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专利号: 2019102341520
申请人: 柳州埃锡科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种自适应IO监控器,其特征在于:该自适应IO监控器包括两个受控的电流源、两个不受控的电流源、一个限流开关控制器(C)和外部端口;

所述两个受控的电流源分别为受控的开关式限流驱动器Ⅰ(O2)和受控的开关式限流驱动器Ⅱ(IO3);

两个不受控的电流源分别为不受控电流源Ⅰ(Ⅰ4)和不受控电流源Ⅱ(Ii);

所述外部端口包括负载驱动供电端口(Vdd)、负载驱动功率输出端口(Do)、自适应IO监控器的工作电源输入端口(Vcc)、负载状态检测信号输入端(Di)、双向端口Ⅱ(Di/o)和公共端口(Gnd);所述双向端口Ⅱ(Di/o)作为负载状态检测信号输出和负载驱动与否的功率输出控制信号输入共用的双向端口;

所述受控的开关式限流驱动器Ⅰ(O2)是用于限定最大电流输出的限流驱动器;该受控的开关式限流驱动器Ⅰ(O2)的电源输入端与负载驱动供电端口(Vdd)连接,其输出端与负载驱动功率输出端口(Do)连接,其输入端与限流开关控制器(C)的输出端连接;

所述不受控电流源Ⅰ(Ⅰ4)是用于限定从工作电源输入端口(Vcc)通过不受控电流源Ⅰ(I4)而流向公共端口(Gnd)的最大电流量的限流驱动器,并给限流开关控制器(C)提供偏置电流,拉高双向端口Ⅱ(Di/o)的电平,调整双向端口Ⅱ(Di/o)的最大低电平的电压值;该不受控电流源Ⅰ(Ⅰ4)的输入端与工作电源输入端口(Vcc)连接,其输出端与限流开关控制器(C)的输入端共接于双向端口Ⅱ(Di/o);

所述不受控电流源Ⅱ(Ii)工作于恒流源方式,该不受控电流源Ⅱ(Ii)的输入端与负载状态检测信号输入端(Di)连接,其输出端与开关式限流驱动器Ⅱ(IO3)的输入端连接,其接地端与公共端口(Gnd)连接;

所述受控的开关式限流驱动器Ⅱ(IO3)是用于限定从双向端口Ⅱ(Di/o)吸入电流最大值的限流驱动器;该受控的开关式限流驱动器Ⅱ(IO3)的输出端与双向端口Ⅱ(Di/o)连接,其输入端与不受控电流源Ⅱ(Ii)的输出端连接,其接地端与公共端口(Gnd)连接。

2.根据权利要求1所述的自适应IO监控器,其特征在于:所述受控的开关式限流驱动器Ⅰ(O2)和限流开关控制器(C)由第一电子放大器(Ao1)与第一限流器(I2)的电路构成;所述第一限流器(I2)设置为允许流向负载驱动功率输出端口(Do)的电流的最大值的限流器;所述第一电子放大器(Ao1)通过其输出端口(Do1)来控制第一限流器(I2)的开、关状态;

所述第一电子放大器(Ao1)的内部偏置作为不受控电流源Ⅰ(Ⅰ4);

所述受控的开关式限流驱动器Ⅱ(IO3)和不受控电流源Ⅱ(Ii)由第二电子放大器(Ai1)与第二限流器(I1)的电路构成;所述第二限流器(I1)设置为允许吸收来自双向端口Ⅱ(Di/o)的电流的最大值的限流器;所述第二电子放大器(Ai1)通过其输入端口(Di1)来检测负载状态检测信号输入端(Di)的电平状态;所述第一电子放大器(Ao1)的电源端与第二电子放大器(Ai1)的电源端共接工作电源输入端口(Vcc),所述第一电子放大器(Ao1)的同向输入端口与第二限流器(I1)的输入端口共接于双向端口Ⅱ(Di/o),所述第一电子放大器(Ao1)的输出端口(Do1)与第一限流器(I2)的输入端口连接;所述第一限流器(I2)的电源端与负载驱动供电端口(Vdd)连接,其输出端与负载驱动功率输出端口(Do)连接;所述第二限流器(I1)的输出端口与第二电子放大器(Ai1)的输出端口连接;所述第二电子放大器(Ai1)的反向输入端口与负载状态检测信号输入端(Di)连接。

