具有假条件关闭的主动控制瞬态过应力保护的装置和方法制造方法及图纸

本文提供了具有假条件关闭的主动控制瞬态过应力保护的装置和方法。在某些配置中，高耐压主动控制保护电路包括瞬态过压检测电路，电连接在第一节点和第二节点之间的钳位电路，偏置所述钳位电路的偏置电路，以及假条件关闭电路。瞬态过应力检测电路产生指示在第一和第二节点之间是否检测到瞬态过应力事件的检测信号。此外，假条件关闭电路基于对第一和第二节点之间的电压差进行低通滤波来生成假条件关闭信号，由此独立地确定是否存在功率。偏置电路基于检测信号和假条件关闭信号，将所述钳位电路的操作控制在导通状态或截止状态。

Device and method for active control of transient over stress protection with false condition closure

The present invention provides a device and method for active control of transient over stress protection with false condition closure. In some configurations, transient overvoltage protection circuit includes a detection circuit of active control of high voltage and electrical connection between the first node and the second node clamp circuit, the bias circuit bias clamp circuit, and closed circuit condition false. The transient over stress detection circuit generates a detection signal indicating whether transient transient stress events are detected between the first and second nodes. In addition, the false conditional closing circuit generates a false conditional closing signal based on a low-pass filtering of voltage differences between the first and second nodes, thereby independently determining whether or not the power is present. The bias circuit controls the operation of the clamp circuit in a turn-on state or a cut-off state based on the detected signal and the false condition to close the signal.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例涉及电子系统，更具体地涉及主动控制的瞬态过压保护电路。
技术介绍
某些电子系统可能暴露于瞬态过应力事件或具有快速变化的电压和高功率的短持续时间的电信号。瞬态过应力事件可以包括例如由于电荷从物体或人到电子系统的突然释放而产生的静电放电(ESD)事件。瞬态过应力事件可能由于过压条件和IC的相对小的区域中的高水平的功率耗散而损坏或破坏集成电路(IC)。高功率耗散可以提高IC温度，并且可能导致许多问题，例如栅极氧化物穿通、结损坏、金属损坏和表面电荷累积。
技术实现思路
在一个方面，提供了一种集成电路。该集成电路包括瞬态过应力检测电路，其被配置为基于检测第一节点和第二节点之间的瞬态过应力事件的存在来生成检测信号；钳位电路，其具有导通状态和截止状态，并电连接在第一节点和第二节点之间；假条件关闭电路，被配置为检测集成电路何时被供电；以及偏置电路。假条件关闭电路，被配置为基于对第一节点和第二节点之间的电压差进行低通滤波来生成假条件关闭信号，并且偏置电路被配置为基于所述检测信号和所述假条件关闭信号而控制所述钳位电路的操作处于导通状态或者截止状态。在另一方面，提供了一种用于保护集成电路免于电过载的方法。该方法包括：使用瞬态过应力检测电路检测第一节点和第二节点之间的瞬态过应力事件的存在；响应于使用瞬态过应力检测电路检测到瞬态过应力事件的存在，激活检测信号；基于使用假条件关闭电路对第一节点和第二节点之间的电压差进行低通滤波的假条件关闭信号；当检测信号被激活并且假条件关闭信号被去激活时，使用偏置电路接通钳位电路，以及当所述假条件关闭信号被激活时，使用所述偏置电路关断所述钳位电路。在另一方面，提供了一种片上数据转换器系统(SOC)。数据转换器SOC包括从电源电压节点和接地节点接收功率的模数转换器(ADC)，以及电源钳位。电源钳位电路包括瞬态过应力检测电路，其被配置为基于检测在电源电压节点和接地节点之间的瞬态过应力事件的存在来生成检测信号；钳位电路，其具有导通状态和截止状态，并电连接在所述电源电压节点和所述接地节点之间；假条件关闭电路，被配置为基于对电源电压节点和地面节点之间的电压差进行低通滤波来生成假条件关闭信号，并且偏置电路被配置为基于所述检测信号和所述假条件关闭信号而控制所述钳位电路的操作处于导通状态或者截止状态。