保护系统技术方案

本发明专利技术提供用于保护电子电路免受包括供应电压中的欠电压瞬变的电压瞬变的装置、系统及方法。所述装置可包括相对于电源以正向偏压形式耦合的第一低电压隔离晶体管，及与所述第一低电压隔离晶体管串联地且相对于电源电压以反向偏压形式耦合的第二低电压隔离晶体管。所述装置可进一步包括耦合在所述第一低电压隔离晶体管的栅极与所述电源之间的电阻器，所述电阻器经配置以在过电压事件期间限制电流流到所述第一低电压隔离晶体管的所述栅极。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及装置保护系统，且更明确地说，涉及一种欠电压及过电压保护系统。
技术介绍
电源通常具有瞬变电压事件，瞬变电压事件可造成对从电源接收电力的电子装置 的显著损坏。虽然大多数装置包括过电压瞬变保护电路(例如，静电放电电路(ESD)、接地容错电路等等)，但欠电压瞬变事件通常难检测且难管理。举例来说，当电力连接器、插孔或适配器“反向地”或以反极性形式插入到电子装置中时，可发生欠电压瞬变事件。在欠电压瞬变事件期间，大的负电流可开始通过装置而流到电源，且过电压瞬变保护电路、电子装置或其两者可在此过程中受到损坏。
技术实现思路
大体上来说，本专利技术为耦合到电力轨的电子装置/电路提供一种用于欠电压保护及过电压保护两者的保护系统及方法。一般来说，保护系统包括欠电压保护电路，欠电压保护电路操作以阻止欠电压瞬变事件，欠电压瞬变事件原本会造成显著的电流从参考电位流到电源。此外，以与欠电压保护电路成堆叠布置的形式提供过电压保护电路以提供显著的正高电压容差。本专利技术的欠电压保护电路可利用常规低电压晶体管装置以处置欠电压或过电压事件。本专利技术的欠电压保护电路还可耦合到各种各样的电源配置以为电子装置或电路提供电压瞬变保护，同时允许使用常规高电压过电压保护电路且促进电子装置/电路的稳态操作。附图说明根据对与所主张的标的物一致的实施例的以下详细描述，所主张的标的物的特征及优点将变得显而易见，应参考附图考虑所述描述，在附图中图I说明与本专利技术的各个实施例一致的保护系统；图2说明图I的保护系统的示意性二极管表示；图3说明根据本专利技术的一个实施例的电流汲取的比较图表；以及图4说明与本专利技术一致的另一示范性实施例的操作的流程图。虽然以下具体实施方式将参考说明性实施例而进行，但说明性实施例的许多替代、修改及变化对于所属领域的技术人员将是显而易见的。具体实施例方式大体上来说，本专利技术提供一种保护系统(及各种方法)以为耦合到电力轨的电子装置/电路提供欠电压保护及过电压保护两者。一般来说，保护系统包括欠电压保护电路，欠电压保护电路操作以阻止欠电压瞬变事件，欠电压瞬变事件原本会造成显著的电流从参考电位流到电源。此外，以与欠电压保护电路成堆叠布置的形式提供过电压保护电路以提供显著的正高电压容差。有利的是，本专利技术的欠电压保护电路可利用常规低电压晶体管装置以处置欠电压或过电压事件。还有利的是，本专利技术的欠电压保护电路可耦合到各种各样的电源配置以为电子装置/电路提供电压瞬变保护，同时允许使用常规高电压过电压保护电路且促进电子装置/电路的稳态操作。图I说明与本专利技术的各个实施例一致的保护系统100。作为总体概述，保护系统100包括耦合到电源102且通过过电压保护电路110及112耦合到参考(GND)电位的欠电压保护电路104。电子装置/电路114可与欠电压保护电路104并联地且在一些实施例中与欠电压保护电路104和过电压保护电路110、112的组合并联地耦合到电源102。如本文 所使用，术语“欠电压”意味着低于与电源102相关联的接地(GND)或参考电位(其还与电子装置/电路114以及欠电压保护电路104和过电压保护电路110及112共用)且可包括(举例来说)负电压瞬变事件的电压事件。在此负电压瞬变事件期间，负电流可在图I中描绘为Ineg的方向上流动(即，从GND流到电源102)。如本文所使用，术语“过电压”意味着高于与电源102相关联的稳态DC电位且可包括(举例来说)正电压瞬变事件的电压事件。在正常操作期间及在过电压事件期间，正电流可在图I中描绘为Iptjs的方向上流动。过电压保护电路110及112可各自包括常规ESD电路，例如二极管堆叠、硅控制整流器(SCR)、有源线夹等等，常规ESD电路用于从电子装置/电路114分流电源102上的过电压瞬变条件。过电压保护电路110及112可各自包括高电压负金属氧化物半导体(NMOS)晶体管，其具有能够箝制过电压事件的相对大的击穿电压。电子装置/电路114可包括(举例来说)与集成电路(1C)、芯片上系统(SoC)等等相关联的其它电路及/或系统。一般来说，装置114在一定程度上容忍欠电压及过电压。欠电压保护电路104包括NMOS晶体管106及108。晶体管106的源极耦合到电源102且晶体管106的漏极耦合到晶体管108的漏极。晶体管108的源极耦合到过电压保护电路110及112(110及112并联地耦合到晶体管108)。如图所示，晶体管106及108的衬底端子各自耦合到参考电位(GND)且η型隔离端子耦合在一起。