高压可承受电源钳位的制作方法_3

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>[0062]在一些实施例中,检测级202可经配置以产生预定时间周期的检测信号IDETECT。例如,预定的时间周期可以是小于瞬态电学事件的典型应力时间,例如,约25纳秒至约100纳秒间的时间范围内。对于另一个例子,预定的时间周期约等于或大于瞬态电事件的典型应力时间,例如,约100纳秒至1000纳秒间的时间范围内。
[0063]图4是示出了图2中保护电路108的驱动器级204a的一个实施例的电路图。示出的驱动器级204a包括上部驱动器210a和下部驱动器212a。下部驱动器212a可以包括一个或多个晶体管,诸如NPN型双极结型晶体管406、408、410、412和一个或多个负载,例如电阻器414、416、418、420。上部驱动器210a可以包括一个或多个晶体管,如NPN双极结型晶体管422、424、426、和一个或多个负载,例如电阻器428、430、432。
[0064]图示的驱动级204a具有折叠达林顿(folded Darlington)结构。例如,在所示的实施例中,下部驱动器212a被配置为接收检测信号IDETEdt为输入并且生成第二激活号¥?^作为输出,其中,双极结型晶体管406、408、410、412可以提供放大。上部驱动器210a被配置为接收第二激活信号J乍为输入并且生成第一激活信号V 0N, ?作为输出,其中,所述双极结型晶体管422、424、426可以提供放大。
[0065]例如,图示的下部驱动器212a的每一个NPN双极结型晶体管406、408、410、412具有基极、集电极和发射极。NPN型双极结型晶体管406的基极被配置成在驱动级204a的一个输入端接收检测信号IDETECT。每个NPN型双极结型晶体管406、408、410、412的集电极被可操作地耦合到第一节点K。NPN型双极结型晶体管406的发射级被可操作地耦合到电阻器414的第一端子并且NPN型双极结型晶体管408的基极和电阻器414的第二端子被可操作地耦合到第二结点N2。NPN型双极结型晶体管408的发射级被可操作地耦合到电阻器416的第一端子和NPN型双极结型晶体管410的基极和电阻器416的第二端子被可操作地耦合到第二结点N2。NPN型双极结型晶体管410的发射级被可操作地耦合到电阻器418的第一端子和NPN型双极结型晶体管412的基极,和电阻器418的第二端子被可操作地耦合到第二结点N2。NPN型双极结型晶体管412的发射级在下部驱动器212a的输出节点N。J皮可操作地耦合到电阻器420的第一端子以提供第二激活信号Vw』。电阻器420具有可操作地耦合到第二结点N2的第二端子。
[0066]此外,图示的上部驱动器210a的每一个NPN双极结型晶体管422、424、426具有基极、集电极和发射极。NPN型双极结型晶体管422的基极被可操作地耦合到输出节点的VQN』以接收的第二激活信号V 乍为上部驱动器210a的输入。每个NPN型双极结型晶体管422、424的集电极被可操作地耦合到第一结点K。NPN型双极结型晶体管422的发射级被可操作地耦合到电阻器428的第一端子与NPN型双极结型晶体管424的基极,并且电阻器428的第二端子被可操作地耦合到第二结点N2。NPN型双极结型晶体管424的发射级被可操作地耦合到电阻器430的第一端子和NPN型双极结型晶体管426的基极,并且电阻器430的第二端子被可操作地耦合到第二结点N2。NPN型双极结型晶体管426的集电极在上部驱动器210a的输出节点N。, ?被可操作地耦合到电阻器432的第一端子以提供第一激活信号Vm,电阻器432具有可操作地耦合到第一结点N1的第二端子。NPN型双极结型晶体管426的发射级被可操作地耦合到第二结点N2。
[0067]在工作中,检测信号IdetectE向偏置NPN型双极结型晶体管406的基极一发射极结,并激活它处于导通状态(例如,在正向激活或饱和模式下工作)。在导通状态下,NPN型双极结型晶体管406被配置为穿过其集电极和发射极传导电流以正向偏置NPN型双极结型晶体管408。因此,NPN型双极结型晶体管408,反过来,激活处于导通状态。在导通状态下,NPN型双极结型晶体管408被配置成穿过其集电极和发射极传导电流以正向偏置的NPN型双极结型晶体管410的基极一发射极结。因此,NPN型双极结型晶体管410,反过来,激活处于导通状态。在导通状态下,NPN型双极结型晶体管410被配置成穿过其集电极和发射极传导电流以正向偏置的NPN型双极结型晶体管412的基极一发射极结。因此,NPN型双极结型晶体管412,反过来,激活至导通状态。在导通状态下,NPN型双极结型晶体管412被配置成穿过其集电极和发射极传导。至少NPN型双极结型晶体管412的发射极电流的一部分流过电阻器420和拉高的第二激活信号VM, y信号激活。当NPN型双极结型晶体管412是在关断状态时,电阻器420拉低第二激活信号Vma低到第一结点N i的近似电压,信号失活。
