一种适用于通信芯片多通道双向静电浪涌防护电路制造技术

一种适用于通信芯片多通道双向静电浪涌防护电路。多通道双向静电浪涌防护电路包括稳压钳位电路、静电浪涌主泄放电路。本发明专利技术利用四个二极管一个稳压二极管构成稳压钳位电路，为静电浪涌主泄放电路提供持续良好的电压钳位保障，以避免发生闩锁效应，增强系统可靠性；同时，利用静电浪涌主泄放电路提供大电流泄放路径，增强芯片及相关电路接口的鲁棒性。本发明专利技术具有系统集成度高、芯片面积效率高、芯片保护电路响应速度快、防护端口扩展性强、静电或浪涌鲁棒性等级高及双向静电或浪涌防护等优点，可应用于通信芯片及相关Type

【技术实现步骤摘要】
一种适用于通信芯片多通道双向静电浪涌防护电路


[0001]本专利技术属于集成电路的静电放电(ESD)与浪涌即电过应力(EOS)瞬态脉冲防护领域，涉及一种ESD/EOS防护电路结构，具体涉及一种适用于通信芯片多通道双向静电浪涌防护电路，可用于提高Type
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C、HDMI2.0等具有超低电压通信芯片不同信号接口的可靠性。

技术介绍

[0002]静电放电(ESD)或浪涌，又称电过应力(EOS)，这两种瞬态脉冲是造成设备失效的主要原因。随着新一代计算机及其它高端电子设备朝着更小、更薄、更高集成趋势发展，USB、HDMI和Type
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C等通信接口的传输速度越来越快，工作电压越来越低，通信芯片对噪声和相关信号干扰越来越敏感。尤其在生产、运输与应用过程中，通信类芯片不可避免会受到ESD或EOS威胁。增强通信类芯片内部不同接口的ESD/EOS防护能力，是提高芯片稳定性和可靠性的重要措施。
[0003]又由于ESD或EOS放电方向具有不确定性，通常需要对IC内部或板级电路的相应端口设计具有正反向ESD/EOS抑制功能的电路保护单元。伴随电子产品的日益便携与小型化，多通道全芯片ESD/EOS防护电路需求将日益增大，尤其是具有高效能、低寄生、工作电压5V及以下的多通道双向ESD/EOS防护电路。
[0004]常见适用于通信接口电路的ESD或EOS防护基本单元有二极管、双极性晶体管(BJT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和可控整流硅(SCR)等。单向二极管具有结构简单、开启电压低、寄生电容小以及开启速度快等优势。然而，当二极管应用于某电路端口的ESD或EOS防护时，单位面积的ESD/EOS防护鲁棒性弱，导通电阻较大，ESD/EOS防护效能低。典型SCR结构用于ESD或EOS防护时，虽然具有强电流泄放能力、较小的寄生电容以及较强的鲁棒性，但是，SCR结构通常触发电压过高，在反向ESD作用下呈现二极管正向导通特性，不适用于通信芯片中快充和高速数据传输接口的双向ESD或EOS防护需求。
[0005]本专利技术通过利用二极管的正向导通与稳压二极管的电压钳位特性，以及设计复合NPN型与PNP型三极管(BJT)，构建新型多通道SCR结构的ESD/EOS防护电路，用于增强通信类芯片不同接口的ESD或EOS防护能力。本专利技术ESD/EOS防护电路不仅具有低电压触发开启特性，还能依托内嵌SCR结构，增强ESD或EOS电流泄放能力；同时，本专利技术技术还可以根据通信类接口数量，灵活扩展ESD或EOS防护端口，增强本专利技术技术的可移植性和复用性，节省设计与制造成本。

