸入信號(hào)輸出緩上電或緩下電的控制信號(hào)，該信號(hào)控制MOS管控制單元對(duì)連接在電源輸出端的負(fù)載緩上電或緩下電。
根據(jù)上述技術(shù)方案所述MOS管控制單元的電源輸入端還連接有接口保護(hù)電路，用于防止短時(shí)間的瞬態(tài)高壓出現(xiàn)。
所述MOS管控制單元的電源輸出端還連接有狀態(tài)指示電路，用以指示模塊的緩上電/下電過程。
所述MOS管控制單元包括MOS管、充放電網(wǎng)絡(luò)、反饋網(wǎng)絡(luò)以及濾波網(wǎng)絡(luò)；該MOS管的源極與輸入電源和充放電網(wǎng)絡(luò)電連接；柵極與充放電網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)電連接；漏極與反饋網(wǎng)絡(luò)電連接，并輸出電壓給負(fù)載；濾波網(wǎng)絡(luò)與輸出電壓電連接；通過上述閉環(huán)控制，使得輸出電壓具有良好的線性和適當(dāng)?shù)呐郎俣?，濾波網(wǎng)絡(luò)抑制輸出電源的紋波。
所述MOS管控制單元的電源輸入端可為正極性電源輸入端或負(fù)極性電源輸入端。
所述MOS管為N溝道MOS管時(shí)所述MOS管控制單元的電源輸入端為負(fù)極性電源輸入端，所述MOS管為P溝道MOS管時(shí)所述MOS管控制單元的電源輸入端為正極性電源輸入端。
所述正極性電源的取值范圍為+3.3V～+20V，所述負(fù)極性電源的取值范圍為-3.3V～-20V。
所述模塊封裝成一體，具有一對(duì)外接口。
所述邏輯控制單元和MOS管控制單元可為復(fù)數(shù)個(gè)，以給負(fù)載提供多個(gè)正電源和多個(gè)負(fù)電源。
由上述可知，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1)實(shí)現(xiàn)起來較為簡單，無須外圍電路，使用它如同使用繼電器一樣簡單，而且避免了繼電器上電/下電引起的陡峭的波形。上電/下電波形緩慢，逼近線性。
2)一個(gè)模塊同時(shí)上電/下電兩路電源，正負(fù)極性各一路，適用性廣。
3)使用被切換電源(Vin+，Vin-)作為MOS管柵極的控制電壓，避免使用外部參考電源，無冗余設(shè)計(jì)。
4)功能的標(biāo)準(zhǔn)封裝化，小型化，利于推廣使用。
5)接口簡單、易用。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)控制板中最常見的上電/下電電路模型；圖2為圖1中繼電器開路情況下測(cè)量得到的輸出波形；圖3為圖1中被測(cè)單板前端電源濾波網(wǎng)絡(luò)的輸入波形；圖4為圖2和圖3的波形對(duì)照?qǐng)D；圖5為器件LTC1643L的典型應(yīng)用電路圖；圖6為本發(fā)明模塊的結(jié)構(gòu)外形圖；圖7為本發(fā)明模塊的電路原理框圖；圖8為本發(fā)明模塊中的邏輯控制單元和MOS管控制單元的電路圖；圖9為本發(fā)明模塊中負(fù)極性電源的MOS管控制單元原理框圖；圖10為本發(fā)明模塊中正極性電源的MOS管控制單元原理框圖；圖11為本發(fā)明實(shí)施例調(diào)試得到的MOS管柵極電壓Vg-、柵極到源極電壓Ugs-和輸出電壓Vout-變化曲線；圖12為多路電源的緩上電/下電設(shè)計(jì)方案示意圖；圖13為本發(fā)明模塊的典型應(yīng)用示意圖。
具體實(shí)施例方式
本實(shí)施例以一邏輯控制單元輸出兩路控制信號(hào)控制兩個(gè)MOS管控制單元分別實(shí)現(xiàn)一路正極性電源和一路負(fù)極性電源緩上/下電為例，對(duì)本發(fā)明的方法和模塊給予說明。
