电压保护电路制造技术

一种电压保护电路(300)，包括：第一金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET(308)，其具有与第一节点(384)耦合的栅极端子、与第二节点(382)耦合的源极端子，和与第三节点(388)耦合的漏极端子；第二金属氧化物半导体场效应晶体管(310)，其具有与第一节点(384)耦合的栅极端子、与第二节点(382)耦合的源极端子，和与第四节点(386)耦合的漏极端子；第一电流镜(304)，其与第三节点(388)耦合，并且配置为与第五节点(378)、第六节点(380)和调节器电源(392)耦合；以及第二电流镜(306)，其与第四节点(386)耦合，并且配置为与第五节点(378)、第六节点(380)和地节点(390)耦合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电压保护电路
技术介绍
本专利技术涉及电压保护电路。
技术实现思路
一种电压保护电路，包括：第一金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，其具有与第一节点耦合的栅极端子、与第二节点耦合的源极端子，和与第三节点耦合的漏极端子；第二金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与第一节点耦合的栅极端子、与第二节点耦合的源极端子，和与第四节点耦合的漏极端子；第一电流镜，其与第三节点耦合。该电路配置为与第五节点、第六节点、调节器电源和第二电流镜耦合，该第二电流镜与第四节点耦合耦合，并且配置为与第五节点、第六节点和地节点耦合。在其他方面，收发器包括与第一节点和第二节点耦合的发射器，以及与第一节点和第二节点耦合的接收器。该接收器包括电压保护电路，其包括：第一金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与第三节点耦合的栅极端子、与第四节点耦合的源极端子，和与第五节点耦合的漏极端子；第二金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与第三节点耦合的栅极端子、与第四节点耦合的源极端子，和与第六节点耦合的漏极端子；第一电流镜，其与第五节点、第七节点和第八节点耦合，并且配置为与调节器电源耦合；以及第二电流镜，其与第六节点、第七节点、第八节点耦合，并且配置为与地节点耦合。在其他方面，一种电压保护方法包括：接收包括明显不同于参考电压的共模电压的信号；将共模电压提供给金属氧化物半导体场效应晶体管的源极端子，并且将参考电压提供给金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极端子；当共模电压的值和参考电压的值之间的差值超过阈值时，在金属氧化物半导体场效应晶体管的源极端子和漏极端子之间导电以导通电流镜；使用电流镜将共模电压的值拉向参考电压的值；以及当所述共模电压不再明显不同于所述参考电压时，停止在所述金属氧化物半导体场效应晶体管的所述源极端子和所述漏极端子之间导电。附图说明图1示出了说明性电气装置测试环境的框图。图2示出了说明性通用异步收发器(UART)的框图。图3示出了说明性接收器的示意图。图4示出了说明性发射器的示意图。图5是接收器中共模电压保护的说明性方法的流程图。图6是发射器中共模电压保护的说明性方法的流程图。具体实施方式电气装置可以在其寿命期间经受测试，例如，在电气装置的制造期间，在制造之后但在将电气装置投入使用之前，和/或在将电气装置投入使用之后。可以采取各种形式进行测试，但是在一个示例中可以包括大电流注入(BCI)测试。例如，大电流注入测试可以测试电气装置的部件对射频(RF)干扰的抗扰度。测试中的至少一些(如大电流注入测试)可以将相对较大的电压和/或电流引入电气装置。例如，在大电流注入测试中，电流经由与通信线路电磁耦合的箝位电路环注入到通信线路。在至少一些示例中，这个电流使通信线路上相应的共模电压增加。例如，共模电压可以是至少+/-20伏(V)、至少+/-40伏或更高。在至少一些示例中，这种共模电压可能损害电气装置的可靠性和/或操作。例如，共模电压可能在电气装置的一或多个部件的可接受电压的范围之外，并且可能导致对部件中的至少一些造成不可逆的损坏和/或导致部件中的至少一些呈现不准确的输出。为了至少部分减轻共模电压的增加，可以在电气装置的连接点(例如，输入和/或输出引脚)处放置一或多个扼流圈，以保护电气装置。扼流圈可以是例如共模扼流圈，其中中性线和线路线绕在芯材料(其可以是磁性的)上。然而，这种扼流圈可能增加电气装置的成本。本说明书的至少一些方面提供了一种共模电压保护电路，其通过在电路实现中针对共模电压进行保护而至少部分地减轻与补偿共模电压相关联的费用。在至少一个示例中，共模电压保护电路在接收器、发射器或包括接收器和发射器功能的收发器中实现。