技术实现思路

[0006]为解决单向的ESD/EOS防护方案面积效能低、寄生效应多等问题，针对通信芯片高频高速工作特性以及Type
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C和HDMI2.0接口中5V及以下多通道数据传输和转换电路的ESD/EOS防护需求，本专利技术设计了一种应用通信芯片及Type
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C、HDMI2.0接口的全芯片多通道双向静电浪涌防护电路。本专利技术可以减小集成电路工艺掩膜版数量，降低芯片面积、寄生效应和制造成本，提高通信类芯片及其相关Type
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C和HDMI接口的可靠性。
[0007]本专利技术技术方案：一种适用于通信芯片多通道双向静电浪涌防护电路，包括稳压钳位电路和电浪涌主电流泄放电路；
[0008]所述稳压钳位电路用于推动电浪涌主电流泄放电路开启，当在I/O_1与GND端口之间、或在I/O_2与GND端口之间发生正向静电放电或浪涌瞬态脉冲时，所述稳压钳位电路中的第二极管D2、或第四稳压管D4与稳压管Z开启，从而推动所述电浪涌主电流泄放电路，从而形成由第一PNP三极管T
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、或第二PNP三极管T
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和第三NPN三极管T
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构成的电浪涌主电流泄放路径，所述电浪涌主电流泄放路径上的钳位电压等于稳压钳位电路中第二二极管D2，或第四二极管D4与稳压管Z的电压之和，可避免产生闩锁效应。
[0009]当I/O_1端口与I/O_2端口发生正向静电放电或浪涌瞬态脉冲时，所述稳压钳位电路中的第二二极管D2、稳压二极管Z与第三二极管D3开启，推动所述电浪涌主电流泄放路径，从而形成由第一PNP三极管T
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和第二NPN三极管T
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构成的所述电浪涌主电流泄放路径。利用所述稳压管Z的稳压钳位作用，可避免产生闩锁效应。
[0010]当I/O_1端口与I/O_2端口发生负向静电放电或浪涌瞬态脉冲时，所述稳压钳位电路中的第四二极管D4、稳压二极管Z与第一二极管D1开启，推动所述电浪涌主电流泄放路径，从而形成由第二PNP三极管T
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和第一NPN三极管T
n1
构成的所述电浪涌主电流泄放路径。利用所述稳压管Z的稳压钳位的作用，可避免产生闩锁效应。
[0011]所述稳压钳位电路包括第一稳压钳位电路、第二稳压钳位电路、第三稳压钳位电路和第四稳压钳位电路。所述第一稳压钳位电路包括：第二二极管D2、稳压管Z，所述第二二极管D2阴极与所述稳压管Z阴极相连。所述第二稳压钳位电路包括：第四二极管D4、稳压管Z，所述第四二极管D4阴极与所述稳压管Z阴极相连。所述第三稳压钳位电路包括：第二二极管D2、稳压管Z和第三二极管D3，所述第二二极管D2阴极与所述稳压管Z阴极相连，所述稳压管Z阳极与所述第三二极管D3阳极相连。所述第四稳压钳位电路包括：第四二极管D4、稳压管Z和第一二极管D1，所述第四二极管D4阴极与所述稳压管Z阴极相连，所述稳压管Z阳极与所述第一二极管D1阳极相连，用于驱动所述电浪涌主电流泄放电路工作。
[0012]所述电浪涌主电流泄放电路包括第一主电流泄放路径、第二主电流泄放路径、第三主电流泄放路径以及第四主电流泄放路径。所述第一主电流泄放路径包括所述第一PNP三极管T
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、所述第三NPN三极管T
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和电阻R
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，所述第一PNP三极管T
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的发射极与所述电路的I/O_1端口相连，所述第一PNP三极管T
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的基极与所述第三NPN三极管T
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的集电极相连，所述电阻R
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的一端与所述第一PNP三极管T
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的集电极和所述第三NPN三极管T
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的基极相连，所述电阻R
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的另一端与所述第三NPN三极管T
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的发射极和所述电路的GND端口相连，用于增强所述电路的鲁棒性。
[0013]所述第二主电流泄放路径包括所述第二PNP三极管T
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、所述第三NPN三极管T
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和电阻R
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的发射极与所述电路的I/O_2端口相连，所述第二PNP三极管T
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的基极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于通信芯片多通道双向静电浪涌防护电路，其特征在于，包括稳压钳位电路和电浪涌主电流泄放电路；所述稳压钳位电路包括第一稳压钳位电路、第二稳压钳位电路、第三稳压钳位电路和第四稳压钳位电路；所述第一稳压钳位电路包括：第二二极管D2、稳压管Z，所述第二二极管D2阴极与所述稳压管Z阴极相连；所述第二稳压钳位电路包括：第四二极管D4、稳压管Z，所述第四二极管D4阴极与所述稳压管Z阴极相连；所述第三稳压钳位电路包括：第二二极管D2、稳压管Z和第三二极管D3，所述第二二极管D2阴极与所述稳压管Z阴极相连，所述稳压管Z阳极与所述第三二极管D3阳极相连；所述第四稳压钳位电路包括：第四二极管D4、稳压管Z和第一二极管D1，所述第四二极管D4阴极与所述稳压管Z阴极相连，所述稳压管Z阳极与所述第一二极管D1阳极相连，用于驱动所述电浪涌主电流泄放电路工作；所述电浪涌主电流泄放电路包括第一主电流泄放路径、第二主电流泄放路径、第三主电流泄放路径以及第四主电流泄放路径；所述第一主电流泄放路径包括所述第一PNP三极管T
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【专利技术属性】
技术研发人员：梁海莲，马琴玲，顾晓峰，
申请(专利权)人：钳芯半导体科技无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：