請(qǐng)參閱圖7所示本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)包括邏輯控制單元和MOS管控制單元。邏輯控制單元包括參考電源輸入端、外部控制信號(hào)輸入端和控制信號(hào)輸出端；MOS管控制單元包括電源輸入端、電流源輸出端和控制信號(hào)輸入端。邏輯控制單元的參考電源輸入端與MOS管控制單元的電源輸入端連接，以得到參考電壓。邏輯控制單元的控制信號(hào)輸出端與MOS管控制單元的控制信號(hào)輸入端連接，邏輯控制單元根據(jù)外部控制信號(hào)輸入端的輸入信號(hào)輸出緩上電或緩下電的控制信號(hào)，該信號(hào)控制MOS管控制單元對(duì)連接在電源輸出端的負(fù)載緩上電或緩下電。為了防止出現(xiàn)短時(shí)間的瞬態(tài)高壓，在MOS管控制單元的電源輸入端設(shè)置接口保護(hù)單元，為了便于觀察模塊的工作狀態(tài)，在MOS管控制單元的電源輸出端設(shè)置狀態(tài)指示單元。其中MOS管控制單元包含正極性電源單元和負(fù)極性電源單元。上述所有單元封裝為一體，具有一對(duì)外接口，該接口包括如下管腳正極性電源輸入端、負(fù)極性電源輸入端、參考地端、正極性電壓輸出端、負(fù)極性電壓輸出端以及外部控制信號(hào)輸入端，其結(jié)構(gòu)外形如圖6所示。
下面結(jié)合附圖對(duì)各部分作詳細(xì)說明，其中主要以負(fù)極性電源的MOS管控制單元為例進(jìn)行說明。
邏輯控制單元上電和下電受邏輯控制單元的外部控制信號(hào)輸入端輸入信號(hào)的控制，該控制端定義為CNT。當(dāng)CNT＝1時(shí)，即高電平信號(hào)(如可為3V或5V等)，上電/下電模塊實(shí)現(xiàn)緩上電；當(dāng)CNT＝0時(shí)，即低電平信號(hào)(如可為0V等)模塊實(shí)現(xiàn)緩下電?？梢酝ㄟ^控制這個(gè)控制端給被測(cè)單板上電或下電。
參閱圖8所示的邏輯控制單元電路圖，邏輯控制單元使用兩對(duì)光耦實(shí)現(xiàn)，且兼容CMOS和TTL電平輸入。該兩對(duì)光耦可分別控制一路正極性電源和負(fù)極性電源，其兩控制信號(hào)輸出端分別與正極性電源和負(fù)極性電源相連，以獲取參考電壓。本實(shí)施例中負(fù)極性電源Vin-的取值范圍為-3.3V～-20V，相對(duì)應(yīng)，正極性電源Vin+的取值范圍為+3.3V～+20V。其具體控制原理如下a)CNT在模塊內(nèi)通過一個(gè)1K電阻實(shí)現(xiàn)內(nèi)部下拉，保證模塊有一個(gè)確定的電平狀態(tài)。CNT懸空使光耦不導(dǎo)通，即在缺省情況下，不給被測(cè)單板上電。
b)當(dāng)CNT＝0時(shí)，光耦不導(dǎo)通，此時(shí)輸出控制信號(hào)電壓Vctl-＝負(fù)極性電源電壓Vin-，輸出控制信號(hào)電壓Vctl+＝正極性電源電壓Vin+。
c)當(dāng)CNT＝1時(shí)(指能使光耦的發(fā)光管能導(dǎo)通的電壓信號(hào))，光耦導(dǎo)通，此時(shí)Vctl-＝-0.3V≈GND，Vctl+＝+0.3V≈GND。
MOS管控制單元參閱圖9所示的負(fù)極性電源MOS管控制單元原理框圖和圖10所示的正極性電源MOS管控制單元原理框圖，以及圖8中的MOS管控制單元的電路原理圖。
MOS管控制單元決定了功能模塊的很多技術(shù)參數(shù)，如上電時(shí)間，上電速率等。對(duì)于負(fù)極性電源，應(yīng)該選用N溝道的MOS管，對(duì)于正極性電源，則選用P溝道的MOS管，這一點(diǎn)突破常規(guī)設(shè)計(jì)方法。由于邏輯控制單元輸出的控制信號(hào)電壓為Vctl-＝Vin-和Vctl+＝Vin+，即采用Vin+或Vin-作為控制柵極的參考電壓，避免使用外部冗余參考電壓。MOS管控制單元電路工作的基本原理是用充放電網(wǎng)絡(luò)的曲線來控制模塊的上電曲線。電路設(shè)計(jì)簡潔，容易理解。
