一种斜率控制电路的制作方法

本申请涉及半导体集成电路技术领域，尤其涉及一种斜率控制电路。

背景技术：

过压保护芯片在当今的手机、平板以及其它电子设备中的应用越来越广泛。过压保护芯片的过压行为直接影响到保护的效果，其中，toff(timeoff，关断时间)是衡量过压保护芯片的一项重要指标。目前，业内为了横向比较各种过压保护芯片的toff性能，往往需要一种参考的输入信号，但该输入信号的幅度和上升斜率都有一定要求，例如：某些usb高速信号的过压保护开关，其测试条件是输入信号从0～16v，以10v/100ns的斜率进行上升，并且从过压设置点(例如设定过压电压在6v)开始计时，直到开关断开，进而衡量toff性能。如何产生具有不同的高电平以及不同上升速率的输入信号是测量过压保护芯片过程中遇到的需要解决的问题。

针对如何为过压保护芯片产生所需要幅度以及上升斜率的输入信号，现有技术中可以利用rc(resistor-capacitor，电阻-电容器)滤波器的斜率控制电路产生指数形式的输入信号，但在一些测试场景中，需要为过压保护芯片提供线性上升的输入信号，因此，目前如何为过压保护芯片产生线性上升的输入信号是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本申请提供了一种斜率控制电路，目的在于解决如何产生线性上升的电压信号的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：

一种斜率控制电路，包括：

第一二极管d1、第一电阻r1和电容值可变的电容；

所述第一电阻r1的第一端作为所述斜率控制电路的电压输入端；

所述第一电阻r1的第二端分别与所述第一二极管d1的正极和所述电容的第一端相连；

所述电容的第二端接地；

所述第一二极管d1的负极为所述斜率控制电路的直流电源输入端；

所述第一二极管d1的正极和所述电容的第一端的公共端作为所述斜率控制电路的电压输出端。

可选的，所述电容包括：

电容组；

所述电容组包括n个并联的接入电容，任意一个所述接入电容包括串联的电容和开关，所述开关的第一端与所述电容相连，第二端接地；

在所述开关闭合的情况下，所述接入电容接入斜率控制电路，在所述开关断开的情况下，所述接入电容不接入所述斜率控制电路。

可选的，还包括：

第二二极管d2；

所述第二二极管d2的正极作为所述斜率控制电路的电压输入端，所述第二二极管d2的负极与所述第一电阻r1的第一端相连。

可选的，还包括：

第二电阻r2；

所述第二电阻r2的第一端与所述电容组中的所述n个接入电容的第一端相连，所述第二电阻r2的第二端与所述电容组中的开关的第二端相连。

可选的，所述n为4。

可选的，还包括：

第二电阻r2；

所述第二电阻r2的第一端与所述电容相连，第二端接地。

可选的，所述电容包括：

可调电容。

可选的，所述电压输入端从高压电源接收输入电压。

可选的，所述d1的阴极从直流电源接收直流电压。

可选的，所述电压输出端与过压保护芯片的输入端相连。

本申请提供的斜率控制电路，包括：第一二极管d1、第一电阻r1和电容值可变的电容。其中，第一电阻r1的第一端作为斜率控制电路的电压输入端，第一电阻r1的第二端分别与第一二极管d1的正极和电容的第一端相连，电容的第二端接地。第一二极管d1的负极为所述斜率控制电路的直流电源输入端，第一二极管d1的正极和电容的第一端的公共端作为斜率控制电路的电压输出端。上述结构的电路能够输出线性上升的电压信号。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的斜率控制电路应用在过压保护芯片的测试场景的示意图；

图2为本申请实施例公开的一种斜率控制电路的整体电路图；

图3为本申请实施例公开的系统esd产生器的等效电路图；

图4为本申请实施例公开的基于不同目标电压vclamp下的输出电压vout的波形图；

图5为本申请实施例公开的另一种斜率控制电路的整体电路图。

具体实施方式

本申请提供的斜率控制电路，应用于如1所示的场景中，图1中包括：直流电源10、高压电源11、斜率控制电路12、过压保护芯片13和示波器14，本申请提供的斜率控制电路12的第一电压输入端vin与高压电源11相连，斜率控制电路12的第二电压输入端vclamp与直流电源10相连，斜率控制电路12的电压输出端vout与过压保护芯片13的输入端相连，示波器14的第一端连接斜率控制电路12的电压输出端vout，示波器14的第二端连接过压保护芯片13的输出端。具体的，直流电源10为斜率控制电路12提供目标电压vclamp，高压电源11为斜率控制电路12提供一个高压的电压vin，斜率控制电路12的电压输出端vout输出输出电压vout，并将输出电压vout作为过压保护芯片13的输入信号输入到过压保护芯片13，示波器14用于检测过压保护芯片13的输入输出信号，即：检测过压保护芯片13两端的电压信号。

