电源钳位电路及其操作方法技术

本发明专利技术公开一种电源钳位电路，包括具有第一电源电压的第一节点，具有第二电源电压的第二节点及连接在所述第一节点和所述第二节点之间的电压检测器，所述电压检测器包含第一输出节点。钳位电路连接在所述第一节点和所述第二节点之间。所述电压检测器被配置为响应所述第一电源电压和所述第二电源电压之间的差值超过预定阈值电压，将所述第一输出节点驱动至所述第一电源电压。所述钳位电路被配置为响应于所述第一或第二输出节点被驱动至所述第一电源电压，建立所述第一节点和所述第二节点之间的导电通路。本发明专利技术还公开了操作电源钳位电路的方法。

Power clamp circuit and its operation method

The invention discloses a power clamp circuit includes a first node having a first power supply voltage, the second node has second power supply voltage and is connected between the first node and the second node voltage detector, the voltage detector includes a first output node. The clamp circuit is connected between the first node and the second node. The voltage detector is configured to drive the first output node to the first supply voltage in response to the difference between the first supply voltage and the second supply voltage exceeding a predetermined threshold voltage. The clamping circuit is configured to establish a conductive path between the first node and the second node in response to the first or second output node being driven to the first supply voltage. The invention also discloses a method for operating the power clamp circuit.