從圖8中可看出，充放電網(wǎng)絡(luò)的充放電速度取決于時(shí)間常數(shù)ㄈ＝R7*C1。
當(dāng)Vctl-＝Vin-時(shí)，Vg-＝Vin-，此時(shí)Ugs-＝0，(Ugs-為MOS管柵極到源極的電壓)，所以MOS不導(dǎo)通，Vout-＝0。
當(dāng)Vctl-從Vin-突然變?yōu)閂ctl-＝-0.3V≈GND時(shí)，Vg-有一個(gè)充電的過程，最后達(dá)到穩(wěn)態(tài)電壓(Vg-(穩(wěn)態(tài))＝(Vin-)*R7/(R5+R7))，因?yàn)镽5＞＞R7，所以Vg-(穩(wěn)態(tài))≈0。此時(shí)Ugs-(穩(wěn)態(tài))＝(-Vin-)*R5/(R5+R7)，因?yàn)镽5＞＞R7，所以Ugs-(穩(wěn)態(tài))≈(-Vin-)＞Ugs(th)(Ugs(th)為MOS管的開啟電壓)，此時(shí)MOS管導(dǎo)通。
為了避免MOS在導(dǎo)通之后不久的時(shí)間內(nèi)Vout-的變化會(huì)跟隨MOS轉(zhuǎn)移特性曲線的變化，本實(shí)施例采用了負(fù)反饋機(jī)制(如圖中橢圓虛線框所示)來調(diào)整Vg-的變化曲線。其原理是當(dāng)Vctl-＝Vin-時(shí)，MOS管截止，此時(shí)電容C3上的電壓比電容C11上的電壓低(電容C3上電壓為Vin-，電容C11上的電壓為0)。當(dāng)CNT＝1時(shí)，Vctl-≈GND，此時(shí)MOS管在Vg-的控制下開始導(dǎo)通，Vout-點(diǎn)電位開始下降(由GND往下降至Vin-)，Vg-點(diǎn)電位開始上升(由Vin-開始上升至GNG)。在此過程中，電容C3、C11中有充電電流從右(Vout-)到左(Vg-)，經(jīng)R7到地。如果Vout-點(diǎn)電位下降過快，則電容C3、C11的充電電流增大，電阻R7上的電流也增大，造成Vg-點(diǎn)電位下降，減緩了Vout-點(diǎn)電位的變化(降低了輸出電壓降低速度)。如果Vout-點(diǎn)電位上升過慢，則電容C3、C11上充電電流減小，電阻R7上的電流減小，Vg-點(diǎn)電位上升，此過程又加快了Vout-點(diǎn)電位的變化(提高了輸出電壓降低的速度)。通過如此的閉環(huán)控制，使得輸出電壓具有良好的線性和適當(dāng)?shù)呐郎俣?。調(diào)試時(shí)Vg-、Ugs-和Vout-滿足的關(guān)系曲線如圖11所，圖中實(shí)線和虛線就是引入負(fù)反饋之后和引入負(fù)反饋之前的區(qū)別。
對(duì)于圖10所示的正極性電源，只需將MOS管由N溝道更改為P溝道，其原理與圖9所示的負(fù)極性電源類似。
輸出濾波單元在MOS管控制單元的電源Vout-、Vout+的輸出端，為了抑制輸出電源的紋波，在輸出端增加濾波電容以改善輸出波形。同時(shí)，為了保證連接在MOS管控制單元電源輸出端的單板在下電之后，濾波電容能夠及時(shí)將存儲(chǔ)的電荷放完，在輸出端并聯(lián)一個(gè)電阻用以形成放電回路。
保護(hù)和狀態(tài)指示單元模塊在保證基本功能外，同時(shí)還設(shè)置保護(hù)電路和指示電路，確保模塊的狀態(tài)能夠容易被開發(fā)工程師所觀察到，便于問題的定位。主要包括在電源的輸入端設(shè)計(jì)有保護(hù)二極管用于防止短時(shí)間的瞬態(tài)高壓出現(xiàn)；在模塊的正面設(shè)計(jì)(便于工程師觀察到)有指示燈用于指示電壓輸出和控制信號(hào)，具體的定義如表一所示。
表一狀態(tài)指示燈定義