[0068]当被拉高,第二激活信号VM,oH向偏置的NPN型双极结型晶体管422的基极一发射极结,并激活它处于导通状态。在导通状态下,NPN型双极结型晶体管422被配置为穿过其集电极和发射极传导电流以正向偏置的NPN型双极结型晶体管424的基极一发射极结。因此,NPN双极结型晶体管424激活处于导通状态。在导通状态下,NPN型双极结型晶体管424被配置为穿过其集电极和发射极传导电流以正向偏置的NPN型双极结型晶体管426的基极一发射极结。因此,NPN双极结型晶体管426激活处于导通状态。在导通状态下,NPN型双极结型晶体管426被配置为穿过其集电极和发射极传导电流。至少NPN型双极结型晶体管426的发射极电流的一部分流过电阻器432和拉低第一激活信号Vm,?,信号激活。当NPN型双极结型晶体管426处于关断状态时,电阻432拉高的第一激活信号Vm, ?到第一结点N1的近似电压,信号失活。
[0069]电阻器414、416、418、420、428、430、432可以被配置为减少上部与下部驱动器210a、212a的站泄漏。另外地或替代地,电阻器414、416、418、420、428、430、432可以被配置以增加上部和下部驱动器210a、212a的电流放大。例如,在一个实施例中,电阻器414可以具有从约20kQ到约200kQ电阻,并且416、418、420、428、430、432可以具有从约IkQ到约501?Ω的电阻。在一个具体实施例中,电阻器414可具有约10kQ并且电阻器416、418、420、428、430、432可以具有约34kQ的电阻。
[0070]NPN型双极结型晶体管406、408、410、412、422、424、426可以改变大小以有效地响应检测信号Idetect—例如,关于响应时间与可靠性,和与应用预期的瞬态电事件相关的类似特征。在一个实施例中,NPN双极结型晶体管406、408、410、412、422、424、426每个具有被在约50平方微米(μ m2)到500 μ m2范围选择的全部发射极面积。例如,每一个NPN双极结型晶体管406、408、410、412、422、424、426可以具有三个带组成的发射极,每个带的宽度为约10微米(μπι)与长度约ΙΟμπι。其他适用的发射极面积可以由本领域的普通技术人员可以容易地确定。
[0071]图5是示出图2中的保护电路的驱动级204b的另一个实施例的电路图。图4与图5中的公共元件分享公共的参考标记,并且本文这些图之间的唯一差异被描述为了简洁起见。
[0072]图示的驱动级204b包括上部驱动器210b和下部驱动器212b。下部驱动器212b可以包括一个或多个晶体管,诸如NPN型双极结型晶体管406、408、410、412 ;—个或更多的电阻,如电阻414、416、418、420 ;与下部参考电压电路502。下部参考电压电路502包括一个或多个二极管连接的晶体管(例如,耦合栅极和漏极),例如场效应晶体管504、506和电容器508。上部驱动器210b可以包括一个或多个晶体管,诸如一个NPN双极结型晶体管510和PNP双极结型晶体管512、514 ;—个或多个的电阻,如电阻516、518、520 ;和上部参考电压电路522。上部参考电压电路522包括一个或多个二极管连接的晶体管,例如场效应晶体管526、528,和电容器524。应当理解的是,在驱动级204b的一些实施例中,下部参考电压电路502和/或上部参考电压电路522可以被省略。
[0073]如图所示,驱动器级204b中可以有一个并行驱动结构。例如,图示的下部驱动器212B被配置为接收检测信号IDETEdt为来自第一输入通道的输入,并产生第二激活信号乂‘J乍为输出。各自地,图示的上部驱动器210B被配置成接收检测信号Idetect作为来自第二输入通道的输入,并产生第一激活信号Viu作为输出。
[0074]例如,NPN型双极结型晶体管406、408、410、412和下部驱动器212a的电阻器414、416,418,4200被配置成与图4下部驱动器212a相似方式。另外,下部参考电压电路502可以被操作地耦合到输出节点Nw并且在第一和第二结点NpN2之间。例如,所示的下部参考电压电路502包括一个或多个与下部参考电压电路502的一个端连接的串联的二极管连接的晶体管504和506,可操作地耦合到输出节点N。』与下部参考电压电路502的第二端,可操作地耦合到第二结点N2。图示的下部参考电压电路502还包括第一端可操作地耦合到第一节点N1、第二端可操作地耦合到输出节点N&的电容器508.
