一种负载开关及电子设备的制作方法

本申请涉及集成电路技术领域，更具体地说，涉及一种负载开关及电子设备。

背景技术：

在电子系统中，负载开关(loadswitch)一般用于对两个端口之间进行连接或隔离，例如切断或连通电源。负载开关可以与其控制电路集成在同一片ic(integratedcircuit，集成电路)上，也可以是分离元件。mosfet(metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)是一种常用的负载开关元件。

参考图1，图1中的mos管和栅极控制电路构成了开关单元，为了提高负载开关的esd(electro-staticdischarge，静电释放)能力，通常需要在mos管q1的输入端in和输出端out均串接一个接地的esd器件，以使得在运输、使用或生产过程中产生的静电能量能够通过该esd器件释放，避免这些能量对负载开关以及负载开关连接的元器件造成损害。esd器件开始导通产生保护的电压称为击穿电压，那么在这种情况下，esd器件所保护的负载开关的端口的工作电压必须低于其击穿电压，否则端口的正常工作电压会烧毁esd器件，因此esd器件的击穿电压限制了负载开关端口的最高耐压值，当负载开关的最高耐压值需要高于esd器件的击穿电压时，图1所示的负载开关电路就难以满足要求。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种负载开关及电子设备，以实现提高负载开关的输入端和输出端的最高耐压值的目的。

为实现上述技术目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种负载开关，包括：开关单元、第一esd保护支路和第二esd保护支路；其中，

所述开关单元包括第一mos管和与所述第一mos管的栅极电连接的栅极控制电路；

所述第一esd保护支路包括串接的esd器件和升压esd单元，所述esd器件远离所述升压esd单元一端为所述第一esd保护支路的输入端，所述第一esd保护支路的输入端与所述开关单元的输入端电连接，所述升压esd单元远离所述esd器件一端接地，为所述第一esd保护支路的接地端；

所述升压esd单元包括并联的第一支路和第二支路，所述第一支路包括一个第一二极管，所述第一二极管的导通方向指向所述esd器件，所述第二支路包括多个串接的第二二极管，所述第二二极管的导通方向指向所述第一esd保护支路的接地端；

所述第二esd保护支路的输入端与所述开关单元的输出端电连接，所述第二esd保护支路与所述开关单元的连接节点为所述负载开关的输出端，所述第二esd保护支路的输出端接地，所述第二esd保护支路用于提供所述负载开关的输出端的负esd能量的泄放通路。

可选的，所述第二esd保护支路包括：

第二mos管和第三mos管；

或

第三二极管和第四二极管。

可选的，当所述第二esd保护支路包括：第二mos管和第三mos管时，所述第二mos管和第三mos管均为n型mos管或p型mos管。

可选的，当所述第二mos管和第三mos管均为n型mos管时；

所述第二mos管的栅极与所述第三mos管的栅极电连接，并接地，所述第二mos管的漏极为所述第二esd保护支路的输入端，所述第二mos管的源极与所述第三mos管的漏极电连接；

所述第三mos管的源极接地。

可选的，当所述第二mos管和第三mos管均为p型mos管时；

所述第二mos管的栅极与所述第三mos管的栅极电连接，并与所述第二mos管的源极电连接，作为所述第二esd保护支路的输入端，所述第二mos管的漏极与所述第三mos管的源极电连接；

所述第三mos管的漏极接地。

可选的，当所述第二esd保护支路包括第三二极管和第四二极管时；

所述第三二极管和第四二极管依次串接，所述第三二极管的负极作为所述第二esd保护支路的输入端，所述第四二极管的正极接地。

可选的，所述esd器件为瞬态电压抑制器或压敏电阻或聚合物esd抑制器。

可选的，当所述第一mos管为n型mos管时，所述第一mos管的漏极为所述开关单元的输入端，所述第一mos管的源极为所述开关单元的输出端；

当所述第一mos管为p型mos管时，所述第一mos管的漏极为所述开关单元的输出端，所述第一mos管的源极为所述开关单元的输入端。

一种电子设备，包括：如上述任一项所述的负载开关。

从上述技术方案可以看出，本发明实施例提供了一种负载开关及电子设备，其中，所述负载开关的第一esd保护支路包括esd器件和升压esd单元，通过esd器件和多个串接的第二二极管使得负载开关的输入端的最高耐压值提高到了esd器件的击穿电压与多个第二二极管的导通电压之和，同时升压esd单元的第一支路和第二支路也分别提供了开关单元输入端正esd能量、开关单元输入端负esd能量和开关单元输出端正esd能量的泄放通路，在保证对开关单元的正常esd保护的功能的前提下，提升了开关单元的输入端和输出端的最高耐压值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的负载开关的电路结构示意图；