本申请提供的斜率控制电路的目的在于，为过压保护芯片产生线性上升的输入电压信号。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

如图2所示，本申请实施例提供了一种斜率控制电路，包括：第一二极管d1、第二二极管d2、第一电阻r1、第二电阻r2和电容组。

其中，电容组包括：第一电容c1以及串联的第一开关s1、第二电容c2以及串联的第二开关s2、第三电容c3以及串联的第三开关s3、第四电容c4以及串联的第四开关s4，串联的电容和开关构成并联的接入电容，对于任意一个接入电容，在开关闭合的情况下，接入电容接入斜率控制电路，在开关断开的情况下，接入电容不接入斜率控制电路。

第二二极管d2的正极作为斜率控制电路的电压输入端vin，接收高压电源11提供的输入电压vin；第二二极管d2的负极与第一电阻r1的第一端相连，第一电阻r1的第二端分别与第二二极管d1的正极、第一电容c1的第一端、第二电容c2的第一端、第三电容c3的第一端以及第四电容c4的第一端相连，第一电阻r1、第一二极管d1、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3和第四电容c4的公共端与第二电阻r2的第一端相连，第一电容c1的第二端与对应的第一开关s1的第一端相连、第二电容c2的第二端与对应的第二开关s2的第一端相连、第三电容c3的第二端与对应的第三开关s3的第一端相连，第四电容c4的第二端与对应的第四开关s4的第一端相连，第一开关s1的第二端、第二开关s2的第二端、第三开关s3的第二端、第四开关s4的第二端和第二电阻r2的第二端相连，第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3、第四开关s4和第二电阻r2的公共端接地；第一二极管d1的负极作为斜率控制电路的直流电源输入端vclamp，接收直流电源10提供的目标电压vclamp，该目标电压vclamp为斜率控制电路的实际要输出的电压；第二电阻r2的第一端作为斜率控制电路的电压输出端vout。

第一二极管d1用于通过直流电源提供的目标电压vclamp对电压输出端vout的输出电压vout进行钳位，即当电压输出端vout的输出电压vout高于直流电源提供的目标电压vclamp时，则第一二极管d1正向导通，将电压输出端vout的输出电压vout钳位在直流电源提供的目标电压vclamp与第一二极管d1压降之和左右的电压。

第二二极管d2用于防止电压输出端vout到电压输入端vin的反向放电，即：在高压电源输入的高压电压为交流，当电压输入端vin的电压小于电压输出端vout的电压时，可能会产生从电压输出端vout向电压输入端vin的反向电流，第二二极管d2在此的作用主要是防止此反向电流对电路的影响。

第一电阻r1为限流电阻，用于使得施加在电容组上的电流在目标时间内为一个恒定的电流。

需要说明的是，由于第一电阻r1的电流为第一电阻r1两端的电压与阻值的商，输入电压为数千v，而输出电压变化为几十伏，因此，图2中的电压输出端vout的变化对于电压输入端vin来讲可以忽略，则近似为以恒定电压施加在第一电阻r1的两端，因此，产生一个近似恒定的电流。

电容组用于根据接入到斜率控制电路中的电容来调节电压输出端vout的输出电压vout的线性上升斜率。

第二电阻r2为放电电阻，用于电压输出端vout的输出电压vout被钳位在直流电源提供的目标电压vclamp时，对斜率控制电路进行放电。

本申请实施例所述的斜率控制电路可配合系统esd发生器进行过压保护芯片输入信号的产生，系统esd发生器的内部电路如图3所示，包括高压电源uc、第一内部电阻rc、内部电容cs和内部输出电阻rd，在开启系统esd发生器时，其内部电容cs上的高压通过内部输出电阻rd向外进行输出，需要说明的是，内部电容cs上的电压一般为2kv～10kv或更高。

在一实施例中，斜率控制电路12的配置参数如下：第一电阻r1为5.1kω，第二电阻r2为1kω，电容组c1～c4中的电容值c为10nf，且只有第一开关s1闭合，系统esd发生器11作为高压电源为斜率控制电路12提供高压，其电压设定为8kv，斜率控制电路12的直流电源10输入的目标电压vclamp设为15，设定按照5v一个阶梯进行试验。

在上述本实施例中的配置参数下，可知，斜率控制电路12的等效电流为i＝uc/(r1+rd)，其中，uc为系统esd发生器的输出电压，r1为第一电阻r1的电阻值，rd为内部输出电阻rd的电阻值，即：斜率控制电路12的等效电流i＝8kv/(5.1kω+0.33kω)＝1.47a。