保护电路104还可包括耦合在晶体管106的栅极与电源102之间的电阻器107。电阻器107 —般操作以在噪音或瞬变电压尖峰条件下保护晶体管106的栅极氧化物。电阻器107限制电流流到晶体管106的栅极，这会在晶体管106的栅极与源极/主体连接之间产生电压电位差。所述电位差通过允许电流主要通过寄生主体传导到漏极二极管(而不是MOS装置的沟道表面)而保护栅极氧化物。在一个实施例中，晶体管106及108各自包括低电压隔离NMOS晶体管(如图所示而连接的二极管)。大体上来说，“隔离”装置意味着所述装置的漏极/主体及源极/主体面结型二极管在物理方面及电方面与包含衬底隔离。举例来说，隔离装置可包括具有大击穿特性电压的额外η型扩散到P型衬底面结型二极管。因为隔离晶体管106及108的主体面结耦合到电源102，所以额外主体到漏极二极管与二极管连接晶体管并联地形成。有利的是，即使系统100可容忍高电压，晶体管106及108仍可为低电压装置(即，这些装置无需容忍高电压)。为此，使晶体管106相对于电源102进行正向偏压，且使晶体管108相对于电源102进行反向偏压。因此，用于晶体管106的最大VGS、VGD或VDS电压限于大约O. 7伏特的常规NMOS阈值电压(Vt)。晶体管108 (常规隔离NMOS装置)的反向击穿会将VGS、VGD或VDS限于大约7. 2伏特的低电压漏极-源极-衬底击穿电压(BVDSS)。当然，如此项技术中所知，可通过调整晶体管的尺寸或通过进一步使晶体管偏压而改变这些参数。一般来说，晶体管106的击穿电压可大约等于装置114的欠电压容差，且以组合形式，晶体管108和过电压保护电路110及112的击穿电压可大约等于装置114的过电压容差。图2说明图I的保护电路的示意性二极管表示200。低电压晶体管106是由四个二极管表示二极管202表示二极管连接晶体管，二极管204表示晶体管的主体到漏极二极管，二极管206表示晶体管的主体与隔离层之间的P/N面结，且二极管214表示隔离层与P型衬底之间的P/N面结。二极管202、204及206相对于电源102呈正向偏压形式且二极管214相对于电源102呈反向偏压形式(且二极管202、204及206相对于负电流Ineg呈反向偏压形式且二极管214相对于负电流Ineg呈正向偏压形式)。低电压晶体管108是由四个 二极管表示二极管208表示二极管连接晶体管,二极管210表示晶体管的主体到漏极二极管，二极管212表示晶体管的主体与隔离层之间的P/N面结，且二极管216表示隔离层与P型衬底之间的P/N面结。二极管208、210、212及216相对于电源102呈反向偏压形式(且相对于负电流I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压瞬变保护系统，其包含：欠电压保护电路，其与经配置以从电源接收供应电压的电子电路并联地耦合，所述欠电压保护电路经配置以减少由所述供应电压中的欠电压瞬变引起的欠电压电流。

【技术特征摘要】
2011.06.16 US 61/497,6661.一种电压瞬变保护系统，其包含 欠电压保护电路，其与经配置以从电源接收供应电压的电子电路并联地耦合，所述欠电压保护电路经配置以减少由所述供应电压中的欠电压瞬变引起的欠电压电流。2.根据权利要求I所述的系统，其中所述欠电压保护电路包含 第一低电压隔离晶体管，其相对于所述电源以正向偏压形式耦合；及第二低电压隔离晶体管，其与所述第一低电压隔离晶体管串联地且相对于所述电源电压以反向偏压形式耦口 ο3.根据权利要求2所述的系统，其中所述欠电压保护电路进一步包含 电阻器，其耦合在所述第一低电压隔离晶体管的栅极与所述电源之间，所述电阻器经配置以在过电压事件期间限制电流流到所述第一低电压隔离晶体管的所述栅极。4.根据权利要求2所述的系统，其进一步包含 过电压保护电路，其串联地耦合到所述第二低电压晶体管。5.根据权利要求2所述的系统，其中所述第一低电压隔离晶体管及所述第二低电压隔离晶体管是负金属氧化物半导体NMOS晶体管。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述第一低电压隔离晶体管及所述第二低电压隔离晶体管的衬底端子耦合到接地参考电位。7.根据权利要求5所述的系统，其中所述第一低电压隔离晶体管的η型隔离端子耦合到所述第二低电压隔离晶体管的η型隔离端子。8.根据权利要求2所述的系统，其中所述第一低电压隔离晶体管的击穿电压是基于所述电子电路的欠电压容差。9.根据权利要求4所述的系统，其中所述第二低电压隔离晶体管的击穿电压是基于所述电子电路的过电压容差且是进一步基于所述过电压保护电路的击穿电压。10.一种欠电压保护电路，其包含 第...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼科尔·加涅，史蒂文·马卡卢索，泰勒·戴格尔，姜泰尹，
申请(专利权)人：快捷半导体苏州有限公司，飞兆半导体公司，
类型：发明
国别省市：