图2为本申请的一个实施例提供的一种负载开关的电路结构示意图；

图3为本申请的另一个实施例提供的一种负载开关的电路结构示意图；

图4为本申请的一个实施例提供的一种负载开关的esd能量泄放通路的示意图；

图5为本申请的又一个实施例提供的一种负载开关的电路结构示意图；

图6为本申请的再一个实施例提供的一种负载开关的电路结构示意图；

图7为本申请的一个优选实施例提供的一种负载开关的电路结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术所述，现有技术中为了提高负载开关的esd(electro-staticdischarge，静电释放)能力，通常需要在mos管q1的输入端in和输出端out均串接一个接地的esd器件，以使得在运输、使用或生产过程中产生的静电能量能够通过该esd器件释放，避免这些能量对负载开关以及负载开关连接的元器件造成损害。esd器件开始导通产生保护的电压称为击穿电压，那么在这种情况下，esd器件所保护的负载开关的端口的工作电压必须低于其击穿电压，否则端口的正常工作电压会烧毁esd器件，因此esd器件的击穿电压限制了负载开关端口的最高耐压值，当负载开关的最高耐压值需要高于esd器件的击穿电压时，图1所示的负载开关电路就难以满足要求。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种负载开关，包括：开关单元、第一esd保护支路和第二esd保护支路；其中，

所述开关单元包括第一mos管和与所述第一mos管的栅极电连接的栅极控制电路；

所述第一esd保护支路包括串接的esd器件和升压esd单元，所述esd器件远离所述升压esd单元一端为所述第一esd保护支路的输入端，所述第一esd保护支路的输入端与所述开关单元的输入端电连接，所述升压esd单元远离所述esd器件一端接地，为所述第一esd保护支路的接地端；

所述升压esd单元包括并联的第一支路和第二支路，所述第一支路包括一个第一二极管，所述第一二极管的导通方向指向所述esd器件，所述第二支路包括多个串接的第二二极管，所述第二二极管的导通方向指向所述第一esd保护支路的接地端；

所述第二esd保护支路的输入端与所述开关单元的输出端电连接，所述第二esd保护支路与所述开关单元的连接节点为所述负载开关的输出端，所述第二esd保护支路的输出端接地，所述第二esd保护支路用于提供所述负载开关的输出端的负esd能量的泄放通路。

所述负载开关的第一esd保护支路包括esd器件和升压esd单元，通过esd器件和多个串接的第二二极管使得负载开关的输入端的最高耐压值提高到了esd器件的击穿电压与多个第二二极管的导通电压之和，同时升压esd单元的第一支路和第二支路也分别提供了开关单元输入端正esd能量、开关单元输入端负esd能量和开关单元输出端正esd能量的泄放通路，在保证对开关单元的正常esd保护的功能的前提下，提升了开关单元的输入端和输出端的最高耐压值。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例提供了一种负载开关，如图2所示，包括：开关单元、第一esd保护支路和第二esd保护支路；其中，

所述开关单元包括第一mos管和与所述第一mos管的栅极电连接的栅极控制电路；

所述第一esd保护支路包括串接的esd器件和升压esd单元，所述esd器件远离所述升压esd单元一端为所述第一esd保护支路的输入端，所述第一esd保护支路的输入端与所述开关单元的输入端电连接，所述升压esd单元远离所述esd器件一端接地，为所述第一esd保护支路的接地端；

所述升压esd单元包括并联的第一支路和第二支路，所述第一支路包括一个第一二极管，所述第一二极管的导通方向指向所述esd器件，所述第二支路包括多个串接的第二二极管，所述第二二极管的导通方向指向所述第一esd保护支路的接地端；

所述第二esd保护支路的输入端与所述开关单元的输出端电连接，所述第二esd保护支路与所述开关单元的连接节点为所述负载开关的输出端，所述第二esd保护支路的输出端接地，所述第二esd保护支路用于提供所述负载开关的输出端的负esd能量的泄放通路。

需要说明的是，由于mos管(metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)在集成电路中制备完成后，其源极和漏极之间就会形成有一个寄生二极管，那么在此基础上，参考图3，在第一mos管的源极和漏极之间就会有一个导通方向由负载开关输出端指向负载开关输入端的寄生二极管dm1，由于负载开关的应用要求，第一mos管的尺寸通常较大，这就使得其寄生二极管dm1的过电流能力非常强，因此在本申请实施例提供的负载开关中，负载开关的输出端的正esd能量可以通过该寄生二极管dm1和第一esd保护支路实现静电泄放。

