实现电路管脚复用的电路结构的制作方法

1.本发明涉及电路设计领域，尤其涉及信号传输领域，具体是指一种实现电路管脚复用的电路结构。


背景技术：

2.随着技术的不断进步，设计技术的提高，电路承载的功能越来越多，需要的接口也相应增加，在封装管脚有限的情况，面临着管脚的复用问题，以解决信号的传输。在一些功率驱动电路中，因为功耗好较大，需要持续监测电路的温度，以调整电路的工作状态，防止温度过高，造成电路损坏。如图1所示是电路内部的温度感测电路输出的，与温度成正比的电压曲线，如图2所示是对应的一种应用场景。
3.图1中输出电压与温度成线性关系，不同芯片温度按比例关系输出不同的电压值，因此读取电路中温度感测电路输出的电压值，就能够推算出电路内部芯片的温度。
4.图2中mcu检测温度感测信号的输出，从而判断电路的工作，在温度偏高时，将改变电路的工作状态，从而降低功耗，使电路的温度下降，减小电路损坏的可能。同时mcu也会接受或检测其他工作状态，一旦出现异常，发出使能信号(en)给后级电路，使电路中断工作，或状态正常后，重新启动工作。如图3所示展示了使能信号的常规在电路中的传递方式。
5.图2是内部结构示意图，外部输入信号en下拉到低电平(低于阈值电压vth)时，内部信号y翻转，从而控制内部的电路做出对应的动作。实际的内部结构可能是反相器、施密特触发器、比较器、多输入门电路等等，无论何种形式，需要一个阈值电压vth，当en电压下降到该电压时，认为该使能信号有效，从而进行相应的动作。


