一种加强单片机EFT高抗干扰电路的制作方法

一种加强单片机eft高抗干扰电路
技术领域
1.本发明涉及单片机技术领域，具体涉及一种加强单片机eft高抗干扰电路。


背景技术：

2.随着物联网技术的不断成熟，智能家电的理念逐渐被人们所认知，在智能家电的这一大背景的催化下，产品智能化已成为当下家电行业发展的首要标准。厨电产品与互联网技术相结合，将厨房里的设备连接在一起，将普通的厨房设备变成了智能设备，让用户体验到高科技的生活质感，这种以“智能+互联网”为特点的厨电产品颠覆了传统的家居生活理念，在单片机技术的支持下，可以为不同需求的家庭用户带来多种智能厨房解决方案，轻松打造智能家庭品质生活，满足人们多样化需求。
3.但是，在应用单片机的过程中，存在eft干扰事件，eft(电快速瞬变脉冲群)干扰是一种典型的瞬态脉冲干扰，eft 是一连串的脉冲群，并非单个脉冲，具有幅值大、上升时间短、重复频率高、能量低的特点。它对电路的影响较大，一方面脉冲群重复出现，可以在电路的输入端产生积累效应，可能使骚扰电平的幅度最终超过电路的噪声容限，从而使电路发生异常；另一方面脉冲群的重复频率高，每个干扰脉冲的间隔时间较短，当第一个干扰脉冲还未消失时，第二个干扰脉冲紧跟而来，这样对于电路中的输入电容来说，在未完成放电时又开始充电，因此容易达到较高的电压，影响电路的正常工作，甚者导致电路损毁。
4.因此，在智能厨房产品中，应该考虑到eft干扰事件对单片机控制的影响，尽量降低eft干扰事件对智能控制系统的影响。


技术实现要素：

5.本发明提供一种加强单片机eft高抗干扰电路，以解决现有技术中存在的上述问题。
6.本发明提供一种加强单片机eft高抗干扰电路，包括：输入输出保护电路、电源保护电路和eft启动控制电路；eft启动控制电路用于根据检测到的eft干扰事件，启动输入输出保护电路和电源保护电路；所述输入输出保护电路用于保护单片机集成电路上所有的输入输出接口；所述电源保护电路用于将单片机集成电路的工作电压上的高压或高频干扰信号通过低阻通道进行接地处理。
7.优选的，在单片机集成电路的每个输入输出接口上设置输入输出保护电路和电源保护电路；通过一个eft启动控制电路连接所有输入输出保护电路和电源保护电路；当某一个输入输出接口发生eft干扰事件时，通过eft启动控制电路启动所有输入输出接口上连接的输入输出保护电路和电源保护电路，通过所有输入输出保护电路和电源保护电路对单片机集成电路进行抗干扰处理。
8.优选的，所述输入输出保护电路包括：输入保护电路，所述输入保护电路包括：二
极管d
p1
、d
n1
、d
p2
和d
n2
，当在正常工作模式下d
p1
、d
n1
、d
p2
和d
n2
反偏，相当于一个大电阻，正常传导输入引脚上的信号给内部电路；输入引脚上出现大于vdd 的正干扰脉冲时，二极管d
p1
和d
p2
将正向导通，对vdd 泄放大电流，并将输入引脚上的电压钳位到比vdd 大一个二极管正向导通电压的电压，一个二极管正向导通电压为von，形成的第一钳位电压的值为vdd+von；vdd为电源电压；当输入引脚上出现小于vss 的负压干扰脉冲时，d
n1
和d
n2
正向导通，vss为接地端电压，对接地端泄放大电流，并将输入引脚上的电压钳位到比vss 小一个二极管正向导通电压的电压，形成的第二钳位电压值为vss-von；输入保护电路中mos 管的栅极电压钳位在[vss-von，vdd+von]之间，防止由于栅源电压过高而导致的输入缓冲器的栅氧层击穿。
[0009]
优选的，所述输入输出保护电路还包括输出保护电路，所述输出保护电路包括：一级的电压钳位输出保护电路，一级的电压钳位输出保护电路在输出部分通过传输小于设定电流阈值的电流，泄放掉干扰信号电流；在输出部分与输出引脚之间不设置隔离电阻。
[0010]