【技术实现步骤摘要】
电源钳位电路及其操作方法
本专利技术的实施例一般地涉及半导体
，更具体地涉及电源钳位电路及其操作方法。
技术介绍
集成电路(IC)潜在地被暴露于由于能够影响电路可靠性的电源电涌和其他电源所导致的电过应力(EOS，electricalover-stress)事件。在EOS事件期间，用于向电路输送电力的导体或节点上的电压电平大体高于正常电压电平，因此电路部件受到损坏。由于薄氧化物和低结击穿电压增强的易损性，随着IC尺寸的缩减，EOS关注增加。相比于上升时间快且持续时间短的短暂的静电放电(ESD)事件，EOS事件具有更慢的上升时间，更高的能量和/或更宽范围的脉冲宽度。因此，防止EOS事件的保护电路需要与用于ESD事件不同的方法。在大部分情况中，ESD保护电路形成于IC芯片上，以在所有制造和封装过程中解决ESD威胁，而一些离散的EOS或系统ESD保护电路元件设置于该芯片外侧。在一些现有方法中，通过二极管串设置EOS电路，二极管串在EOS事件中保护灵敏电路元件，但允许在正常的电路操作中发生显著的漏电流。用于一些方法中的多晶硅二极管需要足够大以在EOS事件中避免生成显著的热量。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，提供了一种电源钳位电路，包括：第一节点，被配置为具有第一电源电压；第二节点，被配置为具有第二电源电压；电压检测器，连接在所述第一节点和所述第二节点之间，所述电压检测器包括第一输出节点；以及钳位电路，连接在所述第一节点和所述第二节点之间，其中，所述电压检测器被配置为响应于所述第一电源电压和所述第二电源电压之间的差值超过预定阈值电压，将所述第一输出节点驱动至所述第一电源电压，所述钳位电路被配置为响应于所述第一输出节点被驱动至所述第一电源电压，建立所述第一节点和所述第二节点之间的导电通路。根据本专利技术的另一方面，提供了一种电源钳位电路，包括：第一节点，被配置为具有第一电源电压；第二节点，被配置为具有第二电源电压；电压检测器，连接在所述第一节点和所述第二节点之间，所述电压检测器包括第一输出节点；瞬态检测器，连接在所述第一节点和所述第二节点之间，所述瞬态检测器包括第二输出节点；驱动电路，连接在所述第一节点和所述第二节点之间；及钳位电路，连接在所述第一节点和所述第二节点之间，所述钳位电路被配置为响应于控制电压，在所述第一节点和所述第二节点之间建立导电通路，其中，所述电压检测器被配置为响应于所述第一电源电压和所述第二电源电压之间的差值超过预定阈值电压，在所述第一输出节点上输出第一逻辑值，所述瞬态检测器被配置为响应于所述第一电源电压和所述第二电源电压之间的差值的变化率超过预定阈值变化，在所述第二输出节点上输出第二逻辑值，以及所述驱动电路被配置为响应于所述第一逻辑值和所述第二逻辑值，输出所述控制电压。根据本专利技术的又一方面，提供了一种操作电源钳位电路的方法，所述方法包括：利用电压检测器检测到第一电源节点上的第一电源节点电压和第二电源节点上的第二电源节点电压之间的差值超过预定阈值电压；响应于检测到的所述差值超过所述预定阈值，通过将所述电压检测器的第一输出节点驱动至所述第一电源节点电压，生成第一输出电压值；及基于所述第一输出电压值，利用钳位电路建立所述第一电源节点和所述第二电源节点之间的导电通路。附图说明本专利技术的一个或多个实施例的细节将在下列附图和说明中进行具体说明。通过说明、附图和权利要求书，本专利技术的其他特征和优势将显而易见。图1是根据一些实施例的电源钳位电路的示意图。图2是根据一些实施例的电源钳位电路的示意图。图3是根据一些实施例的电压检测器的示意图。图4是根据一些实施例的驱动电路的示意图。图5是根据一些实施例的钳位电路的示意图。图6是根据一些实施例的瞬态检测器的示意图。图7A至图7C是根据一些实施例的电源钳位电路的示意图。图8是根据一些实施例的操作电源钳位电路的方法的流程图。各个图中的相同参考符号均指示相同元件。具体实施方式以下使用具体语言公开附图中所示的实施例或示例。然而，应当理解，实施例和示例不意欲对本专利技术进行限定。对于相关
内普通技术人员而言，本公开实施例中的任何改变和修改及任何本文件中公开的原理的进一步应用是通常会发生的。在各种实施例中，通过在第一电源节点和第二电源节点之间建立局部电流通路，电源钳位电路响应于检测到的EOS事件。该局部电流通路用作电源钳位，从而保护连接到该电源节点的其他电路以免完全暴露于由EOS事件输送的能量。在各种实施例中，电源钳位电路(powerclampcircuit)包括被配置为具有第一电源电压的第一节点和被配置为具有第二电源电压的第二节点。包括有第一输出节点的电压检测器与钳位电路连接在该第一节点和该第二节点之间。该电压检测器被配置为响应于该第一电源电压和该第二电源电压之间的差值超过预定的阈值电压(predeterminedthresholdvoltagevalue)，向该第一输出节点输出第一电压值，且该钳位电路被配置为响应于该第一电压值，建立该第一节点和该第二节点之间的导电通路。在一些实施例中，连接在该第一节点和该第二节点之间的驱动电路被配置为接收该第一电压值并向该钳位电路输出控制电压。在一些实施例中，包括第二输出节点的瞬态检测器也连接在该第一节点和该第二节点之间。该瞬态检测器被配置为响应于该第一电源电压和该第二电源电压的上升沿的斜率之间的瞬态差值超过预定的阈值变化(predeterminedthresholdchangevalue)，向该第二输出节点输出第二电压值。该驱动电路被配置为响应于该第一电压值和该第二电压值，向该钳位电路输出该控制电压。图1是根据一些实施例的电源钳位电路100的示意图。电源钳位电路100包括第一电源节点N1和第二电源节点N2。电压检测器110、驱动电路120和钳位电路130并联地连接在第一节点N1和第二节点N2之间。在一些实施例中，电压检测器110的输出节点112与驱动电路120的输入节点122连接，且驱动电路120的输出节点124与钳位电路130的输入节点132连接。在一些实施例中，驱动电路120不存在，电压检测器的输出节点112与钳位电路130的输入节点132连接。在一些实施例中，包括电压检测器110、钳位电路130和驱动电路120(如果存在的话)的电源钳位电路100的部件为单个IC芯片的部件。第一节点N1被配置为具有第一电源电压。在稳态操作中，该第一电源电压具有第一直流(DC)电压值。在一些实施例中，该第一DC电压值是与第一电源节点N1连接的功能电路(未示出)的VDD。在一些实施例中，该第一DC电压值是1.8V的VDD值。在一些实施例中，该第一DC电压值是0.8V的VDD值。在各种实施例中，与第一电源节点N1连接的功能电路是通信、音频、处理器、存储器、电力电子系统、专用集成电路(ASIC)、通用串行总线(USB)或其他类型界面、逻辑、信号处理或相似类型的电路。在一些实施例中，该功能电路和电源钳位电路100是相同IC芯片的部件。第二电源节点N2被配置为具有第二电源电压。在稳态操作中，该第二电源电压具有不同于该第一DC电压值的第二DC电压值。在一些实施例中，该第二DC电压值是与第一电源节点N1和第二电源节点N2连接的功能电路的VSS。在一些实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源钳位电路，包括：第一节点，被配置为具有第一电源电压；第二节点，被配置为具有第二电源电压；电压检测器，连接在所述第一节点和所述第二节点之间，所述电压检测器包括第一输出节点；以及钳位电路，连接在所述第一节点和所述第二节点之间，其中，所述电压检测器被配置为响应于所述第一电源电压和所述第二电源电压之间的差值超过预定阈值电压，将所述第一输出节点驱动至所述第一电源电压，所述钳位电路被配置为响应于所述第一输出节点被驱动至所述第一电源电压，建立所述第一节点和所述第二节点之间的导电通路。

【技术特征摘要】
2016.05.27 US 15/167,1491.一种电源钳位电路，包括：第一节点，被配置为具有第一电源电压；第二节点，被配置为具有第二电源电压；电压检测器，连接在所述第一节点和所述第二节点之间，所述电压检测器包括第一输出节点；以及钳位电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡明甫，曾仁洲，陈国基，张子恒，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71