具体参考图4，图4示出了所述负载开关的输入端正esd能量、负esd能量以及输出端正esd能量和负esd能量的泄放通路。从图4中可以看出，所述负载开关的输入端的正esd能量的电压在达到esd器件的击穿电压和多个第二二极管的导通电压之和后，会由负载开关的输入端通过esd器件和升压esd单元的第二支路泄放到地(如图4中i1所示的泄放通路)；所述负载开关的输入端的负能量esd的电压在达到esd器件的击穿电压与第一二极管的导通电压之和后，会由负载开关的输入端通过esd器件和升压esd单元的第一支路泄放到地(如图4中i2所示的泄放通路)；所述负载开关的输出端的正能量esd的电压在达到esd器件的击穿电压和多个第二二极管的导通电压之和后，会由负载开关的输出端通过第一mos管的寄生电容、esd器件和升压esd单元的第二支路泄放到地(如图4中i3所示的泄放通路)；所述负载开关的输出端的负能量esd的电压在达到第二esd保护支路的启动电压后，通过所述第二esd保护支路泄放到地(如图4中i4所示的泄放通路)。

但需要注意的是，第二esd保护支路的击穿电压需要较高，至少需要高于esd器件的击穿电压和多个第二二极管的导通电压之和，这是因为在所述负载开关输出端的正esd能量被泄放时，第二esd保护支路不能被击穿，以保证第二esd保护支路能够正常工作。

通过上述分析能够发现，所述负载开关通过esd器件和多个串接的第二二极管使得负载开关的输入端的最高耐压值提高到了esd器件的击穿电压与多个第二二极管的导通电压之和，同时升压esd单元的第一支路和第二支路也分别提供了开关单元输入端正esd能量、开关单元输入端负esd能量和开关单元输出端正esd能量的泄放通路，在保证对开关单元的正常esd保护的功能的前提下，提升了开关单元的输入端和输出端的最高耐压值。

可选的，在满足上述要求的基础上，所述第二esd保护支路可以由两个二极管实现，也可以由两个mos管实现，因此，所述第二esd保护支路可以由第二mos管和第三mos管构成，还可以由第三二极管和第四二极管构成。

当所述第二esd保护支路由第二mos管和第三mos管构成时，所述第二mos管和第三mos管可以均为n型mos管，也可以均为p型mos管。

参考图5，当所述第二mos管和第三mos管均为n型mos管时；

所述第二mos管的栅极与所述第三mos管的栅极电连接，并接地，所述第二mos管的漏极为所述第二esd保护支路的输入端，所述第二mos管的源极与所述第三mos管的漏极电连接；

所述第三mos管的源极接地。

参考图6，当所述第二mos管和第三mos管均为p型mos管时；

所述第二mos管的栅极与所述第三mos管的栅极电连接，并与所述第二mos管的源极电连接，作为所述第二esd保护支路的输入端，所述第二mos管的漏极与所述第三mos管的源极电连接；

所述第三mos管的漏极接地。

参考图7，当所述第二esd保护支路由第三二极管和第四二极管构成时，所述第三二极管和第四二极管依次串接，所述第三二极管的负极作为所述第二esd保护支路的输入端，所述第四二极管的正极接地。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个具体实施例中，所述第一mos管可以为n型mos管，也可以为p型mos管；当所述第一mos管为n型mos管时，所述第一mos管的漏极为所述开关单元的输入端，所述第一mos管的源极为所述开关单元的输出端；

当所述第一mos管为p型mos管时，所述第一mos管的漏极为所述开关单元的输出端，所述第一mos管的源极为所述开关单元的输入端。

但需要注意的是，在实际应用中，优选采用n型mos管作为所述第一mos管，这是因为n型mos管内的载流子迁移率要比p型mos管内的载流子迁移率高，那么对于同等尺寸的mos管而言，n型mos管的导通阻抗比p型mos管的导通阻抗要低，更加适合应用于负载开关中。

可选的，esd器件为瞬态电压抑制器(transientvoltagesuppressor，tvs)或压敏电阻或聚合物esd抑制器。

在上述实施例中，所述负载开关的第一esd保护支路包括esd器件和升压esd单元，通过esd器件和多个串接的第二二极管使得负载开关的输入端的最高耐压值提高到了esd器件的击穿电压与多个第二二极管的导通电压之和，同时升压esd单元的第一支路和第二支路也分别提供了开关单元输入端正esd能量、开关单元输入端负esd能量和开关单元输出端正esd能量的泄放通路，在保证对开关单元的正常esd保护的功能的前提下，提升了开关单元的输入端和输出端的最高耐压值。

相应的，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括如上述任一实施例所述的负载开关。

综上所述，本申请实施例提供了一种负载开关及电子设备，其中，所述负载开关的第一esd保护支路包括esd器件和升压esd单元，通过esd器件和多个串接的第二二极管使得负载开关的输入端的最高耐压值提高到了esd器件的击穿电压与多个第二二极管的导通电压之和，同时升压esd单元的第一支路和第二支路也分别提供了开关单元输入端正esd能量、开关单元输入端负esd能量和开关单元输出端正esd能量的泄放通路，在保证对开关单元的正常esd保护的功能的前提下，提升了开关单元的输入端和输出端的最高耐压值。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。