技术实现要素：

6.本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足结构简单、解决管脚数目限制、适用范围较为广泛的实现电路管脚复用的电路结构。
7.为了实现上述目的，本发明的实现电路管脚复用的电路结构如下：
8.该实现电路管脚复用的电路结构，其主要特点是，所述电路结构包括mcu模块、温度感测电路和功能模块电路，所述温度感测电路的输出端与mcu模块的使能信号端口相连接，温度感测电路的输出电压始终高于使能信号的阈值电压，所述mcu模块与功能模块电路相连接。
9.较佳地，所述mcu输出低电平信号，并将低电平信号传输至温度感测电路。
10.较佳地，所述电路结构还包括过流保护电路和温度保护电路，所述过流保护电路和温度保护电路均与温度感测电路的输出端相连接，且过流保护电路和温度保护电路的输出均设置为开漏输出方式。
11.较佳地，所述温度感测电路由基准电路单元、反相放大器电路、跟随器电路组成，所述基准电路单元分别输出参考电压vf1信号和参考电压vf2信号，
12.所述反相放大器电路的正向端与基准电路单元相连接，且正向端的输入为参考电
压vf1，反相放大器电路的反相输入信号为vpn，所述反相放大器电路的输出信号为vout；
13.跟随器电路的正向端与基准电路单元相连接，且正向端的输入为参考电压vf2，所述跟随器电路的反向端与基准电路单元相连接；
14.所述温度感测电路还包括电流源和二极管，所述二极管的负向接地，正向与电流源相连接，所述电流源的另一端接地，所述电流源经过二极管产生负温特性电压vpn，并输入至反相放大器电路的反向端。
15.较佳地，所述反相放大器电路包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和限流电阻，所述第一运算放大器的正向端与第一电阻相连接，第三电阻接在反向端与输出端之间，所述第一电阻的另一端与基准电路相连接，所述第一运算放大器的输出端与限流电阻相连接，所述第二电阻分别与第一运算放大器的反向端与跟随器电路相连接。
16.较佳地，所述跟随器电路包括第二运算放大器和mos管，所述第二运算放大器的正向端与基准电路单元相连接，反向端与第二电阻相连接，所述mos管的栅极与第二运算放大器的输出端相连接，所述源极和漏极分别接在二极管的两边。
17.采用了本发明的实现电路管脚复用的电路结构，针对电路管脚复用的问题，通过设计一种温度感测输出曲线的方式，实现模拟信号输出、及数字信号传输相互影响影响，解决了单个管脚多功能复用的问题，使模拟信号的输出、和输入信号可以共用管脚，不仅解决管脚数量限制的问题，同时有效解决了信号的传输，提升电路的性价比。
附图说明
18.图1为现有技术的温度感测电路输出与温度成正比的电压曲线示意图。
19.图2为现有技术的电压曲线的应用场景电路结构示意图。
20.图3为现有技术的使能信号的常规在电路中的传递方式示意图。
21.图4为本发明的实现电路管脚复用的电路结构的输出电压曲线示意图。
22.图5为本发明的实现电路管脚复用的电路结构的温度下降至t1的v1电压曲线图。
23.图6为本发明的实现电路管脚复用的电路结构的管脚复用电路图示意图。
24.图7为本发明的实现电路管脚复用的电路结构的实施例的管脚复用电路图示意图。
25.图8为本发明的实现电路管脚复用的电路结构的另一个实施例的管脚复用电路图示意图。
26.图9为本发明的实现电路管脚复用的电路结构的温度感测输出电路结构示意图。
具体实施方式
27.为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
28.现有技术中由于集成电路功能承载过多，小型化封装中的电路管脚数目限制了功能的扩展，因此采用管脚复用是解决问题的一种方式。本发明结合模拟信号的输出与数字信号的输入，实现管脚复用，避免因电路功能扩展导致管脚数目限制。
29.本发明所涉及的一种电路结构，实现了模拟信号输出及数字信号传输相互影响，输出温度感测输出曲线，解决了单个管脚多功能复用的问题。
30.通常电路通过读取电路中温度感测模块的输出电压，推断电路内部芯片的温度。在实际使用中，由于温度过高会导致损害电路及其他的安全问题，因此，电路主要针对高温区域进行检测，而低温区域并非有效使用范围。本发明的电路结构使输出电压降低至v1后不再继续下降，通过将输入信号的阈值电压vth控制在v1电压以下，来实现两种功能的管脚复用，如图5所示。
31.本发明的该实现电路管脚复用的电路结构，如图6所示，其中包括mcu模块、温度感测电路和功能模块电路，温度感测电路的输出端与mcu模块的使能信号端口相连接，mcu模块与功能模块电路相连接，温度感测电路的输出电压始终高于使能信号的阈值电压，mcu输出低电平信号，并将低电平信号传输至温度感测电路。
32.在mcu正常检测温度感测电路的输出电压时，输出电压始终高于使能信号的阈值电压，不会产生错误的使能信号。在需要时，mcu将该端口信号拉为低电平，传递使能信号至电路内部，此时该低电平不会被错误地识别为高温状态。
33.如图7所示，电路结构还包括过流保护电路和温度保护电路，过流保护电路和温度保护电路均与温度感测电路的输出端相连接，且过流保护电路和温度保护电路的输出均设置为开漏输出方式。将其他保护功能的输出放置在该端口处，将过流保护、温度保护等功能的输出设置为开漏输出方式，同样互不影响，达到管脚复用的效果。
34.本发明的温度感测电路由基准电路单元、反相放大器电路、跟随器电路组成，基准电路单元分别输出参考电压vf1信号和参考电压vf2信号，反相放大器电路的正向端与基准电路单元相连接，且正向端的输入为参考电压vf1，反相放大器电路的反相输入信号为vpn，反相放大器电路的输出信号为vout；跟随器电路的正向端与基准电路单元相连接，且正向端的输入为参考电压vf2，跟随器电路的反向端与基准电路单元相连接；温度感测电路还包括电流源if1和二极管，二极管的负向接地，正向与电流源if1相连接，电流源if1的另一端接地，电流源if1经过二极管产生负温特性电压vpn，并输入至反相放大器电路的反向端。
35.其中，反相放大器电路包括第一运算放大器amp1、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻rf和限流电阻，第一运算放大器amp1的正向端与第一电阻r1相连接，第三电阻rf接在反向端与输出端之间，第一电阻r1的另一端与基准电路相连接，第一运算放大器amp1的输出端与限流电阻相连接，第二电阻r2分别与第一运算放大器amp1的反向端与跟随器电路相连接。
36.反相放大器电路中的正向端为参考电压vf1，反相输入信号为vpn，rt为限流电阻，vf1和vf2由基准电路产生。稳定的电流源if1流经二极管d1及d2，或单独的二极管作为实施例，产生负温特性电压vpn，并输入至第二电阻r2。
37.其中，跟随器电路包括第二运算放大器amp2和mos管p1，第二运算放大器amp2的正向端与基准电路单元相连接，反向端与第二电阻r2相连接，mos管p1的栅极与第二运算放大器amp2的输出端相连接，源极和漏极分别接在二极管的两边。
38.如图9所示，由于参考电压vf2的作用，对反相输入信号vpn的最高值进行箝位，即vpn≤vf2。
39.vot的值可表示为：
40.vot＝
–
rf/r2
×
vpn (rf/r2 1)vf1
41.其中，(rf/r2 1)vf1为固定值。由于vpn具有负温特性，所以vot表现为正温特性；
42.反相输入信号vpn的最大值受限于跟随器的箝位作用，vpn,max＝vf2，因此，vot的最小值表示为：
43.vot,min＝
–
rf/r2
×
vf2 (rf/r2 1)vf1。
44.本发明的电路结构采取合适的参考电压及电阻阻值，温度与电压的关系曲线如图4所示，在某一温度下，输出电压不再随温度下降。
45.采用了本发明的实现电路管脚复用的电路结构，针对电路管脚复用的问题，通过设计一种温度感测输出曲线的方式，实现模拟信号输出、及数字信号传输相互影响影响，解决了单个管脚多功能复用的问题，使模拟信号的输出、和输入信号可以共用管脚，不仅解决管脚数量限制的问题，同时有效解决了信号的传输，提升电路的性价比。
46.在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。