具有加电模式中的esd保护能力的噪声容忍有源钳位的制作方法_3

文档序号:8489384阅读:来源:国知局
前检测到过电 压。例如,在电路400中,电压引脚406与电压引脚408之间的正常操作电压是Vi-V2。 因此,触发电路模块404可W被配置来检测典型地是Vi-V2的101%到200%或在Vi-V2 W上的0. 5V与15V之间的绝对值的电压处的过电压。触发电路模块404检测到过电压所 处的特定电压可W基于设计考虑被调整,该设计考虑对于正被使用在不同应用中的不同电 路可w变化。
[003引二极管416、二极管418和二极管420所有都可W包括正向偏置的二极管。在图4 的示意图中,二极管416具有端子417A和417B。当端子417A处的电压大于端子417B处的 电压时,则很少或没有电流流经二极管416。当端子417B处的电压足够大于端子417A处的 电压时,则电流从端子417B流经二极管416到端子417A。如上面所提到的,在正常操作条 件下,Vi〉V2意味着很少或没有电流流经二极管416;然而,当电压事件在电压引脚408处 发生时,端子417B处的电压可W大于端子417A处的电压,从而引起电流流经二极管416。 二极管418和二极管420大体上W与二极管416相同的方式来表现,并且在正常操作条件 下,很少或没有电流流经二极管418和二极管420。
[0039] 响应于检测到电压事件,触发电路模块404发送栅极控制信号到BigMOS402,并 且使BigMOS402 "打开"使得电流流经BigMOS402。栅极控制信号将BigMOS402打开,使 得电流从BigMOS402的漏极流动到被连接到地的BigMOS402的源极。然而,在正常操作 条件下,触发电路模块404不发送栅极控制信号到BigMOS402,并且BigMOS402是"关的", 使得非常小的电流流经BigMOS402。在该公开中,所谓BigMOS是"开的"大体上旨在意味 着BigMOS正在传导电流,而所谓BigMOS是"关的"大体上意在意味着BigMOS不在传导电 流。
[0040] 作为一个示例,在正常操作条件下,电压引脚406接收电压Vi,并且电压引脚414 接收电压GND,从而意味着跨过电压引脚406和414的电压是Vi-GND。电路400可W包 含在Vi-GND的电压处操作的功能电路(在图4中未示出)的部分。当跨过电压引脚406 和414的电压是Vi-GND时,则触发电路模块404没有检测到过电压并且不发送栅极信 号来打开BigMOS402。然而,如果ESD事件在电压引脚406和414处发生,则跨过电压引 脚406和414的电压可W高于Vi-GND,在此情况下,触发电路模块404检测到过电压条 件并且发送栅极控制信号到BigMOS402,该将BigMOS402打开。当BigMOS402是开的时, 由过电压条件所引起的电流与流经功能电路相反流经BigMOS402到地,该电流能够潜在 地破坏功能电路。
[0041] 在分离的示例中,在正常操作条件下,电压引脚408接收电压V2,并且电压引脚 414接收电压GND,从而意味着跨过电压引脚408和414的电压是V2 -GND。电路400可 W包含在V2 -GND的电压处操作的功能电路(在图4中未示出)的部分。当跨过电压引脚 408和414的电压是V2 -GND时,则触发电路模块404没有检测到过电压并且不发送栅极 信号来打开BigMOS402。然而,如果ESD事件在电压引脚408和414处发生,则跨过电压 引脚408和414的电压可W高于V2 -GND,在此情况下,触发电路模块404检测到过电压 条件并且发送栅极控制信号到BigMOS402,该将BigMOS402打开。当BigMOS402是开的 时,由过电压条件所引起的电流与流经功能电路相反流经二极管416和BigMOS402到地, 该电流能够潜在地破坏功能电路。
[0042] 如上面所描述,在电压引脚406和414处的电压事件的示例中,由电压事件所引起 的电流能够从电压引脚406经过BigMOS402直接流到地,因为如上面所提到,电压引脚406 被配置来接收最高的电压并且被直接连接到BigMOS402。然而,电压引脚408没有被直接 连接到BigMOS402。相反,当电压事件在电压引脚408与414之间发生时,由电压事件所 引起的电流经过二极管416和经过BigMOS402流到地。当过电压事件在电压引脚410与 414之间发生时,由过电压所引起的电流经过二极管418、引脚410与408之间的(一个或多 个)进一步二极管(在图4中通过省略号来表示)、二极管416和BigMOS 402流到地。
