航空總線系統(tǒng)及其保護(hù)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于集成電路領(lǐng)域，尤其涉及一種航空總線系統(tǒng)及其保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航空技術(shù)及航空市場(chǎng)的發(fā)展，航空總線的應(yīng)用越來越廣泛。其中，普遍應(yīng)用于軍用和民用航空領(lǐng)域的航空總線主要有1553B總線和ARINC429總線?？偩€應(yīng)用環(huán)境十分復(fù)雜，而且總線上一般都同時(shí)接多個(gè)發(fā)送或接收節(jié)點(diǎn)。圖1即為航空總線的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。當(dāng)出現(xiàn)總線故障，例如遭遇雷擊、電磁干擾時(shí)，總線上可能出現(xiàn)高電壓、大電流。因此，需要采取保護(hù)措施防止總線上的非正常高壓、大電流傳導(dǎo)到其他系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)，損壞總線控制器、處理器等關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)備。與其他總線不同，航空總線上的非正常高壓、大電流具有能量高、響應(yīng)時(shí)間短、破壞面積大等特點(diǎn)。因此對(duì)系統(tǒng)更具威脅和破壞性，也極大的增加了系統(tǒng)保護(hù)的難度。
[0003]一般總線的過壓和過流保護(hù)主要是在總線發(fā)送器內(nèi)部增加保護(hù)電路，當(dāng)檢測(cè)到過壓和過流時(shí)，啟動(dòng)保護(hù)電路，對(duì)電壓進(jìn)行鉗位，泄放電流，但不斷開系統(tǒng)與總線的連接。這種保護(hù)方式響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，適合于器件閂鎖、總線短路等故障引起的過壓、過流保護(hù)。而航空總線上由于雷擊、電磁干擾出現(xiàn)的高壓、大電流脈沖，可能持續(xù)時(shí)間只有幾個(gè)微秒，甚至納秒級(jí)別，但電壓和電流的數(shù)量級(jí)卻達(dá)到幾千伏和幾個(gè)安培，在這么短的時(shí)間內(nèi)，一般總線發(fā)送器內(nèi)部的保護(hù)電路是無法做出響應(yīng)的，而且也不能承受這么高的能量。因此，普通總線發(fā)送器里面的過壓和過流保護(hù)結(jié)構(gòu)并不適用于航空總線。
[0004]目前，航空總線的過壓和過流保護(hù)主要是從系統(tǒng)級(jí)進(jìn)行，通過在總線上增加過壓保護(hù)電路，提供放電通路，進(jìn)行過壓和過流保護(hù)。但這種保護(hù)方式在發(fā)生過壓和過流時(shí)，仍然保持了發(fā)送器與總線的連接，如保護(hù)電路不能及時(shí)將電荷泄放，總線上的高壓和大電流仍然可能破壞總線控制器、處理器等關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)備。并且，進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的過壓、過流保護(hù)勢(shì)必要增加系統(tǒng)復(fù)雜性，提高了系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度和維護(hù)成本，而且存在一定的風(fēng)險(xiǎn)和局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的首先即在于提供一種航空總線保護(hù)電路，以解決現(xiàn)有保護(hù)電路不能及時(shí)將電荷泄放，總線上的高壓和大電流仍然可能破壞總線控制器、處理器等關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)備的技術(shù)問題。
[0006]本發(fā)明提供的航空總線保護(hù)電路，可以用于防止總線發(fā)送器和系統(tǒng)總線之間因過流或過壓產(chǎn)生的損害擴(kuò)大，其特征在于，所述保護(hù)電路設(shè)于所述總線發(fā)送器的端口與系統(tǒng)總線之間，包括一個(gè)當(dāng)電流超過保護(hù)電流閾值時(shí)即刻熔斷、斷開所述總線發(fā)送器與系統(tǒng)總線之間的物理連接的過流保護(hù)部件。