[0075]参照图示的上部驱动器210b,NPN双极结型晶体管510和PNP双极结型晶体管512,514各具有基极、集电极和发射极。NPN型双极结型晶体管的基极被配置成接收检测信号IDETECT。NPN双极结型晶体管510的集电极被可操作地耦合到电阻器516的第一端子与PNP双极结型晶体管512的基极,并且电阻器516的第二端子被可操作地耦合到第一结点N10 NPN双极结型晶体管510的发射级被可操作地耦合到第二结点N2。PNP双极结型晶体管512的发射极被可操作地耦合到电阻器518的第一端子和PNP双极结型晶体管514的基极。电阻器518具有可操作地耦合到第一结点N1的第二端子。PNP双极结型晶体管512的集电极被可操作地耦合到第二结点N2。PNP双极结型晶体管514的发射极在输出节点Nau被可操作地耦合到电阻器520的第一端子以提供第一激活信号Vw,电阻器520具有可操作地耦合到第一结点N1的第二端子。PNP双极结型晶体管514的集电极被可操作地耦合到第二结点N2。
[0076]此外,上部参考电压电路522可以被可操作地耦合到输出节点Na ?并且在第一与第二结点&、队之间。例如,示出的上部参考电压电路522包括一个或多个串联的二极管连接晶体管526、528,一个端串联可操作地耦合到输出节点N。, ?,并且第二端串联可操作地耦合到第二节点N2。示出的上部参考电压电路522也包括第一端子可操作地耦合到输出节点N。』并且第二端子可操作地耦合到第二节点N2电容器524。
[0077]在工作中,检测信号Idetect,当设置高时,可以正向偏置下部驱动器212b中每个NPN型双极结型晶体管406、408、410、412的基极一发射极结并且拉起的第二激活信号Von,L,以参照图4的下部驱动器212a工作时所描述相似方式。检测信号Idetect,当设置为高时,可以另外正向偏压的上部驱动器210b的NPN型双极结型晶体管510的基极一发射极结,并且可以在激活使之处于导通状态。在导通状态下,NPN型双极结型晶体管510被配置穿过其集电极和发射极的传导电流并且正向偏置的上部驱动器210b的PNP双极结型晶体管512的基极一发射极结。因此,PNP双极结型晶体管512激活处于导通状态。在导通状态,PNP双极结型晶体管512被配置为穿过其集电极和发射极传导电流并且正向偏置的PNP双极结型晶体管的514的基极一发射极结。至少一部分PNP双极结型晶体管514的发射极电流流经电阻器520并且拉低第一激活信号Vw, ?,信号激活。当PNP双极结型晶体管514处于关断状态时,电阻器432拉高第一激活信号Vm,?近似地低于第一结点N ^勺电压。
[0078]此外,上部和下部参考电压电路522、502可以在输出节点Ναυ、Ν<^提供参考电压。例如,一个或多个下部驱动器212b的二极管连接的晶体管504、506可以被配置成当NPN双极结型晶体管406、408、410、412激活处于导通状态并且拉高VQN, ^t,激活。因此,每个一个或多个二极管连接的晶体管504和506在被激活时可以提供约一个二极管压降(例如,从约0.7V至约1.25V)。因此,下部参考电压电路522抑制第二激活信号Va^u提高超过预先确定的电压电平一即,在所示的实施例中,当它的电压超过第二节点队两个二极管压降时,第二激活信号钳位。此外,上部驱动器210b的一个或多个二极管连接的晶体管526、528可以被配置在NPN型双极结型晶体管510与上部驱动器210b的PNP双极结型晶体管512、514激活处于导通状态时并且拉低¥_11时激活。因此,每个一个或多个二极管连接的晶体管526、528可以从第二节点N2提供约一个二极管压降,由此钳为第一激活信号V QN,
U0
[0079]在一个方面,上部参考电压电路522中的一个或多个二极管连接的晶体管有助于增加保护电路108保持激活的时间,从而提供对一些过压情况的保护,如长时瞬态电事件。例如,长时瞬态电事件可能迅速增加(激活保护电路108),其后跟随着扩展的峰值时间。在峰值时间内,如果
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