3.根据权利要求2所述的自适应IO监控器,其特征在于:所述负载驱动供电端口(Vdd)与工作电源输入端口(Vcc)连接,形成单一电源工作状态,所述负载驱动功率输出端口(Do)与负载状态检测信号输入端(Di)连接在一起合并成双向端口Ⅰ(Dio)。

4.根据权利要求2或权利要求3所述的自适应IO监控器,其特征在于:所述电子放大器由运算放大器、双极型半导体三极管或单极型场效应三极管中的1种或2种以上构成;所述电子放大器或是由运算放大器构成;或是由双极型半导体三极管构成;或是由单极型场效应三极管构成;或是由双极型半导体三极管和单极型场效应三极管构成的三极管混合放大器;或是由多个双极型半导体三极管构成的纯双极型半导体放大器;或是由多个单极型场效应三极管构成的纯单极型场效应放大器;所述双极型半导体 三极管有PNP型和NPN型,所述单极型场效应三极管有N沟道和P沟道。

5.根据权利要求4所述的自适应IO监控器,其特征在于:当所述电子放大器的放大倍数为1或是只作为限流使用时,所述电子放大器采用纯电阻。

6.根据权利要求1所述的自适应IO监控器,其特征在于:所述负载驱动供电端口(Vdd)与工作电源输入端口(Vcc)连接在一起合并成电源输入端口(Vc),形成单一电源工作状态,所述负载驱动功率输出端口(Do)与负载状态检测信号输入端(Di)连接在一起合并成双向端口Ⅰ(Dio);

所述受控的开关式限流驱动器Ⅰ(O2)由限定最大电流输出的开关器件Ⅰ与调节开关器件Ⅰ最大驱动电流输出值的元器件Ⅱ构成;所述元器件Ⅱ并作为限流开关控制器(C);

所述不受控电流源Ⅱ(Ii)由恒流输入器件、调节恒流输入器件恒流值的元器件Ⅰ和调节恒流输入器件进入恒流工作状态时与其连接公共点(E)电平值的元器件Ⅴ构成;

所述受控的开关式限流驱动器Ⅱ(IO3)由限定最大吸入电流的开关器件Ⅱ与调节开关器件Ⅱ最大吸入电流值的元器件Ⅲ构成;所述不受控电流源Ⅰ(Ⅰ4)由给双向端口Ⅱ(Di/o)提供上拉电平和限制从双向端口Ⅱ(Di/o)输出电流最大值的元器件Ⅳ构成。

7.根据权利要求6所述的自适应IO监控器,其特征在于:所述开关器件Ⅰ是工作于限流工作状态的PNP型晶体三极管(Q2);所述恒流输入器件是工作于恒流工作状态的NPN型晶体三极管Ⅰ(Q1);所述开关器件Ⅱ是工作于限流工作状态的NPN晶体三极管Ⅱ(Q3);所述元器件Ⅰ是第一电阻(R1),所述元器件Ⅱ是第二电阻(R2),所述元器件Ⅲ是第三电阻(R3),所述元器件Ⅳ是第四电阻(R4),所述元器件Ⅴ是第五电阻(Re);

所述PNP型晶体三极管(Q2)的基极通过第二电阻(R2)连接到双向端口Ⅱ(Di/o)上,其发射极连接到电源输入端口(Vc)上,其集电极作为负载驱动功率输出端口(Do)连接到双向端口Ⅰ(Dio)上;

所述NPN型晶体三极管Ⅰ(Q1)的基极通过第一电阻R1连接到电源输入端口(Vc)上,其集电极作为负载状态检测信号输入端(Di)连接到双向端口Ⅰ(Dio)上,其发射极通过第五电阻(Re)连接到公共端口(Gnd)上;

所述NPN晶体三极管Ⅱ(Q3)的发射极直接连接到公共端口(Gnd)上,其基极通过第三电阻(R3)连接到NPN型晶体三极管Ⅰ(Q1)的发射极上,其集电极直接连接到双向端口Ⅱ(Di/o)上;

所述第四电阻(R4)的两端分别与双向端口Ⅱ(Di/o)和电源输入端口(Vc)连接。

8.根据权利要求6所述的自适应IO监控器,其特征在于:所述开关器件Ⅰ是二极管(DG);