优选的，所述eft启动控制电路包括：rc检测电路、por锁存电路、rc滤波电路、施密特触发器和nmos箝位电路；rc检测电路用于检测正常上电过程或者eft干扰事件；rc检测电路的时间常数大于正常上电时间以及rc滤波电路的时间常数，上电过程中rc检测电路保持低电平并通过por锁存电路重置rc滤波电路和施密特反相器，锁定nmos箝位电路处于关断状态，直到正常上电完成；正常上电以后，eft启动控制电路检测电源上发生的eft干扰事件，通过rc 滤波电路产生一个直流的in信号，施密特触发器通过电源电压与in信号的比较，控制nmos箝位电路的导通与关断。
[0011]
优选的，所述rc检测电路包括：第一电阻、第一电容、第一非门电路和第二非门电路；所述第一电阻与第一电容串联，所述第一电阻与第一电容之间连接第一非门电路的输入端，所述第一非门电路的输出端连接所述第二非门电路的输入端，所述第二非门电路的输入端连接所述por锁存电路的输入端。
[0012]
优选的，所述por锁存电路包括：第一与非门电路、第二与非门电路、第三非门电路、第二电容和第三电容；所述第一与非门电路的第一输入端连接第二与非门电路的输出端和第二电容，所述第一与非门电路的第二输入端连接所述rc检测电路的输出端；所述第一与非门电路的输出端连接第二与非门电路的第二输入端和第三电容，所述第二与非门电路的第一输入端连接所述第三非门电路的输入端，所述第三非门电路的输出端连接所述rc滤波电路的输入端。
[0013]
优选的，所述rc滤波电路包括：第一场效应管、第二场效应管、第二电阻和第四电容；所述por锁存电路的输出端连接第一场效应管的栅极，所述第一场效应管的源极连接第四电容和施密特触发器的输入端；所述第二场效应管的栅极连接施密特触发器的反馈节点，所述第二场效应管的源极连接所述第二电阻，所述第二电阻与所述第四电容串联。
[0014]
优选的，所述施密特触发器包括：触发器、第四非门电路和第五非门电路；
所述触发器的输出端连接第四非门电路的输入端，所述第四非门电路的输出端连接所述第五非门电路的输入端，所述第五非门电路的输出端连接所述nmos箝位电路。
[0015]
所述第四非门电路与第五非门电路之间的施密特触发器的反馈节点；通过rc 滤波电路的输出端产生一个直流的in 信号，施密特触发器通过反馈节点的电源电压与in 信号的比较，来控制述nmos箝位电路的导通与关断。
[0016]
优选的，还包括数字滤波器，用于对eft干扰信号进行滤波处理，所述数字滤波器包括：频域展开模块，用于对eft干扰信号进行频域展开，获得频谱；频谱压缩模块，用于对每一项频谱进行开方，原频谱被压缩；高频带阻滤波器设置模块，用于将压缩后的频谱乘以常量，eft干扰信号被压缩后同时被搬移至高频端，设置高频带阻滤波器；滤除模块，用于将正常通过高频带阻滤波器的信号在频域除以常量，再平方，获得恢复信号频率，滤除信号中周期性干扰信号。
[0017]
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明提供一种加强单片机eft高抗干扰电路，包括：输入输出保护电路、电源保护电路和eft启动控制电路；eft启动控制电路用于根据检测到的eft干扰事件，启动输入输出保护电路和电源保护电路；所述输入输出保护电路用于保护单片机集成电路上所有的输入输出接口；所述电源保护电路用于将单片机集成电路的工作电压上的高压或高频干扰信号通过低阻通道进行接地处理。采用低阻抗的泄放通道安全的泄放瞬态大电流以阻止热损坏，将巨大的脉冲电压钳位在一个安全的范围内以避免内部工作电路由于电压过载而受损。单片机的微处理器对eft 干扰的物理失效和软失效阈值都得到了提升。
[0018]
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0019]
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0020]
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：图1为本发明实施例中一种加强单片机eft高抗干扰电路的结构示意图；图2为本发明实施例中输入输出保护电路的结构示意图；图3为本发明实施例中eft启动控制电路的结构示意图。
具体实施方式
[0021]
