一种低压差线性稳压器的ESD保护系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种低压差线性稳压器的ESD保护系统，包括低压差线性稳压器LDO、I/O ESD保护模块、VIN ESD保护模块和VOUT ESD保护模块，所述VOUT ESD保护模块还包括储能元件CP，储能元件CP用于在输出电源VOUT电压升高且GND为零时，快速打开NMOS管N1，电流通过NMOS管N1到达GND。本实用新型专利技术解决了现有的低压差线性稳压器LDO的ESD保护系统，在电源VOUT电压升高或电源VIN电压升高时，存在泄放缓慢，导致元器件烧坏的技术问题，本实用新型专利技术所提供的ESD保护系统在电源电压升高时能够迅速泄放，放置元器件烧坏。

ESD Protection System for Low-dropout Linear Regulator

The utility model relates to an ESD protection system for a low-drop linear regulator, which comprises a low-drop linear regulator LDO, I/O ESD protection module, VIN ESD protection module and VOUT ESD protection module. The VOUT ESD protection module also includes an energy storage element CP, which is used to quickly open the NMOS tube N1 when the output power supply VOUT voltage rises and GND is zero, and the current passes through the NMOS tube N1 to the VOUT ESD protection module. Up to GND. The utility model solves the ESD protection system of the LDO of the low-drop linear regulator. When the VOUT voltage of the power supply increases or the VIN voltage of the power supply rises, there exists the technical problem that the discharge is slow and the components burn out. The ESD protection system provided by the utility model can quickly release when the voltage of the power supply rises, and the components are burned out.