對(duì)于需要提供多個(gè)正電源和多個(gè)負(fù)電源的被測(cè)板，這時(shí)可以通過使用多個(gè)上電/下電模塊實(shí)現(xiàn)，每一個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)正負(fù)各一路電源的緩上電/下電。如圖12所示。
圖13是基于這種上電/下電模塊的一種典型應(yīng)用，可作為開發(fā)工程師參考。
本發(fā)明技術(shù)方案主要實(shí)現(xiàn)繼電器上電/下電的替代。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)緩上電/下電，起到保護(hù)被測(cè)單板前端∏型濾波網(wǎng)絡(luò)的作用。對(duì)于本發(fā)明的模塊推薦將其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，以實(shí)現(xiàn)技術(shù)成果的充分共享。其他開發(fā)工程師在使用此模塊的時(shí)候就象是在使用一般的器件一樣簡單，無須關(guān)心其內(nèi)部功能如何實(shí)現(xiàn)，只需關(guān)心一些重要技術(shù)參數(shù)及對(duì)外接口即可。本發(fā)明的模塊經(jīng)過封裝打包之后，對(duì)外接口非常簡單，表二是經(jīng)過封裝之后的對(duì)外接口。
表二上電下電模塊的對(duì)外接口

根據(jù)需要，本發(fā)明也可包括復(fù)數(shù)個(gè)邏輯控制單元和與該復(fù)數(shù)個(gè)邏輯控制單元對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)個(gè)MOS管控制單元，以提供多路可實(shí)現(xiàn)緩上/下電的正極性電源和負(fù)極性電源。其中復(fù)數(shù)個(gè)邏輯控制單元可分別具有一個(gè)外部控制信號(hào)輸入端，也可共用一個(gè)外部控制信號(hào)輸入端綜上所述，本發(fā)明與一般測(cè)試儀上電/下電電路的不同之處在于使用了比較小型、波形緩慢的MOS管上電/下電電路替代波形陡峭的繼電器上電/下電方案，對(duì)被測(cè)單板起到很好的保護(hù)作用。在本發(fā)明中，P溝道MOS與正極性電源的搭配，N溝道MOS管與負(fù)極性電源的搭配解決了一個(gè)重要的Ugs導(dǎo)通電壓問題，與常規(guī)設(shè)計(jì)方法相反。使MOS管柵極的導(dǎo)通電壓來源于被需要緩上電/下電的電源電壓(即Vin+和Vin-)，而無須專門的外部參考電壓。另外，將功能的實(shí)現(xiàn)做成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的器件封裝，對(duì)資源的共享有很大的幫助。
該模塊具有如下一些重要特征1)將該功能模塊進(jìn)行自定義的管腳封裝。
2)上電/下電波形好，呈單調(diào)遞增/遞減，逼近線性。上電/下電時(shí)間正比于時(shí)間常數(shù)ㄈ＝R*C，用戶可根據(jù)需要適當(dāng)進(jìn)行微調(diào)。按照這種速率上電/下電，鉭電容瞬間充電/放電電流可控制在5mA以下。
3)將功能標(biāo)準(zhǔn)化、小型化、模塊化，減少重復(fù)開發(fā)。
4)一個(gè)模塊可同時(shí)實(shí)現(xiàn)一路正極性電源和一路負(fù)極性電源的緩上電/下電，開發(fā)工程師視實(shí)際情況選用。
5)提供工作狀態(tài)指示，便于觀察工作狀態(tài)。
6)可實(shí)現(xiàn)+3.3V～+20V，-3.3V～-20V的上電/下電。
7)上電/下電不需要外部參考電壓，MOS管源極的控制由被切換電源提供，無冗余電路。
8)模塊內(nèi)部設(shè)計(jì)有簡單有效的反饋機(jī)制，用以優(yōu)化上電波形。
9)模塊接口最簡化、簡單易用。
權(quán)利要求