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0022]
本发明实施例提供了一种加强单片机eft高抗干扰电路，请参照图1，该加强单片机eft高抗干扰电路包括：输入输出保护电路、电源保护电路和eft启动控制电路；eft启动控制电路用于根据检测到的eft干扰事件，启动输入输出保护电路和电源
保护电路；所述输入输出保护电路用于保护单片机集成电路上所有的输入输出接口；所述电源保护电路用于将单片机集成电路的工作电压上的高压或高频干扰信号通过低阻通道进行接地处理。
[0023]
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案是输入输出保护电路、电源保护电路和eft启动控制电路；用于根据检测到的eft干扰事件，启动输入输出保护电路和电源保护电路；所述输入输出保护电路用于保护单片机集成电路上所有的输入输出接口；所述电源保护电路用于将单片机集成电路的工作电压上的高压或高频干扰信号通过低阻通道进行接地处理。
[0024]
eft干扰最终通过电路板或者机壳对地的电容泄放到大地，如果装置和外部有很多信号连接线， 这些信号端口都会成为eft干扰泄放的路径。
[0025]
本实施例采用的方案是确保有合适的低阻旁路将eft 电流引入电源线或地线。具体的，前级i/o 保护通过将pad电压限制在一个定值，避免大部分干扰电流流入i/o 及内部电路，致使i/o 或内部电路失效；电源保护主要是迅速检测vdd 上的高压或高频干扰信号，使eft产生的高压对电路破坏前就提供一条由vdd到vss的低阻通路，将大电流快速的泄放到地。vdd表示电源电压，vss表示接地端电压。
[0026]
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案采用低阻抗的泄放通道安全的泄放瞬态大电流以阻止热损坏，将巨大的脉冲电压钳位在一个安全的范围内以避免内部工作电路由于电压过载而受损。单片机的微处理器对eft 干扰的物理失效和软失效阈值都得到了提升。
[0027]
在另一实施例中，在单片机集成电路的每个输入输出接口上设置输入输出保护电路和电源保护电路；通过一个eft启动控制电路连接所有输入输出保护电路和电源保护电路；当某一个输入输出接口发生eft干扰事件时，通过eft启动控制电路启动所有输入输出接口上连接的输入输出保护电路和电源保护电路，通过所有输入输出保护电路和电源保护电路对单片机集成电路进行抗干扰处理。
[0028]
上述技术方案的工作原理及有益效果为：本实施例采用的方案是在单片机集成电路的每个输入输出接口上设置输入输出保护电路和电源保护电路；通过一个eft启动控制电路连接所有输入输出保护电路和电源保护电路；当某一个输入输出接口发生eft干扰事件时，通过eft启动控制电路启动所有输入输出接口上连接的输入输出保护电路和电源保护电路，通过所有输入输出保护电路和电源保护电路对单片机集成电路进行抗干扰处理。
[0029]
单向i/o 保护同电源保护相结合，可以实现i/o 单元的瞬态脉冲防护。虽然这种单个电路已经可以为整个芯片提供eft 保护，但是在电源总线上寄生的较大电阻会引起电压的非均匀分布。由于eft 事件中的电流可达到几个安培，即使几欧姆的寄生电阻上也会产生很大的电压降，这就无法给nmos提供足够的偏置，也就无法发挥电路的保护功能。因此，实际的做法是将电路拆分为很多个，分布放置在每个i/o 单元，并且只需要一个启动电路。这样的多个小钳位电路的总面积与单个大的钳位电路面积相等，能在不降低eft 防护性能的情况下大幅的减小防护电路的面积，并可以获得所有端口的一致性。
[0030]
i/o 单元位于整个芯片的外围，把所有外围的i/o 单元所组成的环称为padring。
将所有保护电路及器件分布在每个i/o单元中，并通过整片的四条总线相连。当在芯片的一个pad 上发生了eft 事件，并不是只有这个pad 中的eft 保护单元在起作用，而是整个芯片的所有保护单元共同在作用，从而实现整个芯片的防护，只是随着离这个pad越远，起的作用越小。