【技术实现步骤摘要】
一种低压差线性稳压器的ESD保护系统
本技术属于集成电路领域，具体涉及低压差线性稳压器的ESD保护系统。
技术介绍
移动电话、笔记本电脑和音乐播放器等高级消费电子设备由电池供电以获得便携性。为了使每个电子设备的功能更强大，采用了越来越复杂的且高度集成的片上系统设计。对于这些片上系统，通过各种类型的功率转换器实现的快速响应、高效且低成本的电源管理以获得竞争优势是至关重要的。低压差线性稳压器(LDO)是一种通用的功率转换器，具有低噪声、低成本和快速响应的优点，广泛应用于片上系统的电源管理上。传统的低压差线性稳压器(LDO)电路如图1所示，包括LDO控制模块、输入电源VIN、输出电源VOUT、PMOS管P0。其中输入电源VIN的工作阈值为2.5-6.5V；输出电源VOUT，工作阈值为0.9-5.5V；控制信号EN/NR为LDO的控制信号，工作阈值为0-6.5V；P0为LDO大尺寸输出PMOS管，LDO控制模块为LDO内部逻辑和控制模块。静电保护对于集成电路的保护是一个重要的问题。由于静电电荷具有相对较高的电压(可能为几千伏)，所以需要ESD保护系统来保护半导体器件及模块免受静电电荷的损害。低压差线性稳压器LDO的ESD保护系统如图2所示，包括低压差线性稳压器LDO、I/OESD保护模块、VINESD保护模块和VOUTESD保护模块。其中I/OESD保护模块为输入控制信号EN和NR的ESD保护模块，包括二极管(D1-D4)；VINESD保护模块为输入电源VIN的ESD保护模块，包括NMOS管N2和电阻R2；VOUTESD保护模块为输出电源VOUT的ESD保护模块，包括NMOS管N1、电阻R1和二极管D5。控制信号EN通过D1连到VIN，通过D3连到GND；控制信号NR通过D2连到VIN，通过D4连到GND；输入电源VIN通过大尺寸NMOS管N2连接到GND，N2的栅极通过R2连到GND。R2的电阻值在1K欧姆-10K欧姆。输入电源VOUT通过大尺寸NMOS管N1连接到GND，N1的栅极通过R1连到GND。同时还通过D5连到VIN。R1的电阻值在1K欧姆-10K欧姆。在使用过程中，现有的这种LDO的ESD保护系统存在有两个缺点：1)VOUT+/GND-(GND＝0V，VIN加正向ESD脉冲)的泄放通路慢，导致内部电路损坏，具体见图3。N1的触发电压高达10V。VOUT升高，通过N1泄放，但由于N1开启电压高，泄放过程慢，会引起内部元器件烧坏。2)在VIN+/VOUT-(VOUT＝0V，VIN加正向ESD脉冲)的ESD模式下，ESD泄放通路很差，如图4所示。ESD电流从VIN首先经过N2到达VSS，再经过N1才到达VOUT。VIN升高，P0处于关闭状态，电流通过N2和N1泄放，经过两个NMOS，泄放过程缓慢，会引起内部元器件烧坏。
技术实现思路
为了解决现有的低压差线性稳压器LDO的ESD保护系统，在电源VOUT电压升高或电源VIN电压升高时，存在泄放缓慢，导致元器件烧坏的技术问题，本技术提供一种低压差线性稳压器的ESD保护系统，该系统在电源电压升高时能够迅速泄放，放置元器件烧坏。本技术的技术解决方案为：一种低压差线性稳压器的ESD保护系统，包括低压差线性稳压器LDO、I/OESD保护模块、VINESD保护模块和VOUTESD保护模块，其特殊之处在于：所述VOUTESD保护模块还包括储能元件CP，储能元件CP用于在输出电源VOUT电压升高且GND为零时，快速打开NMOS管N1，电流通过NMOS管N1到达GND。进一步的，所述VOUTESD保护模块包括NMOS管N1、电阻R1、二极管D5和储能元件CP，NMOS管N1的D极、二极管D5的正极以及储能元件CP的一端与输出电源VOUT连接，储能元件CP的另一端、NMOS管N1的G极以及电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端接GND。进一步的，所述储能元件CP为电容。进一步的，所述储能元件CP是漏极和源极连接的PMOS管。进一步的，VINESD保护模块还包括储能元件Cn，储能元件Cn用于在输入电源VIN的电压升高且输出电源VOUT为地时，快速打开PMOS管P0，电流通过PMOS管P0到达VOUT进一步的，所述VINESD保护模块包括NMOS管N2、电阻R2和储能元件Cn，NMOS管N2的D极接输入电源VIN，NMOS管N2的S极接地，NMOS管N2的G极接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接GND；储能元件Cn的一端与LDO控制模块的一端、PMOS管P0的G极连接，储能元件Cn的另一端接输出电源VOUT。进一步的，储能元件Cn是电容。进一步的，储能元件Cn是漏极和源极连接的NMOS管。本技术的所具有的有益效果：本技术通过在N1的栅极和输出电源VOUT之间，增加储能元件Cp，或是在P0的栅极和输出电源VOUT之间，增加一个储能元件Cn，在电源电压升高时将ESD电流迅速泄放掉，避免元器件烧坏，节约成本。附图说明图1为传统的LDO电路示意图；图2为传统的LDOESD保护系统；图3为VOUT+/GND-模式的ESD电流通路；图4为VIN+/VOUT-模式的ESD电流通路；图5为本技术LDOESD保护系统；图6为本技术保护系统VIN+/VOUT-模式的ESD电流通路。具体实施方式实施例1：如图5所示，在N1的栅极(节点g1)和输出电源VOUT之间，增加一个PMOS电容Cp或是电容。具体为：VOUTESD保护模块包括NMOS管N1、电阻R1、二极管D5和储能元件CP，NMOS管N1的D极、二极管D5的正极以及储能元件的一端与输出电源VOUT连接，储能元件CP的另一端、NMOS管N1的G极以及电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端接GND。储能元件CP：电容或是漏极和源极连接的PMOS管。加入电容CP，当VOUT升高时GND为零，电容CP使得N1快速打开，电流通过N1到达GND。实施例2：在P0的栅极(节点g)和输出电源VOUT之间，增加一个NMOS电容Cn或是电容。具体为：VINESD保护模块包括NMOS管N2、电阻R2和储能元件Cn，NMOS管N2的D极接输入电源VIN，NMOS管N2的S极接地，NMOS管N2的G极接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接GND；储能元件Cn的一端与LDO控制模块的一端、PMOS管P0的G极连接，储能元件Cn的另一端接输出电源VOUT。储能元件Cn：电容或是漏极和源极连接的NMOS管。加入电容Cn，当VIN升高时VOUT为地，电容Cn使得P0快速打开，电流通过P0到达VOUT。实施例3：在N1的栅极(节点g)和VOUT之间，增加一个PMOS电容Cp。在VOUT+/GND-ESD事件时，GND＝0V，VOUT快速上升，由于Cp的存在，N1栅电压开始跟随着VOUT变化，所以N1管迅速打开。ESD电流从VOUT通过N1流到GND。N1的ESD触发电压从原来的10V降到7V。实施例4：如图6所示，在P0的栅极(节点g)和VOUT之间，增加一个NMOS电容Cn。在VIN+/VOUT-ESD事件时，VOUT＝0V，VIN快速上升，由于Cn的存在，P0栅电压和VOUT电压很接近，所以P0管导通，大部分ESD电流从VIN通过P0流到VO本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低压差线性稳压器的ESD保护系统，包括低压差线性稳压器LDO、I/O ESD保护模块、VIN ESD保护模块和VOUT ESD保护模块，其特征在于：所述VOUT ESD保护模块还包括储能元件CP，储能元件CP用于在输出电源VOUT电压升高且GND为零时，快速打开NMOS管N1，电流通过NMOS管N1到达GND。

【技术特征摘要】
1.一种低压差线性稳压器的ESD保护系统，包括低压差线性稳压器LDO、I/OESD保护模块、VINESD保护模块和VOUTESD保护模块，其特征在于：所述VOUTESD保护模块还包括储能元件CP，储能元件CP用于在输出电源VOUT电压升高且GND为零时，快速打开NMOS管N1，电流通过NMOS管N1到达GND。2.根据权利要求1所述的低压差线性稳压器的ESD保护系统，其特征在于：所述VOUTESD保护模块包括NMOS管N1、电阻R1、二极管D5和储能元件CP，NMOS管N1的D极、二极管D5的正极以及储能元件CP的一端与输出电源VOUT连接，储能元件CP的另一端、NMOS管N1的G极以及电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端接GND。3.根据权利要求1或2所述的低压差线性稳压器的ESD保护系统，其特征在于：所述储能元件CP为电容。4.根据权利要求1或2所述的低压差线性稳压器的ESD保护系统，其特征在于：所述储能元件CP是漏极和源极...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜伟，
申请(专利权)人：深圳讯达微电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44