專利名稱：切換電路板及其保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電路板自動測量儀器制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種切換電路板及其保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
在電子信息產(chǎn)品的組裝電路板(PCBA)制造過程中，越來越多的采用組裝電路板在線測試系統(tǒng)(In-Circuit Test System)來快速檢測故障元器件或組裝缺陷。在這種專用檢測設(shè)備中，切換電路板是一個重要部件，它連接于待測板與檢測信號源及測量控制電路之間，起到切換測試通道的作用。傳統(tǒng)的半導(dǎo)體模擬開關(guān)切換電路板，其保護(hù)線路采用集成了晶閘管(SCR)陣列的 IC，這種結(jié)構(gòu)放電速度慢，故靜電不能及時充分泄放，且本身耐受電流電壓低，易受浪涌大電流沖擊而損壞，從而致使保護(hù)線路失效、半導(dǎo)體模擬開關(guān)IC燒毀。另外，集成了晶閘管陣列的IC成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種切換電路板及其保護(hù)方法，其放電速度快， 能夠及時充分泄放靜電，不易受浪涌大電流沖擊而損壞，避免半導(dǎo)體模擬開關(guān)IC被燒毀， 此外，本發(fā)明還具有成本低的特點(diǎn)。( 二 )技術(shù)方案為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種切換電路板，包括保護(hù)電路、控制電路和半導(dǎo)體模擬開關(guān)IC陣列；所述控制電路用于對所述保護(hù)電路中的繼電器開關(guān)，所述保護(hù)電路與半導(dǎo)體模擬開關(guān)IC陣列相互連通；所述保護(hù)電路包括一組與測試通道對應(yīng)連接的正向放電單元和反向放電單元，所述正向放電單元包括相連接的正向開關(guān)二極管和正向放電二極管，所述反向放電單元包括相連接的反向開關(guān)二極管和反向放電二極管；所述正向放電二極管的正極和反向放電二極管的負(fù)極均接地，所述正向放電二極管和反向放電二極管為瞬態(tài)電壓抑制二級管。優(yōu)選地，所述切換電路板還包括繼電器放電保護(hù)陣列，所述繼電器放電保護(hù)陣列包括一組與待測組裝電路板連接的電路通道相連接的繼電器開關(guān)，所述繼電器開關(guān)在控制電路控制下與所述測試通道或放電電阻R連接，所述放電電阻接地。 優(yōu)選地，所述切換電路板還包括通過繼電器開關(guān)與所述正向開關(guān)二極管和反向開關(guān)二極管分別連接的電壓源或者低阻值電阻，所述低阻值電阻接地。優(yōu)選地，所述保護(hù)電路包括繼電器開關(guān)K1、K2、K3和Κ4，其中，Κ2、Κ4接地，Κ1、Κ3 連接電壓源。優(yōu)選地，所述R的阻值為1 100歐姆。優(yōu)選地，所述電壓源V+為5 15V，V-為-10 0V。
一種前述切換電路板的保護(hù)方法，包括以下步驟A 控制電路對保護(hù)電路中的繼電器開關(guān)進(jìn)行控制；B:待測電路板上的靜電或電荷形成的電流通過測試通道使正向開關(guān)二極管或反向開關(guān)二極管導(dǎo)通；C:正向放電單元和反向放電單元中，與所述正向開關(guān)二極管或反向開關(guān)二極管對應(yīng)的正向放電二極管或反向放電二極管放電，迅速使電壓穩(wěn)定在預(yù)定的鉗位電壓。優(yōu)選地，所述方法還包括使繼電器放電保護(hù)陣列中的繼電器開關(guān)接地。優(yōu)選地，所述步驟A，進(jìn)一步包括測試之前、測試之后或測試間歇，控制電路使K2、K4導(dǎo)通，Κ1、Κ3斷開；測試進(jìn)行時，控制電路使Κ4、Κ2斷開，Κ3、Κ1導(dǎo)通。(三)有益效果本發(fā)明中所采用的二極管陣列保護(hù)電路通過多個二極管或者繼電器開關(guān)共享連接瞬態(tài)電壓抑制二級管，充分利用了瞬態(tài)電壓抑制二級管響應(yīng)時間極快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差小、鉗位電壓較易控制、無損壞極限、體積小的優(yōu)點(diǎn)，保證不同測試通道在放電時會經(jīng)過低阻值電阻共同接地放電保護(hù)，而在測試進(jìn)行時則相互絕緣且可被極速限制在預(yù)定的安全電壓，從而有效地保護(hù)半導(dǎo)體模擬開關(guān)IC陣列等電子線路，免受各種浪涌脈沖的損壞。又因二極管陣列保護(hù)電路本身具有耐大電流高電壓而不易損壞的特點(diǎn)，且可選用成本低、體積小的片式元件。所以本發(fā)明可更好的克服浪涌脈沖的損壞，是一種具有更高速放電保護(hù)的、更低成本的、更高壽命的切換電路板。在測量時，由于待測板的靜電或殘余電荷得到更快速充分泄放，故亦可提高測量的穩(wěn)定性和檢測效率。