[0031]
在另一实施例中，请参照图2，所述输入输出保护电路包括：输入保护电路，所述输入保护电路包括：二极管d
p1
、d
n1
、d
p2
和d
n2
，当在正常工作模式下d
p1
、d
n1
、d
p2
和d
n2
反偏，相当于一个很大的电阻，正常传导输入引脚上的信号给内部电路；输入引脚上出现大于vdd 的正干扰脉冲时，二极管d
p1
和d
p2
将正向导通，对vdd 泄放大电流，并将输入引脚上的电压钳位到比vdd 大一个二极管正向导通电压的电压，一个二极管正向导通电压为von，形成的第一钳位电压的值为vdd+von；vdd为电源电压；当输入引脚上出现小于vss 的负压干扰脉冲时，d
n1
和d
n2
正向导通，vss为接地端电压，对接地端泄放大电流，并将输入引脚上的电压钳位到比vss 小一个二极管正向导通电压的电压，形成的第二钳位电压值为vss-von；输入保护电路中mos 管的栅极电压钳位在[vss-von，vdd+von]之间，防止由于栅源电压过高而导致的输入缓冲器的栅氧层击穿。
[0032]
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案是所述输入输出保护电路包括：输入保护电路，所述输入保护电路包括：二极管d
p1
、d
n1
、d
p2
和d
n2
，当在正常工作模式下d
p1
、d
n1
、d
p2
和d
n2
反偏，相当于一个很大的电阻，正常传导输入引脚上的信号给内部电路；输入引脚上出现大于vdd 的正干扰脉冲时，二极管d
p1
和d
p2
将正向导通，对vdd 泄放大电流，并将输入引脚上的电压钳位到比vdd 大一个二极管正向导通电压的电压，形成的第一钳位电压的值为vdd+von，钳位的上限值，防止过压或大电流进入内部电路；当输入引脚上出现小于vss 的负压干扰脉冲时，d
n1
和d
n2
正向导通，对vss 泄放大电流，并将输入引脚上的电压钳位到比vss 小一个二极管正向导通电压，形成第二钳位电压值为vss-von，该值位钳位下限值；输入保护电路中mos 管的栅极电压钳制在[vss-von，vdd+von]之间，防止由于栅源电压过高而导致的输入缓冲器的栅氧层击穿。
[0033]
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案对于i/o 保护电路，现在工业上使用最多的是工作在non-snapback 区的二极管，它是最简单但却非常有效的一种保护器件，使用二极管作为保护器件有一些明显的优势：二极管通常工作在正偏区域，导通电阻很小，能够泄放较大的电流；在正常工作模式时处于反向截止状态，不影响电路的正常工作；只有二极管的结电容，响应速度是最快；可以通过串联的方式来改变触发电压；二极管的单位面积放电能力比较强；任何工艺都支持，不需要额外的掩膜版。
[0034]
在另一实施例中，所述输入输出保护电路还包括输出保护电路，所述输出保护电路包括：一级的电压钳位输出保护电路，一级的电压钳位输出保护电路在输出部分传输尽可能小的电流时泄放掉大部分电流；在输出部分与输出引脚之间不设置任何形式的隔离电阻。
[0035]
在另一实施例中，请参照图3，所述eft启动控制电路包括：rc检测电路、por锁存电路、rc滤波电路、施密特触发器和nmos箝位电路；rc检测电路用于检测正常上电过程或者eft干扰事件；rc检测电路的时间常数大于正常上电时间以及rc滤波电路的时间常数，上电过程中rc检测电路保持低电平并通过por锁存电路重置rc滤波电路和施密特反相器，锁定nmos箝位电路处于关断状态，直到正常
上电完成；正常上电以后，eft启动控制电路检测电源上发生的eft干扰事件，通过rc 滤波电路产生一个直流的in信号，施密特触发器通过电源电压与in信号的比较，控制nmos箝位电路的导通与关断。
[0036]
在另一实施例中，请参照图3，所述rc检测电路包括：第一电阻r1、第一电容c1、第一非门电路t1和第二非门电路t2；所述第一电阻r1与第一电容串联c1，所述第一电阻r1与第一电容c1之间连接第一非门电路t1的输入端，所述第一非门电路t1的输出端连接所述第二非门电路t2的输入端，所述第二非门电路t2的输入端连接所述por锁存电路的输入端。
