[发明专利]一种原子芯片用双重保护电路

说明书

一种原子芯片用双重保护电路，包括：第一级保护电路、第二级保护电路、数字型光电耦合器、稳压二极管、芯片导线接线柱和警报器。所述第一级保护电路的输入端连接数字型光电耦合器的输出端，所述第一级保护电路的输出端连接芯片导线接线柱；所述第二级保护电路的输入端连接数字型光电耦合器的输出端，所述第二级保护电路的输出端连接芯片导线接线柱以及警报器。本发明结构简单，可靠性高，在芯片导线的供电电源或者控制程序发生故障时可以限制导通时间，从而实现对芯片上微导线的保护。

技术领域

本发明涉及原子芯片，更准确的说是用于保护原子芯片上微导线的保护电路，属于冷原子物理实验装置的技术领域。

背景技术

自本世纪初发展起来的原子芯片是一种集成化的用于制备超冷原子的实验装置，被广泛应用于原子干涉、低维量子气体、量子动力学和量子热力学等方面的研究。电流通过原子芯片的微导线产生的磁场用于原子的囚禁和操纵。原子芯片上的微导线宽度通常在100微米量级，厚度通常不超过5微米，因此载流能力有限。额定电流通常小于5安培，连续工作时间通常需要被限制在10秒以内。这是因为微导线通电后温度升高会增大电阻，电阻增大后又会进一步使温度上升。这样正反馈的过程会使微导线熔断。为了防止芯片上微导线的熔断，通常在操作中制定严格的规章。例如规定最大工作电流以及连续通电时间，在连接芯片导线与电源的时候操作人员穿防静电服并且接地。另一种常见的方法是在控制软件中进行设置最大工作电流和连续通电时间。这两种方法有一定的效果，但也有缺陷。对于制订的规章，一次疏忽就可能造成芯片导线的熔断。在控制软件中设置参数限制的方法，在控制系统正常运行的情况下是安全可靠的。然而当控制系统出现故障，例如计算机在运行中死机或者有关的板卡出现故障时，就可能产生超过最大允许的连续工作时间的电流输出，从而导致芯片微导线熔断。以上故障均有实例。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供了一种芯片微导线用双重保护电路，防止因操作失误或者控制系统软硬件出现故障时原子芯片上的微导线熔断。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种原子芯片用双重保护电路，其特点在于该电路包括：第一级保护电路、第二级保护电路、数字型光电耦合器、稳压二极管、芯片导线接线柱和警报器。

所述第一级保护电路的输入端连接数字型光电耦合器的输出端，所述第一级保护电路的输出端连接芯片导线接线柱；

所述第二级保护电路的输入端连接数字型光电耦合器的输出端，所述第二级保护电路的输出端分别连接芯片导线接线柱和警报器；

所述芯片导线接线柱两端同时连接稳压二极管。

所述数字型光电耦合器由数字型光电耦合芯片、干电池及电阻构成；

所述稳压二极管是两只击穿电压30伏至50伏的稳压二极管反向串联；

所述的第一级保护电路包括第一继电器控制电路和普通继电器；所述第一继电器控制电路包含一只N沟道场效应管Q1，数字型光电耦合器的输出端连接场效应管Q1的栅极，场效应管Q1的漏极接电源正极，场效应管Q1的源极接普通继电器的控制端正极，普通继电器的控制端负级接地，普通继电器的两输出端分别与芯片导线接线柱两端连接。

所述的第二级保护电路包括第一滞回比较器、积分电路、第二滞回比较器、第二继电器控制电路以及磁吸继电器；所述第一滞回比较器的输入端连接数字型光电耦合器的输出端；第一滞回比较器的输出端连接积分电路的输入端；积分电路由依次连接的积分器和反相器构成，积分器输出端连接反相器的输入端；积分电路的输出端即反相器的输出端，连接第二滞回比较器的输入端；第二滞回比较器的输出端连接第二继电器控制电路的输入端。

所述第二继电器控制电路包含一只N沟道场效应管Q2，场效应管Q2的栅极接第二滞回比较器的输出端，场效应管Q2的漏极接电源正极，场效应管Q2的源极接磁吸继电器的控制端正极，磁吸继电器的控制端负极接电源负极。