附图说明图1A是根据一个实施例的电子系统的示意图。图1B是根据一个实施例的封装上的信号链系统(SOP)的示意图。图2是根据一个实施例的主动控制的保护电路的示意图。图3是根据一个实施例的假条件关闭电路的示意图。图4是根据一个实施例的主动控制的保护电路的电路图。图5是根据一个实施例的主动控制保护电路的电流和电压对时间的一个示例的曲线图。图6是根据另一实施例的主动控制保护电路的示意图。图7是根据另一实施例的主动控制的保护电路的示意图。图8A-8D是根据一个实施例的主动控制保护电路的电流和电压对时间的曲线图。具体实施方式某些实施例的以下详细描述呈现了本专利技术的具体实施例的各种描述。然而，本专利技术可以以由权利要求限定和涵盖的多种不同方式来实施。在本说明书中，参考附图，其中相同的附图标记可以表示相同或功能相似的元件。某些电子系统包括过载保护电路以保护电路或组件免受瞬态过应力事件的影响。为了帮助保证电子系统可靠，制造商可以在确定的应力条件下测试电子系统，这可以由各种组织设定的标准描述，例如联合电子设备工程委员会(JEDEC)，国际电工委员会(IEC)和汽车工程委员会(AEC)。标准可以覆盖大量的瞬态过应力事件，包括静电放电(ESD)事件。主动控制保护电路是一种过应力保护电路，其包括瞬态过压检测电路和钳位电路。瞬态过应力检测电路通过监测与过应力相关联的电气条件来检测瞬态过应力事件的存在。瞬态过大应力检测电路产生表示是否检测到瞬态过应力事件的检测信号，并且该检测信号用于选择性地激活钳位电路。因此，可以接通有源控制的保护电路，而不需要依赖于钳位电路的直接结击穿来提供钳位。对于给定量的过应力保护，主动控制的保护电路可以提供相对快的激活时间，相对低的静态功率耗散和/或相对紧凑的面积。本文提供了用于具有假条件关闭的瞬态过应力保护的装置和方法。在某些配置中，主动控制的保护电路包括瞬态过压检测电路，电连接在第一节点和第二节点之间的钳位电路，偏置钳位电路的偏置电路和假条件关闭电路。瞬态过应力检测电路产生指示在第一和第二节点之间是否检测到瞬态过应力事件的检测信号。另外，假条件停止电路基于对第一和第二节点之间的电压差进行低通滤波而生成假条件停止信号，从而确定是否存在电力。偏置电路基于检测信号和假条件关闭信号，控制钳位电路的操作处于导通状态或截止状态。包括假条件关闭电路可以增强主动控制的保护电路的鲁棒性。例如，假条件关闭电路基于第一和第二节点之间的电压差生成假条件关闭信号，并且因此可以用于检测IC何时被供电。当电压差对应于第一和第二节点之间的标称工作电压时，假条件关闭电路将假条件关闭信号控制为禁止偏置电路激活钳位电路的值。因此，当IC被供电时，假条件关闭信号禁止偏置电路接通钳位电路。此外，当通过高功率/高速切换无意地激活钳位电路时，假条件关闭信号使钳位电路去激活，从而防止钳位电路在意外激活之后保持导通。当通过在由高功率/高速信令条件无意地激活钳位电路之后关闭钳位电路来对IC供电时，假条件关闭电路可以补救钳位电路的非预期激活。例如，与先进的高功率转换器应用相关联的瞬态开关可能无意地触发钳位电路的激活，并且假条件关闭电路可用于在无意激活之后停用钳位电路。相反，在没有假条件关闭电路的情况下实现的主动控制的保护电路可能被意外触发并且无限期地保持导通。本文的教导可以用于提供主动控制的保护电路，其适于为集成电路，片上系统(SoC)、系统级封装(SiP)或系统级(system-on)(CMOS)技术和/或双极性互补金属氧化物半导体(BiCMOS)技术实现的电路板(SoB)。另外，本文描述的有源控制的保护电路适于作为电源钳位器操作，并且可以向多级功率域提供高电压容限。假条件关闭在宽范围的应用中提供鲁棒的ESD保护，包括例如高功率/高速数据转换应用。在某些配置中，有源控制保护电路还包括感测反馈电路，其提供控制钳位电路的接通特性的反馈。在某些实现中，感测反馈电路例如通过提供基于检测流过钳位电路的电流的正反馈来向偏置电路的输入提供电流反馈。正反馈可以保持钳位电路在ESD事件的整个持续时间导通，从而提供与瞬态过压检测电路的电阻器-电容器(RC)时间常数无关的公共ESD保护。因此，感测反馈电路可以提供对钳位电路的钳位元件的激活的鲁棒控制。某些瞬态过应力保护电路，例如在CMOS/BiCMOS制造工艺中使用双极/CMOS电源钳位实现的那些，表现出不能在瞬态过应力事件的整个持续时间内被激活。然而，当过应力保护电路在瞬态过应力事件的整个持续时间内没有接通时，这可能是有问题的，因为瞬态过应力事件的后沿仍然可能导致损坏。例如，诸如具有28nm或更小的栅极长度的高速MOS器件和/或诸如硅-锗(SiGe)双极结型晶体管(BJT)的高速双极器件的高速MOS器件可能被后缘的ESD事件。通过基于感测通过钳位电路的电流提供正反馈，可以安全地放电包括后沿的瞬态过应力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成电路，包括：瞬态过应力检测电路，其被配置为基于检测第一节点和第二节点之间的瞬态过应力事件的存在来生成检测信号；钳位电路，具有导通状态和截止状态，其中所述钳位电路电连接在所述第一节点和所述第二节点之间；假条件关闭电路，被配置为检测所述集成电路何时被供电，其中所述假条件关闭电路被配置为基于对所述第一节点和所述第二节点之间的电压差进行低通滤波来生成假条件关闭信号；和偏置电路，被配置为基于所述检测信号和所述假条件关闭信号而将所述钳位电路的操作控制在导通状态或截止状态。