[0037]
在另一实施例中，请参照图3，所述por锁存电路包括：第一与非门电路p1、第二与非门电路p2、第三非门电路t3、第二电容c4和第三电容c3；所述第一与非门电路p1的第一输入端连接第二与非门电路p2的输出端和第二电容c4，所述第一与非门电路p1的第二输入端连接所述rc检测电路的输出端；所述第一与非门电路p1的输出端连接第二与非门电路p2的第二输入端和第三电容c3，所述第二与非门电路p2的第一输入端连接所述第三非门电路t3的输入端，所述第三非门电路t3的输出端连接所述rc滤波电路的输入端。
[0038]
在另一实施例中，请参照图3，所述rc滤波电路包括：第一场效应管m1、第二场效应管m2、第二电阻r2和第四电容c2；所述por锁存电路的输出端连接第一场效应管m1的栅极，所述第一场效应管m1的源极连接第四电容和施密特触发器的输入端；所述第二场效应管m2的栅极连接施密特触发器的反馈节点，所述第二场效应管m2的源极连接所述第二电阻r2，所述第二电阻r2与所述第四电容c2串联。
[0039]
在另一实施例中，请参照图3，所述施密特触发器包括：触发器、第四非门电路t4和第五非门电路t5；所述触发器的输出端连接第四非门电路t4的输入端，所述第四非门电路t4的输出端连接所述第五非门电路t5的输入端，所述第五非门电路t5的输出端连接所述nmos箝位电路。
[0040]
所述第四非门电路与第五非门电路之间的施密特触发器的反馈节点；通过rc 滤波电路的输出端产生一个直流的in 信号，施密特触发器通过反馈节点的电源电压与in 信号的比较，来控制述nmos箝位电路的导通与关断。
[0041]
需要说明的是，正常的电源上电为从0v 上升到5.5v，上升时间为3.4us，经过一段时间再从5.5v 上升到11.6v，上升时间为10us，用来体现正常上电过程以及eft 干扰事件。
[0042]
正常上电时rc 检测电路检测上电沿，por 锁存电路锁存此时状态，第一场效应管m1的栅极为por 节点，por 节点的信号为低电平，第一场效应管m1的源极为rc_en 节点，rc_en 节点跟随此时的电源电压。当电源电压vdd 稳定后，por 节点的信号为高电平，节点rc_en 变为高阻节点，rc滤波电路成为一个低通滤波器，其作用是将干扰信号转为一个恒定的参考电平值。这时的in为vdd 电平，触发器的输出为inv_out 节点，inv_out 节点仍为低电平，第五非门电路t5的输出端为trigger 节点，trigger 节点为低电平，nmos箝位电路中的nmos 管关断。
[0043]
当电源vdd 上一旦有电压的跳变，如果vdd 上的电压值高出in 点的恒定电压值
足够大的时候（这个值即为施密特触发器设计的翻转电平，此处约为8.6v），施密特就会发生翻转。当vdd 到达8.6v 时，trigger 节点变为高电平，负载nmos 管导通，从而提供一个从vdd 到vss 的低阻抗大电流泄放通路并对内部的vdd 和vss 有一个电压钳位作用，从而有效的保护了内部电路。当vdd下降到一定值以后，inv_out节点也随vdd 下降，从而使得trigger 节点拉低，负载nmos 管关断，vdd 又开始逐渐上升，反复上述过程了。也就是说，只要vdd 的电压超过8.6v，nmos管就会导通，vdd 电压就会被拉下来，从而保护内部电路。
[0044]
通过上面的说明可以得出eft 保护电路对于eft 脉冲干扰信号有很强的保护能力。
[0045]
在另一实施例中，还包括数字滤波器，用于对eft干扰信号进行滤波处理，所述数字滤波器包括：频域展开模块，用于对eft干扰信号进行频域展开，获得频谱；频谱压缩模块，用于对每一项频谱进行开方，原频谱被压缩；高频带阻滤波器设置模块，用于将压缩后的频谱乘以常量，eft干扰信号被压缩后同时被远距离搬移至高频端，设置高频带阻滤波器；滤除模块，用于将正常通过高频带阻滤波器的信号在频域除以常量，再平方，恢复信号频率，滤除信号中周期性干扰信号。