[0043] 图5示出根据该公开的技术的有源谢位电路的示例。电路500包含功能电路501、 保护的焊盘502、VDD输入504和地(GND) 506、BigLDM0S508和栅极控制电路510。电路 500的有源谢位电路(即BigLDM0S508和栅极控制电路510)被配置来保护保护的焊盘502 免受ESD事件的影响。栅极控制电路510包含ESD检测电路512、保持断开电路514和保 持断开控制电路516。例如,电路500的有源谢位可W保护功能电路501免受在保护的焊 盘502与GND506之间发生的ESD事件的影响。保护的焊盘502表示到功能电路501的输 入/输出(I/O)或供给(在此之后被简单称为"输入")。例如,与栅极控制电路510类似的 电路也可W被实施为图1A和1B中的ESD谢位108、110和112的部分、为图3的触发电路 301的部分或为图4的触发电路模块404的部分。
[0044] 输入Vdd504表示用于保持断开电路514的输入(不失任何一般性地连接到Vdd 供给线)。因而,如果电路500没被安装或处在断电的状态下,则Vdd等于0V并且如将W 后更详细地解释,断开电路514被禁用。当电路500是处在断电的状态下并且ESD检测电 路512检测到跨过保护的焊盘502和GND506的ESD事件时,则ESD检测电路512将Big LDM0S508打开并且电流从保护的焊盘502经过BigLDM0S508被引导到地,而不是经过可 W潜在地被ESD事件所破坏的功能电路。作为一个示例,保护的焊盘502处的正常操作电 压可W是30V。因而,ESD检测电路512可W被配置成响应于过电压(例如,35V或更大的 电压)来将BigLDM0S508打开,W便保护功能电路免受过电压事件的影响。该些电压只是 示例,并且当然考虑的是,电路500可W连同操作在其它电压处的电路一起被使用。
[0045] 当电路500处在正常操作时,例如,Vdd可W是5V。在正常操作期间,保持断开控 制电路516可W打开保持断开电路514。当保持断开电路514是"开的"时,保持断开电路 514使电路500的有源谢位"关断"。保持断开电路514通过将BigLDM0S508的栅极电压 下降到地来将电路500的有源谢位关断,使得BigLDM0S508的栅极到源极的电压是近似 0V或至少在BigLDM0S508的阔值电压(Vth)之下,并且BigLDM0S是"关的",从而意味 着不存在经过BigLDM0S508的显著的漏极到源极的电流。当保持断开电路514是"开的" 并且BigLDM0S508是"关的"时,则BigLDM0S508可W不具有漏极到源极的电流,即使保 护的焊盘502与GND506之间的电压大于过电压。换言之,即使ESD检测电路512检测到 过电压值,则BigLDM0S508仍然可W不打开。当电路500没有上电并且Vdd是0V时,贝U 过电压(例如,35V)可W引起BigLDM0S508将电流从保护的焊盘502引导到地,但是当电 路500是在正常操作中并且Vdd是5V时,则35V的过电压可W不引起BigLDM0S508将 电流从保护的焊盘502引导到地并且远离功能电路501。跨过保护的焊盘502和GND506 的35V可W不是ESD事件,并且因而打开的BigLDM0S508可W导致引起功能电路501故 障的电流消耗(州rrent化ain)。
[0046] 在正常操作模式期间,BigLDM0S508在一些实例中可W仍然基于由ESD检测电 路512所检测的ESD事件打开。为了确定何时将BigLDM0S508打开并且何时将BigLDM0S 508保持关,保持断开控制电路516可W被配置成基于事件的频率和幅度的结合来区分ESD 事件和其它开关事件。响应于具有ESD相似的频率和幅度的事件,保持断开控制电路516 可W将保持断开电路514关断。当保持断开电路514是关的时,则BigLDM0S508可W响 应于ESD检测512检测到ESD事件打开。下面将提供保持断开控制电路516如何基于频率 和幅度来区分ESD类型事件和其它事件的更详细的解释。
[0047] 换句话说,图5示出电路500,该电路500包含静电放电(
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