在上述配置参数下，由于只有第一开关s1闭合，则电容组中只有第一电容c1接入，则接入斜率控制电路12中的电容值为1c，即接入电容值为10nf，则可得出输出电压vout的上升斜率大约为k1＝i/c＝1.47a/10nf＝14.7v/100ns，也就是每100ns输出电压上升14.7v。

在另一实施例中，斜率控制电路12的配置参数如下：第一电阻r1为5.1kω，第二电阻r2为1kω，电容组c1～c4中的电容值c为10nf，且第一开关s1和第二开关s2闭合，系统esd发生器11作为高压电源为斜率控制电路12提供高压，其电压同样设定为8kv，斜率控制电路12的直流电源10输入的目标电压vclamp设为15v，设定按照5v一个阶梯进行试验。

在上述本实施例中的配置参数下，可知，斜率控制电路12的等效电流为i＝uc/(r1+rd)，其中，uc为系统esd发生器的输出电压，r1为第一电阻r1的电阻值，rd为内部输出电阻rd的电阻值，即：斜率控制电路12的等效电流i＝8kv/(5.1kω+0.33kω)＝1.47a。

在上述配置参数下，由于第一开关s1和第二开关s2闭合，则第一电容c1和第二电容c2接入，则接入斜率控制电路12中的电容值c+2c＝3c，即接入电容值为30nf，则可得出输出电压vout的上升斜率大约为k2＝i/3c＝1.47a/30nf＝4.9v/100ns，也就是每100ns输出电压上升4.9v。

综上可知，输出电压vout的线性上升斜率k主要由图2中开关s1～s4控制的接入到斜率控制电路12中的总电容c的大小决定的，可以根据实际应用进行调整。

为了全面说明电压输出端vout的输出电压vout的效果，可以通过调节斜率控制电路对目标电压vclamp进行仿真，基于不同目标电压vclamp下的输出电压vout的波形如图4所示，其中，横轴为时间轴，纵轴为输出电压vout，从图4中的仿真可以表明在不同的目标电压vclamp下，输出电压vout能够以相同的线性斜率达到目标电压vclamp左右的电压，满足过压保护芯片对输出电压的线性斜率以及幅度的要求。

需要说明的是，电压输出端vout的输出电压vout通过目标电压输入端vclamp的输出电压vout的目标电压vclamp进行钳位，当输出电压vout高于目标电压vclamp时，第一二极管d1正向导通，将输出电压vout钳位在目标电压vclamp加第一二极管d1压降左右的电压。因此，通过调节目标电压vclamp就可以直接调节出不同的输出电压vout效果。

需要说明的是，图2为本申请实施例中的包括第二二极管d2的一种具体实施例，在另一具体实施例中，上述第二二极管d2为可选器件，即：在高压电源输入的高压电压为直流时，则电压输入端vin的输入电压vin始终大于电压输出端vout的输出电压vout，电路中不会产生上述反向放电，因此，斜率控制电路中可以不包括第二二极管d2。

可选的，电容组中的电容的数量不限定为4个，且电容也可以使用可调电容。

需要说明的是，第二电阻r2为可选的，即：斜率控制电路中可以不包括第二电阻r2，可以通过手动方式为斜率控制电路进行放电。

图5为不包括可选的器件的斜率控制电路，包括：第一二极管d1、第一电阻r1和电容值可变的电容。

其中，电容值可变的电容可以为上述实施例所述的电容组，也可以为可调电容。

如图5所示，以电容值可变的电容为可调电容c为例，第一电阻r1的第一端作为斜率控制电路的电压输入端vin，接收高压电源11提供的输入电压vin；第一电阻r1的第二端分别与第一二极管d1的正极、可调电容c的第一端相连，可调电容c的第二端接地；第一二极管d1的负极作为斜率控制电路的直流电源输入端vclamp，接收直流电源10提供的目标电压vclamp，该目标电压vclamp为斜率控制电路的实际要输出的电压；第一二极管d1的正极和可调电容c的第一端的公共端作为斜率控制电路的电压输出端vout。

本实施例提供的斜率控制电路，在高压电源输入的高压电压为直流时，则电压输入端vin的输入电压vin始终大于电压输出端vout的输出电压vout，电路中不会产生上述反向放电；另外，可以通过手动方式为斜率控制电路进行放电，因此，图5相比图2所示的斜率控制电路，省去了第二二极管d2和第二电阻r2，电路结构简单，成本较低。

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它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或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申请。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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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。