圖1為本發(fā)明所述切換電路板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例中所述切換電路板的保護(hù)方法流程圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中所述切換電路板的電路結(jié)構(gòu)框圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例中所述取消電路中的機(jī)械繼電器的切換電路板電路結(jié)構(gòu)框圖；圖5為本發(fā)明所述切換電路板中保護(hù)電路的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。如圖1所示，本發(fā)明所述的切換電路板，包括保護(hù)電路、控制電路和半導(dǎo)體模擬開關(guān)IC陣列；所述控制電路用于對所述保護(hù)電路中的繼電器開關(guān)，所述保護(hù)電路與半導(dǎo)體模擬開關(guān)IC陣列相互連通；所述保護(hù)電路包括繼電器開關(guān)Κ1、Κ2、Κ3和Κ4，其中，Κ2、Κ4接地，Κ1、Κ3連接電壓源；所述保護(hù)電路包括一組與測試通道對應(yīng)連接的正向放電單元和反向放電單元，所述正向放電單元包括相連接的正向開關(guān)二極管和正向放電二極管，所述反向放電單元包括相連接的反向開關(guān)二極管和反向放電二極管；所述正向放電二極管的正極和反向放電二極管的負(fù)極分別接地，所述正向放電二極管和反向放電二極管為瞬態(tài)電壓抑制二級管。所述正向開關(guān)二極管和反向開關(guān)二極管與電壓源或者低阻值電阻通過繼電器開關(guān)連接，所述低阻值電阻接地。優(yōu)選地，還包括繼電器放電保護(hù)陣列，所述繼電器放電保護(hù)陣列包括一組與待測組裝電路板連接的電路通道相連接的繼電器，所述繼電器在控制電路控制下與所述測試通道或放電電阻R連接，所述放電電阻接地。R的阻值為1 100歐姆。如圖2所示，本發(fā)明所述的切換電路板的保護(hù)方法，包括以下步驟A 控制電路對保護(hù)電路中的繼電器開關(guān)進(jìn)行控制；本步驟中，測試之前、測試之后或測試間歇，控制電路使K2、K4導(dǎo)通，Κ1、Κ3斷開；測試進(jìn)行時，控制電路使Κ4、Κ2斷開，Κ3、Κ1導(dǎo)通。B:待測電路板上的靜電或電荷形成的電流通過測試通道使正向開關(guān)二極管或反向開關(guān)二極管導(dǎo)通；C:正向放電單元和反向放電單元中，與所述正向開關(guān)二極管或反向開關(guān)二極管對應(yīng)的正向放電二極管或反向放電二極管放電，迅速使電壓穩(wěn)定在預(yù)定的鉗位電壓。優(yōu)選地，所述方法還包括使繼電器放電保護(hù)陣列中的繼電器開關(guān)接地。如圖3所示，在這種測量儀器中，以切換電路板(101或102)實(shí)現(xiàn)信號源及測量控制電路12與待測的組裝電路板11的電路連接。然而待測的組裝電路板11在制造過程中可能帶有靜電或殘余的電荷，特別是當(dāng)組裝電路板經(jīng)過上電的功能測試后，其上的儲能元件如電容或電感，尤其是大的電容儲存有大量靜態(tài)的電荷。在進(jìn)行測試接觸連接時，有必要對待測的組裝電路板11作放電保護(hù)， 以減少甚至避免損壞切換電路板(101或102)上半導(dǎo)體模擬開關(guān)IC陣列M中的IC。如圖3和圖5所示，Si、S2. . . Sn(n為自然數(shù))是與待測的組裝電路板11連接的電路通道，在測試前，由控制電路21控制所有的繼電器RL1、RL2. . . RLn,切換連接到R1、 R2. ..foi，而Rl、R2. . . Rn的電阻值為1 lOOohm，且與GND (地)連接，可實(shí)現(xiàn)在測試前的大電流放電，放電持續(xù)時間可為數(shù)十毫秒 數(shù)十秒。之后，由控制電路21控制所有機(jī)械繼電器RLl、RL2. . . RLn切換連接到SNl、SN2. . . SNn。此處，也可以取消電路中的機(jī)械繼電器 RL1、RL2. · · RLn,使 Si、S2. · · Sn(n 為自然數(shù))與 SNU SN2. · · SNn 直接連接(如圖 4)?？刂齐娐纺K，由PLD等組成，其功能是接受測量控制電路的指令訊號，自動控制各機(jī)械繼電器開關(guān)、光耦合繼電器開關(guān)、半導(dǎo)體模擬開關(guān)IC的動作。在測試之前放電、測試之后放電或測試間歇放電由控制電路21控制/DISCHARGE 為低電平而控制/TEST為高電平，即此時K2、K4導(dǎo)通而K1、K3斷開。假設(shè)二極管的正向?qū)▔航禐閂F(例如，硅二極管的VF約為0. 6 0. 8V)，則通道Sm上的正、負(fù)的浪涌電壓分別經(jīng)由DA1、DB1被放電后降至在-VF +VF之間。SN2. . . SNn同理可被放電后降至在-VF +VF之間。在測試進(jìn)行時的鉗位保護(hù)由控制電路21控制/DISCHARGE為高電平而控制/ TEST為低電平，即此時K4、K2斷開而K3、Kl導(dǎo)通。設(shè)Vl = (V-)-VF, V2 = (V+)+VF，則通道Sm上的正、負(fù)電壓分別經(jīng)由DAI、DBl被限制在Vl V2之間。SN2. . . SNn同理可被限制在發(fā)Vl V2之間。D108可采用瞬態(tài)電壓抑制(TVS) 二極管WS10P6SMB，而D109可采用瞬態(tài)電壓抑制(TVS) 二極管WS5.0P6SMB。TVS的響應(yīng)時間可達(dá)pS (10_12秒)量級。假設(shè)半導(dǎo)體模擬開關(guān) IC陣列M中的IC的最小可承受電壓為VEE，而最大可承受電壓為VDD。以下僅就Sm通道進(jìn)行詳述，其它通道SN2. .. SNn同理。在整個測試過程中，若sm通道中有來自待測的組裝電路板上的高電壓靜電或殘余電荷，則在正電壓瞬態(tài)峰值脈沖電流作用下，DAl呈正向?qū)顟B(tài)，瞬態(tài)電壓抑制二級管 D108的兩極間即會以10_12秒量級的速度，由高阻抗變?yōu)榈妥杩?，可吸收來自測試通道sm 上高達(dá)數(shù)百瓦以上的浪涌功率，使兩極間的電壓鉗位于預(yù)定的最大鉗位電壓以下，從而使得測試通道Sm與GND之間的正電壓極速降下來。同理，在負(fù)電壓瞬態(tài)峰值脈沖電流作用下，DBl呈正向?qū)顟B(tài)，瞬態(tài)電壓抑制二級管D109的兩極間亦會以10_12秒量級的速度，由高阻抗變?yōu)榈妥杩?，可吸收來自測試通道 Sm上高達(dá)數(shù)百瓦以上的浪涌功率，使兩極間的電壓鉗位于預(yù)定的最大鉗位電壓以下。從而使得測試通道Sm與GND之間的負(fù)電壓極速降下來。通常二極管的正向?qū)〞r間忽略不計，所以在測試通道sm上過高的對地正電壓或是過高的對地負(fù)電壓，皆可通過瞬態(tài)電壓抑制二級管，以幾乎為10_12秒量級的速度極速鉗位于預(yù)定的低電壓水平。這樣就有效地保護(hù)附近電子線路中的元器件如Kl、K2、K3、K4與電源V+、V-以及半導(dǎo)體模擬開關(guān)IC陣列M中的IC等，免受各種浪涌脈沖的損壞。如前面所述，在測試進(jìn)行時，K4、K2斷開而K3、Kl導(dǎo)通，通道Sm上的正、負(fù)浪涌電壓通過分別通過DAl與D108、DB1與D109，極速鉗位于預(yù)定的低電壓水平，并且分別經(jīng)由 K3、Kl被限制在Vl V2之間。其中，Vl = (V-)-VF，V2 = (V+)+VF，這樣，只要設(shè)計使得 (V-)彡VEE+VF，(V+)彡VDD-VF,即可確保半導(dǎo)體模擬開關(guān)IC陣列M中的IC不會因過電壓而損壞。另外，在測試時，K3、Kl導(dǎo)通，即電源V+與V-亦可分別經(jīng)由D108與D109極速鉗位于預(yù)定的正常電壓水平，從而也保護(hù)到使用電源V+與V-的其它電路(例如半導(dǎo)體模擬開關(guān)IC可用其供電)免受浪涌高電壓的沖擊損壞。綜上所述，本發(fā)明中所采用的二極管保護(hù)陣列保護(hù)電路通過眾多二極管或者光耦合繼電器開關(guān)共享連接瞬態(tài)電壓抑制二級管，可充分利用瞬態(tài)電壓抑制二級管具有響應(yīng)時間極快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差小、鉗位電壓較易控制、無損壞極限、體積小等優(yōu)點(diǎn)。保證不同測試通道在放電時會經(jīng)過小電阻R113或R114共同接地放電保護(hù)，而在測試進(jìn)行時則相互絕緣且可被極速限制在Vl V2之間的安全電壓水平，從而有效地保護(hù)半導(dǎo)體模擬開關(guān)IC陣列等電子線路，免受各種浪涌脈沖的損壞。又因二極管陣列保護(hù)電路本身具有耐大電流高電壓而不易損壞的特點(diǎn)，且可選用成本低、體積小的片式元件。所以本發(fā)明可更好的克服浪涌脈沖的損壞，是一種具有更高速放電保護(hù)的、更低成本的、更高壽命的切換電路板。在測量時，由于待測板的靜電或殘余電荷得到更快速充分泄放，故亦可提高測量的穩(wěn)定性和檢測效率。以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種切換電路板，其特征在于，包括保護(hù)電路、控制電路和半導(dǎo)體模擬開關(guān)IC陣列；所述控制電路用于對所述保護(hù)電路中的繼電器開關(guān)，所述保護(hù)電路與半導(dǎo)體模擬開關(guān) IC陣列相互連通；所述保護(hù)電路包括一組與測試通道對應(yīng)連接的正向放電單元和反向放電單元，所述正向放電單元包括相連接的正向開關(guān)二極管和正向放電二極管，所述反向放電單元包括相連接的反向開關(guān)二極管和反向放電二極管；所述正向放電二極管的正極和反向放電二極管的負(fù)極均接地，所述正向放電二極管和反向放電二極管為瞬態(tài)電壓抑制二級管。
2.如權(quán)利要求1所述的切換電路板，其特征在于，還包括繼電器放電保護(hù)陣列，所述繼電器放電保護(hù)陣列包括一組與待測組裝電路板連接的電路通道相連接的繼電器開關(guān)，所述繼電器開關(guān)在控制電路控制下與所述測試通道或放電電阻R連接，所述放電電阻接地。
3.如權(quán)利要求1所述的切換電路板，其特征在于，還包括通過繼電器開關(guān)與所述正向開關(guān)二極管和反向開關(guān)二極管分別連接的電壓源或者低阻值電阻，所述低阻值電阻接地。
4.如權(quán)利要求1所述的切換電路板，其特征在于，所述保護(hù)電路包括繼電器開關(guān)K1、 K2、K3和Κ4，其中，Κ2、Κ4接地，Κ1、Κ3連接電壓源。
5.如權(quán)利要求1所述的切換電路板，其特征在于，所述R的阻值為1 100歐姆。
6.如權(quán)利要求1所述的切換電路板，其特征在于，所述電壓源V+為5 15V， V-為-10 0V。
7.—種權(quán)利要求1-6中任一項所述切換電路板的保護(hù)方法，其特征在于，包括以下步驟A 控制電路對保護(hù)電路中的繼電器開關(guān)進(jìn)行控制；B:待測電路板上的靜電或電荷形成的電流通過測試通道使正向開關(guān)二極管或反向開關(guān)二極管導(dǎo)通；C:正向放電單元和反向放電單元中，與所述正向開關(guān)二極管或反向開關(guān)二極管對應(yīng)的正向放電二極管或反向放電二極管放電，迅速使電壓穩(wěn)定在預(yù)定的鉗位電壓。
8.如權(quán)利要求7所述的切換電路板的保護(hù)方法，其特征在于，還包括使繼電器放電保護(hù)陣列中的繼電器開關(guān)接地。
9.如權(quán)利要求7所述的切換電路板的保護(hù)方法，其特征在于，所述步驟Α，進(jìn)一步包括測試之前、測試之后或測試間歇，控制電路使Κ2、Κ4導(dǎo)通，Κ1、Κ3斷開； 測試進(jìn)行時，控制電路使Κ4、Κ2斷開，Κ3、Κ1導(dǎo)通。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種切換電路板及其保護(hù)方法，涉及電路板自動測量儀器制造技術(shù)領(lǐng)域，所述切換電路板包括保護(hù)電路、控制電路和半導(dǎo)體模擬開關(guān)IC陣列；所述控制電路用于對保護(hù)電路和半導(dǎo)體模擬開關(guān)IC陣列進(jìn)行控制，所述保護(hù)電路與半導(dǎo)體模擬開關(guān)IC陣列相連通；所述保護(hù)電路包括一組與測試通道對應(yīng)連接的正向放電單元和反向放電單元，所述正向放電單元包括相連接的正向開關(guān)二極管和正向放電二極管，反向放電單元包括相連接的反向開關(guān)二極管和反向放電二極管；所述正向放電二極管的正極和反向放電二極管的負(fù)極均接地，所述正向放電二極管和反向放電二極管為瞬態(tài)電壓抑制二級管；本發(fā)明放電速度快，能及時充分泄放靜電，不易受浪涌大電流沖擊而損壞。
文檔編號H02H9/02GK102280870SQ201110202010
公開日2011年12月14日 申請日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者程世忠 申請人:蘇州瑩琦電子科技有限公司