浪涌保护电路制造技术

本文提出一种浪涌保护电路，包括：DC触发单元，当浪涌脉冲出现时，DC触发单元生成触发信号；以及耦接到DC触发单元的电流引导单元，响应于触发信号，电流引导单元生成第一钳位电压作为浪涌保护电路的输出电压，并将浪涌电流引导到地。DC触发单元包括浪涌检测单元和第一放大单元。浪涌检测单元检测是否出现浪涌脉冲，当浪涌检测单元检测到浪涌脉冲时，浪涌检测单元触发第一放大单元生成触发信号。

【技术实现步骤摘要】
浪涌保护电路
本专利技术涉及一种保护电路，特别是涉及一种片上浪涌保护电路。
技术介绍
随着对消费类电子产品特别是对移动产品的要求越来越高，由于电流浪涌造成的损坏使得许多移动产品诸如手机或平板电脑的退货率很高。一个传统的浪涌保护方法是通过增加片外瞬时电压抑制(TVS：TransientVoltageSuppression)二极管来为集成电路(IC)提供片外浪涌保护。然而，这样的TVS二极管在电路板上需要额外的空间并且增加了电路板的成本。因此，希望能有片上浪涌保护电路。目前已经提出了一些片上静电放电(ESD：Electro-StaticDischarge)保护方法。图1是传统的基于轨电压钳位的片上ESD保护电路10的示意性框图。该ESD保护电路10具有ESD抗干扰能力，满足JEDEC标准和IEC61000-4-2所规定的要求。该ESD保护电路10包括AC触发电路12和ESD电流引导电路14。图2是图1中所示的ESD保护电路10的示意性电路图。在图2所示的ESD保护电路中，AC触发电路12包括电阻R21，电容C21，P型晶体管MP21以及电阻R22，ESD电流引导电路14包括较大的N型晶体管MN21。当ESD脉冲出现时，AC触发电路12对这些ESD脉冲响应得足够快，然后触发ESD电流引导电路MN21导通并将ESD电流引导到地。ESD脉冲对AC触发电路12供电，以及ESD电流对电容C21充电从而为P型晶体管MP21生成Vgs。然后，P型晶体管MP21和电阻R21使N型晶体管MN21导通。在ESD事件期间，N型晶体管MN21工作在正常的MOSFET模式，而不是工作在双极模式。N型晶体管MN21导通并保持激活，以将ESD电流引导到地。然而，ESD电流引导电路14仅能够激活几百纳秒或更短的时间，这比浪涌事件的持续时间短很多，浪涌事件的持续时间在50μs左右或更长的脉冲时间。因此，传统的ESD保护电路10不能处理浪涌事件。已经提出了一些解决方案通过使用片外TVS二极管来解决这一问题，但是使用片外TVS二极管仍然不能解决板上空间和成本提高的问题。图3是另一个传统的片上浪涌保护电路20的示意性电路图。该浪涌保护电路20包括DC触发电路和AC触发电路。DC触发电路包括二极管D31和电阻R31，AC触发电路包括电容C31，电阻R32，N型晶体管MN32和电阻R31。N型晶体管MN31用作ESD电流引导电路。二极管D31被配置在浪涌钳位电压输出端Vsurge和N型晶体管MN31的栅极之间。在浪涌事件期间，当浪涌输入电压超过预定电压时，二极管D31进入反向导通状态，然后电流流过电阻R31，从而在N型晶体管MN31的栅极上生成偏置电压。当N型晶体管MN31的栅极上的偏置电压变得足够大时，N型晶体管MN31导通并将浪涌输入电压钳位成相对低的电压，并且浪涌电流被引导到地。虽然图3中所示的电路实现了片上浪涌保护电路，但是该电路具有以下问题：(1)该浪涌保护电路生成的钳位输出电压随着不同等级的浪涌脉冲其波动很大。由于不同等级的浪涌脉冲致使电阻R31上的电压波动较大，并且电阻R31上的电压波动致使N型晶体管MN31的栅极上的电压波动较大，因此钳位输出电压的波动较大。(2)该浪涌保护电路所需的电压空间较大，这是因为使N型晶体管MN31导通所需的电压被加到钳位输出电压上，这使得钳位输出电压可能会超过N型晶体管MN31的击穿电压或受保护电路的击穿电压。希望片上浪涌保护电路能够解决上述问题，特别是希望片上浪涌保护电路能够在移动应用中具有对几十伏电压到100伏浪涌电压的抗干扰能力。
