端口设计中的保护电路

在工程实践中，确实会有一些意想不到的怪异问题，当我在实验室环境中遇难时我永远不会想到，否则我会懒得解决问题。

根据墨菲定律，“如果某事有变坏的可能性，那么不管可能性有多小，它总是会发生的”。

因此，在工程实践中，应解决可能出现的故障。

请记住，在上一篇博客文章《墨菲定律》中：这都是由温度引起的。

[1]在[1]中提到的全国大学生智能汽车竞赛西部赛区的一些团队的声音信标工作中提到了电路热稳定性的影响。

在环境中，无法完成实时游戏。

我今天提到的是古代工程设计的另一个例子。

由于未获得电路的外部端口保护设计，因此不仅导致核心母板在现场调试过程中反复烧毁，而且延长了工程周期。

▲老式电话和现代手机正在回溯到过去[2]博客文章记录了我去年对古董电话项目的最初了解：这是利用当前的网络技术将传统的拨号电话转变为使它仍然基本对于呼叫功能，人机界面仍包含拨号拨号，振铃和接收方接收等元素，而语音传输则使用网络数据传输。

这是针对欧洲市场的定制产品。

需要解决的工程问题是解决在老式电话中产生高电压交流信号（40〜100V）的技术[3]。

那时，电话的其他电路是由其他人设计和调试的，只剩下如何驱动电话振铃电路了。

电路板电源为12V。

使用简单的BOOST电路获得大约E = 40V的DC电压，然后通过桥电路驱动电话振铃线圈，它可以达到E×4 /π，约51V峰峰值等效基频交流电，可以稳定地驱动手机的振铃动作。

▲实际工作电路中的电路板后来，当小批量生产古董电话时，出现了问题。

也就是说，当测试不同的手机时，核心电路板将被随机烧毁。

此时，您只能重新分析其他人设计的电路。

故障的原始隐藏危险是缺少电路端口保护。

在电话的原始电路板和导线接口中，大约有多组信号线，包括接收器，接听电话，振铃，拨号脉冲和麦克风信号。

有些信号直接连接到核心板的IO端口，但是未执行端口信号保护。

接口引线之间存在很强的信号耦合，这使得直接连接到核心MCU的IO的引线容易受到强烈的信号干扰和冲击。

▲电话接口线中的信号耦合RC滤波器电路通常用于IO端口保护，它可以减弱外部尖锐脉冲的脉冲。

为了切换相对快速变化的信号，还可以使用二极管钳位来吸收外部高压脉冲。

下面介绍的用于保护电子电路端口的二极管阵列SP4062 [4]集成了四个低寄生电容二极管通道，并配备了额外的齐纳二极管[5]，以保护容易损坏IO端口的电子电路。

例如，避免雷电引起的电涌信号。

该设备可吸收高达20A的电流。

SP4062适用于保护高速信号引脚。

▲SP4062外观下图显示了基于SP4062的以太网端口接收芯片的Tx和Rx端口的保护示意图。

从这里可以看出，一个SP4062可以保护四个IO端口。

由于SP4062器件的封装很小，因此更容易将其嵌入到原始电路中。

▲内部结构原理，引脚分布和基本应用。

通过快速制版将表面安装的SP4062芯片焊接在电路板上，并且可以轻松地对准和测试保护功能。

▲测量输入引脚的稳压实验电路以下是输入AC三角波形（蓝色波形）。

SP4062钳位后，输出电路波形（橙色波形）限制为-0.85V〜4.8V。

输入和输出信号波形如下图所示。

输出波形的最大值：4.8975V输出波形的最小值：-0.8525V▲输入和输出信号波形将SP4062集成到前置古董电话的内部接口中[6]。

经过测试，解决了不稳定的问题