[0046]
上述技术方案的工作原理及有益效果为：本实施例采用的方案是还包括数字滤波器，用于对eft干扰信号进行滤波处理，所述数字滤波器包括：频域展开模块，用于对eft干扰信号进行频域展开，获得频谱；频谱压缩模块，用于对每一项频谱进行开方，原频谱将压缩；高频带阻滤波器设置模块，用于将压缩后的频谱乘以常量，eft干扰信号被压缩后同时被远距离搬移至高频端，设置高频带阻滤波器；滤除模块，用于将正常通过高频带阻滤波器的信号在频域除以常量，再平方，恢复信号频率，滤除信号中周期性干扰信号。
[0047]
电磁脉冲干扰会使单片机无法执行既定的程序，严重时会造成单片机死机等现象。电磁脉冲干扰从形式上一般可分为周期性和非周期性干扰，传统的电磁干扰防护方法一般采用硬件防护，即采取硬件屏蔽及改变电路结构来提高抗干扰能力，可以富有成效的抑制电磁脉冲周期性的传导干扰和来自外界的辐射干扰，这是电磁防护的主要手段；但硬件防护措施成本较高，构造与工艺复杂，虽然一般的单片机控制系统外面的屏蔽盒经过涂抹导电涂料和加装导电橡胶垫后，可以屏蔽部分干扰，但是还是存在一些频率分量耦合到屏蔽盒里面，干扰单片机控制系统的工作运行。尤其对于非周期性干扰，由于干扰源的位置和频谱分布的随机性，从而干扰耦合进入设备的入口位置也具有很大的随机性。
[0048]
对于周期性信号，可以采用数字滤波的方式来进行干扰防护。由于周期性干扰信号的频谱一般处在高频端，且频谱很宽，很可能与信号频率产生混叠，通过在频域对周期性干扰信号的频谱进行搬移与压缩，缩小带宽，以便于高频带阻滤波器的设计，而且能够提高高频带阻滤波器的品质因数。
[0049]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种加强单片机eft高抗干扰电路，其特征在于，包括：输入输出保护电路、电源保护电路和eft启动控制电路；eft启动控制电路用于根据检测到的eft干扰事件，启动输入输出保护电路和电源保护电路；所述输入输出保护电路用于保护单片机集成电路上所有的输入输出接口；所述电源保护电路用于将单片机集成电路的工作电压上的高压或高频干扰信号通过低阻通道进行接地处理。2.根据权利要求1所述的一种加强单片机eft高抗干扰电路，其特征在于，在单片机集成电路的每个输入输出接口上设置输入输出保护电路和电源保护电路；通过一个eft启动控制电路连接所有输入输出保护电路和电源保护电路；当某一个输入输出接口发生eft干扰事件时，通过eft启动控制电路启动所有输入输出接口上连接的输入输出保护电路和电源保护电路，通过所有输入输出保护电路和电源保护电路对单片机集成电路进行抗干扰处理。3.根据权利要求1所述的一种加强单片机eft高抗干扰电路，其特征在于，所述输入输出保护电路包括：输入保护电路，所述输入保护电路包括：二极管d
p1
、d
n1
、d
p2
和d
n2
，当在正常工作模式下d
p1
、d
n1
、d
p2
和d
n2
反偏，相当于一个大电阻，正常传导输入引脚上的信号给内部电路；输入引脚上出现大于vdd 的正干扰脉冲时，二极管d
p1
和d
p2
将正向导通，对vdd 泄放大电流，并将输入引脚上的电压钳位到比vdd 大一个二极管正向导通电压的电压，一个二极管正向导通电压为von，形成的第一钳位电压的值为vdd+von；vdd为电源电压；当输入引脚上出现小于vss 的负压干扰脉冲时，d
n1
和d
n2
正向导通，vss为接地端电压，对接地端泄放大电流，并将输入引脚上的电压钳位到比vss 小一个二极管正向导通电压的电压，形成的第二钳位电压值为vss-von；输入保护电路中mos 管的栅极电压钳位在[vss-von，vdd+von]之间。4.根据权利要求1所述的一种加强单片机eft高抗干扰电路，其特征在于，所述输入输出保护电路还包括输出保护电路，所述输出保护电路包括：一级的电压钳位输出保护电路，一级的电压钳位输出保护电路在输出部分通过传输小于设定电流阈值的电流，泄放掉干扰信号电流；在输出部分与输出引脚之间不设置隔离电阻。5.