【技术特征摘要】
2016.03.04 US 15/060,9321.一种集成电路，包括：瞬态过应力检测电路，其被配置为基于检测第一节点和第二节点之间的瞬态过应力事件的存在来生成检测信号；钳位电路，具有导通状态和截止状态，其中所述钳位电路电连接在所述第一节点和所述第二节点之间；假条件关闭电路，被配置为检测所述集成电路何时被供电，其中所述假条件关闭电路被配置为基于对所述第一节点和所述第二节点之间的电压差进行低通滤波来生成假条件关闭信号；和偏置电路，被配置为基于所述检测信号和所述假条件关闭信号而将所述钳位电路的操作控制在导通状态或截止状态。2.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述钳位电路包括金属氧化物半导体(MOS)晶体管或双极晶体管中的至少一个。3.根据权利要求1所述的集成电路，还包括感测反馈电路，其被配置为基于流过所述钳位电路的电流量而产生正反馈信号，其中所述偏置电路还被配置为基于正反馈信号而控制所述钳位电路的操作处于导通状态或截止状态。4.根据权利要求3所述的集成电路，其中所述偏置电路被配置为在所述假条件关闭信号被激活时将所述钳位电路控制到所述截止状态。5.根据权利要求4所述的集成电路，其中当所述假条件关闭信号被去激活时，所述偏置电路被配置为当所述检测信号或所述正反馈信号中的至少一个被激活时，将所述钳位电路控制为导通状态。6.根据权利要求5所述的集成电路，其中所述偏置电路还被配置为将所述钳位电路保持在导通状态达到大于所述瞬态过应力检测电路的时间常数的持续时间。7.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述第一节点包括电源节点，并且其中所述第二节点包括接地节点。8.根据权利要求1所述的集成电路，还包括电连接在所述第一节点和所述第二节点之间的核心电路。9.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述假条件关闭电路包括第一场效应晶体管(FET)和低通滤波器，所述低通滤波器基于对所述第一节点和所述第二节点之间的电压差进行低通滤波而产生低通滤波电压，其中基于所述低通滤波电压来控制所述第一FET的栅极。10.根据权利要求9所述的集成电路，还包括电连接在所述第一FET的栅极和所述第二节点之间的电压限制器，其中当存在所述瞬态过应力事件时，所述电压限制器限制所述第一FET的栅极的电压。11.根据权利要求9所述的集成电路，还包括第二FET，其包括接收所述低通滤波电压的漏极和电连接到所述第一FET的栅极的源极。12....

【专利技术属性】
技术研发人员：S·帕萨萨拉希，J·萨克多，
申请(专利权)人：美国亚德诺半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US