1.一種上電/下電模塊，其特征在于包括邏輯控制單元和MOS管控制單元；所述邏輯控制單元的參考電源輸入端與MOS管控制單元的電源輸入端連接，以獲取參考電壓，邏輯控制單元的控制信號(hào)輸出端與MOS管控制單元的控制信號(hào)輸入端連接；邏輯控制單元根據(jù)外部控制信號(hào)輸入端的輸入信號(hào)輸出緩上電或緩下電的控制信號(hào)，該信號(hào)控制MOS管控制單元對(duì)連接在電源輸出端的負(fù)載緩上電或緩下電。
2.如權(quán)利要求1所述的上電/下電模塊，其特征在于所述MOS管控制單元的電源輸入端還連接有接口保護(hù)電路，用于防止短時(shí)間的瞬態(tài)高壓出現(xiàn)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的上電/下電模塊，其特征在于所述MOS管控制單元的電源輸出端還連接有狀態(tài)指示電路，用以指示模塊的緩上電/下電過程。
4.如權(quán)利要求1所述的上電/下電模塊，其特征在于所述MOS管控制單元包括MOS管、充放電網(wǎng)絡(luò)、反饋網(wǎng)絡(luò)以及濾波網(wǎng)絡(luò)；該MOS管的源極與輸入電源和充放電網(wǎng)絡(luò)電連接；柵極與充放電網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)電連接；漏極與反饋網(wǎng)絡(luò)電連接，并輸出電壓給負(fù)載；濾波網(wǎng)絡(luò)與輸出電壓電連接；通過上述閉環(huán)控制，使得輸出電壓具有良好的線性和適當(dāng)?shù)呐郎俣?，濾波網(wǎng)絡(luò)抑制輸出電源的紋波。
5.如權(quán)利要求1所述的上電/下電模塊，其特征在于所述MOS管控制單元的電源輸入端可為正極性電源輸入端或負(fù)極性電源輸入端。
6.如權(quán)利要求1、4或5所述的上電/下電模塊，其特征在于所述MOS管為N溝道MOS管時(shí)所述MOS管控制單元的電源輸入端為負(fù)極性電源輸入端，所述MOS管為P溝道MOS管時(shí)所述MOS管控制單元的電源輸入端為正極性電源輸入端。
7.如權(quán)利要求1所述的上電/下電模塊，其特征在于所述模塊封裝成一體，具有一對(duì)外接口。
8.如權(quán)利要求1所述的上電/下電模塊，其特征在于所述邏輯控制單元和MOS管控制單元可為復(fù)數(shù)個(gè)，以給負(fù)載提供多個(gè)正電源和多個(gè)負(fù)電源。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種緩上電/下電模塊，用于測(cè)試設(shè)備對(duì)被測(cè)單板的上電/下電控制。為了降低被測(cè)單板的上電/下電速率，以保護(hù)被測(cè)單板的前端電路，本發(fā)明的模塊包括邏輯控制單元和MOS管控制單元，邏輯控制單元接受一外部信號(hào)，產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)緩上電或緩下電的控制信號(hào)；MOS管控制單元接受輸入電源電壓以及控制信號(hào)，并根據(jù)控制信號(hào)對(duì)負(fù)載(單板)緩上電或緩下電。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)對(duì)上電/下電波形的單調(diào)遞增/遞減，逼近線性，有效保護(hù)負(fù)載，且模塊接口簡化，簡單易用。
文檔編號(hào)G01R31/00GK1510427SQ0215739
公開日2004年7月7日 申請(qǐng)日期2002年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月23日
發(fā)明者胡義偉, 王智瓊 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司