根据权利要求1所述的一种加强单片机eft高抗干扰电路，其特征在于，所述eft启动控制电路包括：rc检测电路、por锁存电路、rc滤波电路、施密特触发器和nmos箝位电路；rc检测电路用于检测正常上电过程或者eft干扰事件；rc检测电路的时间常数大于正常上电时间以及rc滤波电路的时间常数，上电过程中rc检测电路保持低电平并通过por锁存电路重置rc滤波电路和施密特反相器，锁定nmos箝位电路处于关断状态，直到正常上电完成；正常上电以后，eft启动控制电路检测电源上发生的eft干扰事件，通过rc 滤波电路产生一个直流的in信号，施密特触发器通过电源电压与in信号的比较，控制nmos箝位电路的导通与关断。6.根据权利要求5所述的一种加强单片机eft高抗干扰电路，其特征在于，所述rc检测电路包括：第一电阻、第一电容、第一非门电路和第二非门电路；所述第一电阻与第一电容串联，所述第一电阻与第一电容之间连接第一非门电路的输
入端，所述第一非门电路的输出端连接所述第二非门电路的输入端，所述第二非门电路的输入端连接所述por锁存电路的输入端。7.根据权利要求5所述的一种加强单片机eft高抗干扰电路，其特征在于，所述por锁存电路包括：第一与非门电路、第二与非门电路、第三非门电路、第二电容和第三电容；所述第一与非门电路的第一输入端连接第二与非门电路的输出端和第二电容，所述第一与非门电路的第二输入端连接所述rc检测电路的输出端；所述第一与非门电路的输出端连接第二与非门电路的第二输入端和第三电容，所述第二与非门电路的第一输入端连接所述第三非门电路的输入端，所述第三非门电路的输出端连接所述rc滤波电路的输入端。8.根据权利要求5所述的一种加强单片机eft高抗干扰电路，其特征在于，所述rc滤波电路包括：第一场效应管、第二场效应管、第二电阻和第四电容；所述por锁存电路的输出端连接第一场效应管的栅极，所述第一场效应管的源极连接第四电容和施密特触发器的输入端；所述第二场效应管的栅极连接施密特触发器的反馈节点，所述第二场效应管的源极连接所述第二电阻，所述第二电阻与所述第四电容串联。9.根据权利要求5所述的一种加强单片机eft高抗干扰电路，其特征在于，所述施密特触发器包括：触发器、第四非门电路和第五非门电路；所述触发器的输出端连接第四非门电路的输入端，所述第四非门电路的输出端连接所述第五非门电路的输入端，所述第五非门电路的输出端连接所述nmos箝位电路；所述第四非门电路与第五非门电路之间的施密特触发器的反馈节点；通过rc 滤波电路的输出端产生一个直流的in 信号，施密特触发器通过反馈节点的电源电压与in 信号的比较，来控制述nmos箝位电路的导通与关断。10.根据权利要求1所述的一种加强单片机eft高抗干扰电路，其特征在于，还包括数字滤波器，用于对eft干扰信号进行滤波处理，所述数字滤波器包括：频域展开模块，用于对eft干扰信号进行频域展开，获得频谱；频谱压缩模块，用于对每一项频谱进行开方，原频谱被压缩；高频带阻滤波器设置模块，用于将压缩后的频谱乘以常量，eft干扰信号被压缩后同时被搬移至高频端，设置高频带阻滤波器；滤除模块，用于将正常通过高频带阻滤波器的信号在频域除以常量，再平方，获得恢复信号频率，滤除信号中周期性干扰信号。

技术总结
本发明公开了一种加强单片机EFT高抗干扰电路，包括：输入输出保护电路、电源保护电路和EFT启动控制电路；用于根据检测到的EFT干扰事件，启动输入输出保护电路和电源保护电路；所述输入输出保护电路用于保护单片机集成电路上所有的输入输出接口；所述电源保护电路用于将单片机集成电路的工作电压上的高压或高频干扰信号通过低阻通道进行接地处理。采用低阻抗的泄放通道安全的泄放瞬态大电流以阻止热损坏，将巨大的脉冲电压钳位在一个安全的范围内以避免内部工作电路由于电压过载而受损。因此，单片机的微处理器对EFT干扰的物理失效和软失效阈值都得到了提升。软失效阈值都得到了提升。软失效阈值都得到了提升。


技术研发人员：王鹏飞 刘桂长 熊辉涛
受保护的技术使用者：深圳市锦锐科技股份有限公司
技术研发日：2023.06.09
技术公布日：2023/7/21