[0007]進(jìn)一步地，所述保護(hù)電路還包括設(shè)置在所述總線發(fā)送器的端口與地之間的，用于當(dāng)總線電壓高于保護(hù)電壓閾值時(shí)、將電壓鉗位在保護(hù)電壓閾值附近的過壓保護(hù)部件。
[0008]更進(jìn)一步地，所述過壓保護(hù)部件還用于當(dāng)總線電壓高于保護(hù)電壓閾值時(shí)、產(chǎn)生大于所述保護(hù)電流閾值的電流，從而將所述過流保護(hù)部件熔斷、斷開所述總線發(fā)送器與系統(tǒng)總線之間的物理連接。
[0009]具體地，所述過流保護(hù)器件為保險(xiǎn)絲、熔絲管或者熔絲盒。
[0010]更具體地，所述過壓保護(hù)部件通過齊納二極管的正向和反向串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)；并通過改變正向和反向串聯(lián)的齊納二極管的個(gè)數(shù)來調(diào)整所述保護(hù)電壓閾值。
[0011]另一方面，本發(fā)明的目的還在于提供一種航空總線系統(tǒng)，該航空總線系統(tǒng)包括處理器、總線控制器、總線發(fā)送器以及同時(shí)接在系統(tǒng)總線上的若干接收器和子系統(tǒng)，其特征在于，所述航空總線系統(tǒng)還包括一個(gè)上述任一形式下的保護(hù)電路，可以用于防止總線發(fā)送器和系統(tǒng)總線之間因過流產(chǎn)生的損害擴(kuò)大。
[0012]根據(jù)本發(fā)明提供的航空總線系統(tǒng)及其保護(hù)電路，能夠在系統(tǒng)總線出現(xiàn)過流時(shí)，將總線發(fā)送器端口的過流保護(hù)部件熔斷，完全斷開總線發(fā)送器與系統(tǒng)總線之間的物理連接，實(shí)現(xiàn)總線發(fā)送器與系統(tǒng)總線的完全隔離，以保護(hù)總線控制器、處理器等其他關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)備。通過總線發(fā)送器的“自我犧牲”，將系統(tǒng)總線上的過壓、過流對(duì)系統(tǒng)的破壞范圍限制在了發(fā)送器內(nèi)部，極大的降低了過壓、過流的破壞性，也最大限度的降低了系統(tǒng)修復(fù)成本。同時(shí)，該保護(hù)電路也能防止總線發(fā)送器自身內(nèi)部由于短路、R鎖等故障引起的過壓和過流傳導(dǎo)到系統(tǒng)總線上，避免由于總線發(fā)送器的故障造成總線上其他接收節(jié)點(diǎn)的損壞。
【附圖說明】
[0013]圖1是航空總線的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的航空總線保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)框圖；
[0015]圖3是本發(fā)明一實(shí)施例提供的航空總線保護(hù)電路的組成示意圖；
[0016]圖4是本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例提供的過壓保護(hù)器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0018]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的航空總線保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)框圖；為了便于說明，僅示出了與本實(shí)施例相關(guān)的部分，如圖所示:
[0019]一種航空總線保護(hù)電路100，設(shè)于總線發(fā)送器10的端口與系統(tǒng)總線20之間，用于防止總線發(fā)送器10和系統(tǒng)總線20之間因過流或者過壓產(chǎn)生的損害擴(kuò)大。具體地，所述保護(hù)電路100包括一個(gè)過流保護(hù)部件101，該過流保護(hù)部件101在總線上的電流超過保護(hù)電流閾值時(shí)即刻熔斷，斷開總線發(fā)送器10與系統(tǒng)總線20之間的物理連接，以保護(hù)總線控制器、處理器等其他關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)備。
[0020]作為一優(yōu)選實(shí)施例，該保護(hù)電路100還包括一個(gè)過壓保護(hù)部件102。該過壓保護(hù)部件102設(shè)置在所述總線發(fā)送器10的輸出端口與地之間，用于當(dāng)總線電壓高于保護(hù)電壓閾值時(shí)、將電壓鉗位在保護(hù)電壓閾值附近。進(jìn)一步地，該過壓保護(hù)部件102還用于當(dāng)總線電壓高于保護(hù)電壓閾值時(shí)、產(chǎn)生大于保護(hù)電流閾值的電流，從而將所述過流保護(hù)部件101熔斷、斷開所述總線發(fā)送器10與系統(tǒng)總線20之間的物理連接。