在至少一个示例中，共模电压保护电路在通用异步收发器(UART)(例如全双工通用异步收发器)中实现。在其他示例中，共模电压保护电路可以作为独立装置或者作为接收共模电压的任何其他电气装置的部件植入。在至少一个示例中，共模电压保护电路将共模输入电压与参考电压进行比较，并且向共模输入端提供电流或从共模输入端吸收电流，直到共模输入电压近似参考电压。在一些示例中，在包括共模电压保护电路的电气装置中，参考电压近似中间轨(例如，近似在第一电压电势(如源电压)与第二电压电势(如接地或另一非接地电压电势)之间的中间)。在另一示例中，共模电压保护电路阻止电流流出地进入电气装置的端子和/或从电气装置的端子进入电气装置的调节器电源。现在参考图1，示出了说明性电气装置测试环境100的框图。在至少一个示例中，该环境包括经由通信线路115和120与通用异步收发器110耦合的通用异步收发器105、经由注入箝位电路130与通信线路115和120电磁耦合的射频功率放大器125、与射频功率放大器125耦合的射频信号发生器135、与射频功率放大器125耦合并经由测量箝位电路145与通信线路115和120电磁耦合的射频分析器140。在至少一个示例中，通用异步收发器105和通用异步收发器110分别包括共模电压保护电路150和155。在至少一些示例中，通用异步收发器105和通用异步收发器110可以是基本彼此相同的全双工装置。在至少一些示例中，通用异步收发器105和通用异步收发器110各自包括发射器(未示出)和接收器(未示出)，发射器和接收器中的每一个可以包括其自身相应的共模电压保护和/或共模电压保护电路150或155。尽管在图1中示出为通用异步收发器105和通用异步收发器110，但是通用异步收发器105和通用异步收发器110都可以由任何其他合适的电气装置代替。在操作中，通用异步收发器105和通用异步收发器110可以经由通信线路115和120进行通信。例如，通信线路115可以是正通信线路(p)，并且通信线路120可以是负通信线路(n)。在至少一个示例中，通用异步收发器105的发射器是活动的，并且向通用异步收发器110的接收器发送数据。在这个示例中，通用异步收发器110可以是环境100中的被测试装置(DUT)，例如，使得通用异步收发器110的大电流注入测试正在执行。例如，为了执行测试，射频信号发生器135产生具有预定范围(例如，1-400兆赫(MHz))内的频率的信号(例如，正弦信号)，并且将产生的信号提供给射频功率放大器125。射频功率放大器125可以放大产生的信号以具有预限定的幅度，并且经由注入箝位电路130将放大的信号注入到通信线路115和120上。在至少一个示例中，射频分析器140经由测量箝位电路145测量通信线路115和120上的信号，并且将测量作为反馈提供给射频功率放大器125。如上所述，在一些示例中，经由注入箝位电路130注入到通信线路115和120上的射频信号增加通信线路115和120上的信号的共模电压，并且这个共模电压可能超过通用异步收发器105和/或通用异步收发器110的至少一些部件的可接受范围。在至少一些示例中，共模电压保护电路150保护通用异步收发器105(例如，通用异步收发器105的发射器)和/或共模电压保护电路155保护通用异步收发器110(例如，通用异步收发器110的接收本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电压保护电路，包含：/n第一金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET，其具有与第一节点耦合的栅极端子、与第二节点耦合的源极端子，和与第三节点耦合的漏极端子；/n第二金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与所述第一节点耦合的栅极端子、与所述第二节点耦合的源极端子，和与第四节点耦合的漏极端子；/n第一电流镜，其与所述第三节点耦合，并且配置为与第五节点、第六节点和调节器电源耦合；以及/n第二电流镜，其与所述第四节点耦合，并且配置为与所述第五节点、所述第六节点和地节点耦合。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171228 US 15/856,4571.一种电压保护电路，包含：
第一金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET，其具有与第一节点耦合的栅极端子、与第二节点耦合的源极端子，和与第三节点耦合的漏极端子；
第二金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与所述第一节点耦合的栅极端子、与所述第二节点耦合的源极端子，和与第四节点耦合的漏极端子；
第一电流镜，其与所述第三节点耦合，并且配置为与第五节点、第六节点和调节器电源耦合；以及
第二电流镜，其与所述第四节点耦合，并且配置为与所述第五节点、所述第六节点和地节点耦合。