技术实现思路
本专利技术提出了一种浪涌保护电路。该浪涌保护电路包括：DC触发单元，当浪涌脉冲出现时，DC触发单元生成触发信号；以及耦接到DC触发单元的电流引导单元，响应于触发信号，电流引导单元生成第一钳位电压作为浪涌保护电路的输出电压，并将浪涌电流引导到地。DC触发单元包括浪涌检测单元和第一放大单元。浪涌检测单元检测是否出现浪涌脉冲，当浪涌检测单元检测到浪涌脉冲时，浪涌检测单元触发第一放大单元生成触发信号。附图说明本文通过实例进行了说明，但是本文并不仅限于附图中示出的实施例。在附图中，相似的部件采用相似的参考标号。在附图中的各个部件是用于说明上的简单清楚，并没有按比例绘制。图1是传统的基于轨电压钳位的片上ESD保护电路的示意性框图；图2是图1中所示的ESD保护电路的示意性电路图；图3是传统的片上浪涌保护电路的示意性电路图；图4A是根据本专利技术的示例性实施例的浪涌保护电路的示意性框图；图4B是图4A中所示的浪涌保护电路的示意性电路图；图5A是根据本专利技术的另一个示例性实施例的浪涌保护电路的示意性框图；图5B是图5A中所示的浪涌保护电路的示意性电路图；图6A示出了图5B所示的浪涌保护电路的示意性电路图中的DC电压检测单元的内部电路；图6B示出了图5B所示的浪涌保护电路的示意性电路图中的DC电压检测单元的另一个内部电路；图7A是根据本专利技术的另一个示例性实施例的浪涌保护电路的示意性电路图；图7B是根据本专利技术的又一个示例性实施例的浪涌保护电路的示意性电路图；图8A是本专利技术的浪涌保护电路的浪涌输入电压的图；以及图8B是本专利技术的浪涌保护电路的输出电压的图。具体实施方式图4A是根据本专利技术的示例性实施例的浪涌保护电路100的示意性框图。如图4A所示，该浪涌保护电路100包括触发单元101和耦接到触发单元101的电流引导单元103。触发单元101包括DC触发单元102，当浪涌脉冲出现时，DC触发单元102生成触发信号。响应于该触发信号，电流引导单元103生成第一钳位电压Vclamp_1作为浪涌保护电路的输出电压Vout，并将浪涌电流引导到地。图4B是该浪涌保护电路100的示意性电路图。在图4B中，DC触发单元102包括浪涌检测单元105和放大单元106。浪涌检测单元105检测是否出现浪涌脉冲，当浪涌检测单元105检测到浪涌脉冲时，浪涌检测单元105触发放大单元106生成触发信号。作为示例性实施例，第一放大单元106包括P型晶体管MP51和第一阻抗单元。在该示例性实施例中，第一阻抗单元是电阻R51。对本领域技术人员来说，很显然，其他类型的阻抗元件也可以作为放大单元106的第一阻抗单元。P型晶体管MP51的第一端(栅极端)耦接到浪涌检测单元105，P型晶体管MP51的第二端(源极端)耦接到浪涌保护电路100的输入端，以及P型晶体管MP51的第三端(漏极端)耦接到电阻R51和电流引导单元103。在该示例性实施例中，N型晶体管MN51用作电流引导单元103。N型晶体管MN51的第一端(栅极端)耦接到P型晶体管MP51的第三端(漏极端)，N型晶体管MN51的第二端(源极端)耦接到浪涌保护电路100的输入端，以及N型晶体管MN51的第三端(源极端)耦接到地。浪涌检测单元105包括第二阻抗单元和DC电压检测单元107。在图4B所示的示例性实施例中，第二阻抗单元包括电阻R52。然而，对本领域技术人员来说，其他类型的阻抗元件也可以作为浪涌检测单元105的第二阻抗单元。第二阻抗单元R52的第一端耦接到浪涌保护电路100的输入端，以及第二阻抗单元R52的第二端耦接到DC电压检测单元107和P型晶体管MP51本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浪涌保护电路(100，200)，其特征在于，包括：DC触发单元(102)，当浪涌脉冲出现时，所述DC触发单元(102)生成触发信号；以及耦接到所述DC触发单元(102)的电流引导单元(103)，响应于所述触发信号，所述电流引导单元(103)生成第一钳位电压作为所述浪涌保护电路的输出电压，并将浪涌电流引导到地，其中，所述DC触发单元(102)包括浪涌检测单元(105)和第一放大单元(106)，所述浪涌检测单元(105)检测是否出现浪涌脉冲，当所述浪涌检测单元(105)检测到浪涌脉冲时，所述浪涌检测单元(105)触发所述第一放大单元(106)生成所述触发信号。