[0021]在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，該過流保護(hù)器件101可以選用保險(xiǎn)絲、熔絲管或者熔絲盒的任意一種。在總線發(fā)送器10內(nèi)部增設(shè)一個(gè)過流保護(hù)器件101，其制造工藝與普通芯片的制造工藝兼容，不會(huì)增加工藝復(fù)雜性和版圖層次，占用芯片的面積較小，可以方便地集成到總線發(fā)送器10的內(nèi)部。
[0022]按照此思路，在總線發(fā)送器10的端口與系統(tǒng)總線20之間接入保護(hù)電路100，通過合理選擇保險(xiǎn)絲、熔絲管或者熔絲盒的熔斷電流，來確定保護(hù)電流的閾值。系統(tǒng)正常工作時(shí)，保險(xiǎn)絲、熔絲管或者熔絲盒不熔斷，保持總線發(fā)送器10與系統(tǒng)總線20的連接。當(dāng)由于總線20故障、雷擊、電磁干擾等因素，在總線20上產(chǎn)生瞬時(shí)高壓或大電流時(shí)，通過保險(xiǎn)絲、熔絲管或者熔絲盒的電流大于保護(hù)電流閾值，保險(xiǎn)絲、熔絲管或者熔絲盒熔斷，斷開總線發(fā)送器10與系統(tǒng)總線20的連接，從而避免系統(tǒng)總線20上的大電流通過總線發(fā)送器10對(duì)總線控制器、處理器等其他系統(tǒng)設(shè)備造成破壞。同時(shí)，該保護(hù)電路100也能防止總線發(fā)送器10自身內(nèi)部由于短路、閂鎖等故障引起的過壓和過流傳導(dǎo)到系統(tǒng)總線20上，避免由于總線發(fā)送器10的故障造成總線上其他接收節(jié)點(diǎn)的損壞。
[0023]同樣的，在航空總線系統(tǒng)正常工作時(shí)，總線發(fā)送器10的輸出端口與地之間增設(shè)的過壓保護(hù)器件102不啟動(dòng)，且不會(huì)對(duì)系統(tǒng)正常工作造成任何影響。當(dāng)總線電壓高于過壓保護(hù)器件102的保護(hù)電壓閾值時(shí)，保護(hù)功能啟動(dòng)，將電壓鉗位在保護(hù)電壓閾值附近。進(jìn)行電壓鉗位的同時(shí)，過壓保護(hù)器件102還要在極短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生足夠大的電流，這個(gè)電流值要大于過流保護(hù)器件101的保護(hù)電流閾值，從而將過流保護(hù)器件101熔斷，將總線發(fā)送器10與系統(tǒng)總線20進(jìn)行隔離，避免損壞系統(tǒng)。過壓保護(hù)器件102的保護(hù)電壓閾值可調(diào)，可通過總線發(fā)送器10外部引腳對(duì)保護(hù)電壓閾值進(jìn)行配置，在不改變現(xiàn)有總線系統(tǒng)架構(gòu)的情況下，以適應(yīng)不同工作電壓系統(tǒng)的保護(hù)要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)，提高了系統(tǒng)可靠性，降低了系統(tǒng)維護(hù)難度和維護(hù)成本。
[0024]在具體實(shí)施過程中，所述過壓保護(hù)部件102可以通過齊納二極管的正向和反向串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)；并通過改變正向和反向串聯(lián)的齊納二極管的個(gè)數(shù)來調(diào)整保護(hù)電壓閾值。
[0025]參見圖3。圖3以ARINC429航空總線及其發(fā)送器為例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的航空總線保護(hù)電路的組成進(jìn)行說明。
[0026]ARINC429總線采用差分傳輸，傳輸媒介為屏蔽雙絞線，AOUT和BOUT為其總線發(fā)送器的輸出端口。ARINC429總線采用直接耦合方式，即總線發(fā)送器的輸出端口 AOUT和BOUT直接與系統(tǒng)總線相連。
[0027]本實(shí)施例在總線發(fā)送器輸出端口 AOUT和BOUT與系統(tǒng)總線之間分別接入保險(xiǎn)絲Fl和F2，保險(xiǎn)絲Fl、F2即為過流保護(hù)器件101。AOUT和BOUT端口輸出的信號(hào)分別經(jīng)過保險(xiǎn)絲Fl和F