2.根据权利要求1所述的电压保护电路，其中所述第一金属氧化物半导体场效应晶体管是n型金属氧化物半导体场效应晶体管，并且所述第二金属氧化物半导体场效应晶体管是p型金属氧化物半导体场效应晶体管。


3.根据权利要求1所述的电压保护电路，其中所述第一电流镜包含：
第一p型金属氧化物半导体场效应晶体管PMOS，其具有与所述第三节点耦合的栅极端子、配置为与所述调节器电源耦合的源极端子，和与所述第三节点耦合的漏极端子；
第二p型金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与所述第三节点耦合的栅极端子、配置为与所述调节器电源耦合的源极端子，和配置为与所述第六节点耦合的漏极端子；以及
第三p型金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与所述第三节点耦合的栅极端子、配置为与所述调节器电源耦合的源极端子，和配置为与所述第五节点耦合的漏极端子。


4.根据权利要求1所述的电压保护电路，其中所述第二电流镜包含：
第一n型金属氧化物半导体场效应晶体管NMOS，其具有与所述第四节点耦合的栅极端子、配置为与所述地节点耦合的源极端子，和与所述第四节点耦合的漏极端子；
第二n型金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与所述第四节点耦合的栅极端子、配置为与所述地节点耦合的源极端子，和配置为与所述第五节点耦合的漏极端子；以及
第三n型金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与所述第四节点耦合的栅极端子、配置为与所述地节点耦合的源极端子，和配置为与所述第六节点耦合的漏极端子。


5.根据权利要求4所述的电压保护电路，其中所述第一电流镜配置为经由第一多个电阻器与所述调节器电源耦合，所述第一多个电阻器具有位于所述第一p型金属氧化物半导体场效应晶体管、所述第二p型金属氧化物半导体场效应晶体管、所述第三p型金属氧化物半导体场效应晶体管和所述调节器电源中的每一个的所述源极端子之间的至少一个电阻器，并且其中所述第二电流镜配置为经由第二多个电阻器与所述地节点耦合，所述第二多个电阻器具有位于所述第一n型金属氧化物半导体场效应晶体管、所述第二n型金属氧化物半导体场效应晶体管、所述第三n型金属氧化物半导体场效应晶体管和所述地节点中的每一个的所述源极端子之间的至少一个电阻器。


6.根据权利要求1所述的电压保护电路，进一步包含耦合在所述第三节点与输入节点之间的电阻器，其中所述输入节点处的电压等于所述第五节点和所述第六节点处的电压。


7.根据权利要求1所述的电压保护电路，进一步包含缓冲器，所述缓冲器具有配置为接收参考电压的第一输入端、与所述第一节点耦合的输出端，和与所述输出端耦合的第二输入端。


8.根据权利要求1所述的电压保护电路，其中当所述第二节点处的电压相对于所述第一节点处的电压足够使所述第一金属氧化物半导体场效应晶体管或所述第二金属氧化物半导体场效应晶体管中的至少一个导通时，所述第一电流镜或所述第二电流镜中的至少一个将所述第五节点和所述第六节点上的电压拉向所述第一节点处的所述电压。


9.一种收发器，包含：
发射器，其与第一节点和第二节点耦合；以及
接收器，其与所述第一节点和所述第二节点耦合并且包含电压保护电路，所述电压保护电路包含：
第一金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET，其具有与第三节点耦合的栅极端子、与第四节点耦合的源极端子，和与第五节点耦合的漏极端子；
第二金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与所述第三节点耦合的栅极端子、与所述第四节点耦合的源极端子，和与第六节点耦合的漏极端子；
第一电流镜，其与所述第五节点、第七节点、第八节点耦合，并且配置为与调节器电源耦合；以及
第二电流镜，其与所述第六节点、所述第七节点、所述第八节点耦合，并且配置为与地节点耦合。


10.根据权利要求9所述的收发器，其中所述第一电流镜包含：
第三金属氧化物半导体场效应晶体管，其具有与所述第五节点耦合的栅极端子...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·拉维奴图拉，S·B·丘吉尔，M·A·哈姆雷特，E·鲁德恩，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US