[发明专利]一种RS-485总线电路中的过热保护电路

说明书

技术领域：

本发明属于工业电子领域，是涉及一种RS-485总线电路中的过热保护电路。

背景技术：

在某物理层线路驱动电路的热关断(TSD)电路是作为过热保护电路。RS-485物理层电路的低阻抗输出驱动器需要TSD功能用于保护其免受故障或因使用不当而造成损坏。TSD电路的基本功能是检测器件结温(封装硅片温度)是否超过其允许值，并关断驱动器输出电路，以降低结温，使之返回其容许值。

TSD电路不应干扰器件的正常工作。具体地说，如果器件结温未超过推荐的工作条件，则不能启用TSD电路。在器件正常工作时启用TSD可能中断数据传输，这是由于TSD触发时低阻抗三态输出，驱动器关断。TSD电路通常与其他故障保护功能相配合。由于TSD触发对数据传输的破坏性，因此TSD电路是器件免受损坏的最后一道保护机制。

本发明的内容：

本发明就是针对上述问题，提供一种能够保护器件的RS-485总线电路中的过热保护设计。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明保护设计包括硬短路和软短路。短路在器件总线引脚与电源、总线引脚与地、总线引脚与总线引脚之间产生，硬短路通常导致TSD在器件的低阻抗输出端触发，电流和电压波形均具有瞬变噪声信号，突变启动电压、寄生电感、总线电容以及测试装置的电阻将导致电压和电流波形振动和衰减，主要取决于LRC时间常数。

本发明的有益效果：

大多数TSD电路根据实验测试设计，因为仿真器只限于工作在温度低于TSD触发点的环境。TSD电路的触发点范围相当严格，应保护器件同时不应干扰正常工作。可采用多种反应速度快于TSD的技术来进一步限制器件结温，从而保护器件。

附图说明：

图1是本发明的电路原理图。

具体实施方式：

本发明保护设计包括硬短路和软短路。短路在器件总线引脚与电源、总线引脚与地、总线引脚与总线引脚之间产生，硬短路通常导致TSD在器件的低阻抗输出端触发，电流和电压波形均具有瞬变噪声信号，突变启动电压、寄生电感、总线电容以及测试装置的电阻将导致电压和电流波形振动和衰减，主要取决于LRC时间常数。

实施例1：过热应力下需要考虑封装部分如引线框架、塑封料及焊线的材料。新兴的绿色和无铅化合物支持高焊接温度，允许在260℃时短时焊接，湿度敏感等级为1。然而，绿色和无铅型塑封料也会降低高温储存寿命(HTSL)。

新兴的绿色和无铅塑封料在140℃时的HTSL限制约为10年。在可靠性测试中可导致器件失效的主要机制是kirkendall空洞现象。随着时间推移，半导体中连接焊线和焊盘的球键强度会被塑封料减弱。一旦球形结点的键合强度减弱到一定程度，就变为开路，最终导致器件故障。在对抗kirkendall空洞方面，铜的键合强度远远好于掺铜铝焊盘。

负偏压温度不稳定性(NBT1)也是造成器件高温故障的一个重要原因。pMOS晶体管参数有较大漂移，NBTI便是其中一种表现形式。测试NBTI时，pMOS的栅极负压偏置，其他端均为地电位(图7)，测试装置处于高温。pMOS的参数在时间零点测量，通过测试确定这些条件下的参数偏移度，从而定义NBTI。温度和偏置电压足够高时，pMOS的NBTI可以限制或完全影响晶体管性能。注意：由于pMOSNBTI的影响，阈值电压Vt、电流驱动Id、和栅极电容Cg的漂移比较明显。

器件结温较高时，会出现许多潜在的危险因素。采用绿色和无铅封装以及标准铜掺铝焊垫时器件的HTSL较低，最有可能引发长期可靠性问题，因为形成kirkendall空洞效应的温度低于造成电子迁移的温度。TSD电路调节器件结温，可防止短路故障。TSD也有助于预防闭锁。如果器件持续短路，TSD有助于器件持续工作更长的时间，但不能指望TSD可使器件始终在故障下工作。