所述恒流输入器件是工作于恒流工作状态的NPN型晶体三极管Ⅰ(Q1);所述开关器件Ⅱ是工作于限流工作状态的NPN晶体三极管Ⅱ(Q3);所述元器件Ⅰ是第一电阻(R1),所述元器件Ⅱ是第二电阻(R2),所述元器件Ⅲ是第三电阻(R3),所述元器件Ⅳ是第四电阻(R4),所述元器件Ⅴ是第五电阻(Re);

所述二极管(DG)的正极通过第二电阻(R2)连接到双向端口Ⅱ(Di/o)上,其负极连接到双向端口Ⅰ(Dio)上;

所述NPN型晶体三极管Ⅰ(Q1)的基极通过第一电阻(R1)连接到电源输入端口(Vc)上,其集电极作为负载状态检测信号输入端(Di)连接到双向端口Ⅰ(Dio)上,其发射极通过第五电阻(Re)连接到公共端口(Gnd)上;

所述NPN晶体三极管Ⅱ(Q3)的发射极直接连接到公共端口(Gnd)上,其基极通过第三电阻(R3)连接到NPN型晶体三极管Ⅰ(Q1)的发射极上,其集电极直接连接到双向端口Ⅱ(Di/o)上;

所述第四电阻(R4)的两端分别与双向端口Ⅱ(Di/o)和电源输入端口(Vc)连接。

9.根据权利要求6所述的自适应IO监控器,其特征在于:所述开关器件Ⅰ是工作于限流工作状态的P沟道的单极型场效应三极管(Q21);所述恒流输入器件是工作于恒流工作状态的N沟道的单极型场效应三极管Ⅰ(Q11);所述开关器件Ⅱ是工作于限流工作状态的N沟道的单极型场效应三极管Ⅱ(Q31);所述元器件Ⅰ是第一电阻(R1),所述元器件Ⅱ是第二电阻(R2),所述元器件Ⅲ是第三电阻(R3),所述元器件Ⅳ是第四电阻(R4),所述元器件Ⅴ是第五电阻(Re);

所述P沟道的单极型场效应三极管(Q21)的栅极通过第二电阻(R2)连接到双向端口Ⅱ(Di/o)上,其源极连接到电源输入端口(Vc)上,其漏极作为负载驱动功率输出端口连接到双向端口Ⅰ(Dio);

所述N沟道的单极型场效应三极管Ⅰ(Q11)的栅极通过第一电阻(R1)连接到电源输入端口(Vc)上,其漏极作为负载状态检测信号输入端连接到双向端口Ⅰ(Dio),其源极通过第五电阻(Re)连接到公共端口(Gnd)上;

所述N沟道的单极型场效应三极管Ⅱ(Q31)的源极直接连接到公共端口(Gnd)上,其栅极通过第三电阻(R3)连接到N沟道的单极型场效应三极管Ⅰ(Q11)的源极上,其漏极直接连接到双向端口Ⅱ(Di/o)上;

所述第四电阻(R4)的两端分别与双向端口Ⅱ(Di/o)和电源输入端口(Vc)连接。

10.根据权利要求6所述的自适应IO监控器,其特征在于:所述开关器件Ⅰ是二极管(DG);所述恒流输入器件是工作于恒流工作状态的N沟道的单极型场效应三极管Ⅰ(Q11);所述开关器件Ⅱ是工作于限流工作状态的N沟道的单极型场效应三极管Ⅱ(Q31);所述元器件Ⅰ是第一电阻(R1),所述元器件Ⅱ是第二电阻(R2),所述元器件Ⅲ是第三电阻(R3),所述元器件Ⅳ是第四电阻(R4),所述元器件Ⅴ是第五电阻(Re);

所述二极管(DG)的正极通过第二电阻(R2)连接到双向端口Ⅱ(Di/o)上,其负极连接到双向端口Ⅰ(Dio)上;

所述N沟道的单极型场效应三极管Ⅰ(Q11)的栅极通过第一电阻(R1)连接到电源输入端口(Vc)上,其漏极作为负载状态检测信号输入端连接到双向端口Ⅰ(Dio)上,其源极通过第五电阻(Re)连接到公共端口(Gnd)上;

所述N沟道的单极型场效应三极管Ⅱ(Q31)的源极直接连接到公共端口(Gnd)上,其栅极通过第三电阻(R3)连接到N沟道的单极型场效应三极管Ⅰ(Q11)的源极上,其漏极直接连接到双向端口Ⅱ(Di/o)上;

所述第四电阻(R4)的两端分别与双向端口Ⅱ(Di/o)和电源输入端口(Vc)连接。