【技术特征摘要】
1.一种浪涌保护电路(100，200)，其特征在于，包括：DC触发单元(102)，当浪涌脉冲出现时，所述DC触发单元(102)生成触发信号；以及耦接到所述DC触发单元(102)的电流引导单元(103)，响应于所述触发信号，所述电流引导单元(103)生成第一钳位电压作为所述浪涌保护电路的输出电压，并将浪涌电流引导到地，其中，所述DC触发单元(102)包括浪涌检测单元(105)和第一放大单元(106)，所述浪涌检测单元(105)检测是否出现浪涌脉冲，当所述浪涌检测单元(105)检测到浪涌脉冲时，所述浪涌检测单元(105)触发所述第一放大单元(106)生成所述触发信号。2.根据权利要求1所述的浪涌保护电路，其特征在于，所述第一放大单元(106)具有用于生成所述触发信号的多个放大级。3.根据权利要求2所述的浪涌保护电路，其特征在于，所述第一放大单元(106)包括P型晶体管(MP51)，第一阻抗单元(R51)，第二阻抗单元(R52)以及N型晶体管(MN52)，其中，所述N型晶体管(MN52)的第一端耦接到所述浪涌检测单元(105)，所述N型晶体管(MN52)的第二端耦接到所述第二阻抗单元(R52)和所述P型晶体管(MP51)的第一端，所述P型晶体管(MP51)的第二端耦接到所述浪涌保护电路的输入端，以及所述P型晶体管(MP51)的第三端耦接到所述第一阻抗单元(R51)和所述电流引导单元。4.根据权利要求3所述的浪涌保护电路，其特征在于，所述浪涌检测单元(105)包括第三阻抗单元(R55)和DC电压检测单元(107)，其中：所述DC电压检测单元(107)的第一端耦接到所述浪涌保护电路的所述输入端，以及所述DC电压检测单元(107)的第二端耦接到所述第三阻抗单元(R55)和所述N型晶体管(MN52)的所述第一端，以及当浪涌脉冲出现时，所述DC电压检测单元(107)导通并触发所述N型晶体管(MN52)导通。5.根据权利要求4所述的浪涌保护电路，其特征在于，还包括AC触发单元(104)，所述AC触发单元(104)包括所述第一放大单元(106)和电压提升单元(109)，所述电压提升单元(109)提升所述第一放大单元(106)的输入电压，其中，当ESD脉冲出现时，所述第一放大单元(106)触发所述电流引导单元(103)将ESD电流引导到地，并生成第二钳位电压作为所述浪涌保护电路的输出电压，其中，所述电压提升单元(109)耦接到所述浪涌保护电路的所述输入端和所述N型晶体管(MN52)的所述第一端，以及其中，当ESD脉冲出现时，所述电压提升单元(109)提升所述N型晶体管(MN52)的所述第一端上的电压。6.根据权利要求1所述的浪涌保护电路，其特征在于，还包括AC触发单元(104)，其中，所述AC触发单元(104)包括第二放大单元(106，108)，当ESD脉冲出现时，所述第二放大单元(106，108)触发所述电流引导单元(103)将ESD电流引导到地并生成第二钳位电压作为所述浪涌保护电路的输出电压。7.根据权利要求6所述的浪涌保护电路，其特征在于，所述第二放大单元(106，108)具有用于触发所述电流引导单元(103)的多个放大级。8.根据权利要求7所述的浪涌保护电路，其特征在于，所述AC触发单元(104...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱冬勇，麦尔思·阿尔然，彼得·克里斯蒂亚安斯，
申请(专利权)人：恩智浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL