專利名稱：用于超高壓晶片的靜電放電保護電路的制作方法
用于超高壓晶片的靜電放電保護電路技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明有關(guān)于一種靜電放電保護電路，且特別是有關(guān)于一種用于超高壓晶片的靜電放電保護電路。
背景技術(shù)：
一般來說,靜電放電(Electrostatic Discharge, ESD)電流是電子產(chǎn)品在連接過程中出現(xiàn)的主要問題之一，除了人體的觸碰可能導(dǎo)致靜電放電電流的產(chǎn)生之外，電子產(chǎn)品本身也會因累積靜電而產(chǎn)生靜電放電電流。
隨著電子產(chǎn)品的進(jìn)步，消費者除了注重電子產(chǎn)品本身的功能之外，電子產(chǎn)品若是可以外接各式各樣的電子配備，更有助于提高消費者購買的意愿。舉例來說，多功能化及小型化已成為目前手持式電子產(chǎn)品設(shè)計的趨勢，為了讓手持式電子產(chǎn)品能夠整合周邊的電子配備，其傳輸界面(例如I/o端口)通常會隨之增多。然而于實際使用中，若傳輸界面越多，往往越容易導(dǎo)致靜電放電電流通過傳輸界面進(jìn)入電子產(chǎn)品中，進(jìn)而干擾或損壞電子產(chǎn)品內(nèi)部的集成電路。
特別是，當(dāng)電子產(chǎn)品內(nèi)部的集成電路有一部分是操作在超高電壓環(huán)境時，若直接將超高電壓環(huán)境中的靜電放電電流導(dǎo)弓I至一般電壓的電路中，將很容易造成電子產(chǎn)品中許多電路或電子零件失效(例如收到過大的電流或過熱)，使得電子產(chǎn)品制造商蒙受不少損失。因此，業(yè)界亟欲解決在超高壓晶片中的靜電放電電流問題，以提高電子產(chǎn)品的良率及可靠度。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于超高壓晶片的靜電放電保護電路，可以主動偵測靜電放電電流是否產(chǎn)生，并提供適當(dāng)?shù)碾娏鱾鬏斅窂揭葬尫澎o電放電電流。當(dāng)偵測到靜電放電電流時，所述靜電放電保護電路會導(dǎo)通內(nèi)部的一個功率半導(dǎo)體元件，而開放自高電壓隔離阱區(qū)的電源線至電位轉(zhuǎn)換電路的電流傳輸路徑，避免操作于一般電壓的電路受到破壞。
本發(fā)明實施例提供一種用于超高壓晶片的靜電放電保護電路，所述靜電放電保護電路耦接電位轉(zhuǎn)換電路，并通過電位轉(zhuǎn)換電路耦接接地端。所述靜電放電保護電路包括電源箝制模塊與至少一個開關(guān)模塊。電源箝制模塊耦接于第一高壓端與第一低壓端之間，用以自第一高壓端或第一低壓端偵測靜電放電電流，據(jù)以產(chǎn)生控制信號。開關(guān)模塊包括第一電阻與第一功率半導(dǎo)體元件，第一電阻耦接于第一高壓端與電位轉(zhuǎn)換電路之間，第一功率半導(dǎo)體元件并聯(lián)耦接第一電阻，且第一功率半導(dǎo)體元件受控于控制信號以選擇性地導(dǎo)通第一電流傳輸路徑，使得第一高壓端通過第一電流傳輸路徑電性連接至電位轉(zhuǎn)換電路，其中第一低壓端與該接地端的電位差大于第一電壓臨界值。
于本發(fā)明一實施例中，所述靜電放電保護電路與電位轉(zhuǎn)換電路是經(jīng)由同一半導(dǎo)體工藝形成于同一超高壓晶片中。此外，第一功率半導(dǎo)體元件的控制極可耦接電源箝制模塊以接收控制信號，第一功率半導(dǎo)體元件的第一電極可耦接第一高壓端，且第一功率半導(dǎo)體元件的第二電極可耦接電位轉(zhuǎn)換電路。另外，電源箝制模塊至少包括一個第二電阻與一個第一電容，第二電阻與第一電容稱接于第一高壓端與第一低壓端之間，且第二電阻通過第一節(jié)點串聯(lián)耦接與第一電容，電源箝制模塊是偵測第一節(jié)點上的電位變化量，據(jù)以產(chǎn)生控制信號。
綜上所述，本發(fā)明提供的用于超高壓晶片的靜電放電保護電路，當(dāng)電源箝制模塊判斷靜電放電電流產(chǎn)生時，可即時提供適當(dāng)?shù)碾娏鱾鬏斅窂揭葬尫澎o電放電電流。換句話說，當(dāng)電源箝制模塊偵測到靜電放電電流時，所述靜電放電保護電路會導(dǎo)通內(nèi)部開關(guān)模塊中的一個功率半導(dǎo)體元件，而開放自高電壓隔離阱區(qū)的電源線至電位轉(zhuǎn)換電路的電流傳輸路徑，避免操作于一般電壓的電路受到破壞。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉本發(fā)明的較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。


圖1所示為依據(jù)本發(fā)明一實施例的靜電放電保護電路的電路示意圖2所示為依據(jù)本發(fā)明另一實施例的靜電放電保護電路的電路示意圖3所示為依據(jù)本發(fā)明再一實施例的靜電放電保護電路的電路示意圖4所示為依據(jù)本發(fā)明又一實施例的靜電放電保護電路的電路示意圖5所示為依據(jù)本發(fā)明又一實施例的靜電放電保護電路的電路示意圖6所示為依據(jù)本發(fā)明又一實施例的靜電放電保護電路的電路示意圖7所示為依據(jù)本發(fā)明又一實施例的靜電放電保護電路的電路示意圖8所示為依據(jù)本發(fā)明又一實施例的靜電放電保護電路的電路示意圖9所示為依據(jù)本發(fā)明又一實施例的靜電放電保護電路的電路示意圖。
其中，附圖標(biāo)記說明如下:
Ia I1:靜電放電保護電路；10、10a IOc:電源箝制模塊；
102:反相器；104、104a:晶體管；
12a 12k:開關(guān)模塊；
14a 14b:功率半導(dǎo)體元件；
16a 16b: 二 極管；18:柵極驅(qū)動器；
20a 20c:傳輸界面；
3:電位轉(zhuǎn)換電路；30:電位轉(zhuǎn)換控制器；
32a,32b:可耐高壓的功率晶體管；
40a:電源箝制模塊；40b: 二極管；
42:電源箝制模塊；
VB:第一高壓端；VS:第一低壓端；
VSS:接地端；VCC:第二低壓端；
VDD:第三高壓端；
H:高電壓隔離阱區(qū)；
A、B:節(jié)點；
H、、:電阻；
C1:電容；
Qla、Qlb:功率半導(dǎo)體元件。
具體實施方式
〔靜電放電保護電路的實施例〕
請參見圖1，圖1所示為本發(fā)明一實施例的靜電放電保護電路的電路示意圖。如圖1所示，本實施例的靜電放電保護電路Ia具有電源箝制模塊10、開關(guān)模塊12a、開關(guān)模塊12b、功率半導(dǎo)體元件14a、功率半導(dǎo)體元件14b以及二極管16a、二極管16b,且靜電放電保護電路Ia分別耦接?xùn)艠O驅(qū)動器18與電位轉(zhuǎn)換電路3。由于柵極驅(qū)動器18主要是用來推動馬達(dá)、線圈等需要較高電壓的電器設(shè)備，而使得靜電放電保護電路Ia與柵極驅(qū)動器18工作于高電壓環(huán)境，故從電路布局的角度來看，靜電放電保護電路Ia與柵極驅(qū)動器18是位于高電壓隔離阱區(qū)H之中。此外，電位轉(zhuǎn)換電路3與其他一般電路無特別區(qū)別。
于實際使用中，電位轉(zhuǎn)換電路3可通過電位轉(zhuǎn)換控制器30控制兩個可耐高壓的功率晶體管32a、32b，用以抬高高電壓隔離阱區(qū)H的電壓電平，使得高電壓隔離阱區(qū)H的基礎(chǔ)電壓電平(第一低壓端VS的電壓)與一般電路的基礎(chǔ)電壓電平(接地端VSS的電壓)之間具有一個電壓臨界值。此外，柵極驅(qū)動器18所欲推動的電器設(shè)備(未在圖中示出)是連接在傳輸界面20a、傳輸界面20b、傳輸界面20c上，且所述電器設(shè)備往往預(yù)設(shè)有最適合進(jìn)行操作的工作電壓區(qū)間，為了使柵極驅(qū)動器18的輸出電壓可以在所述電器設(shè)備預(yù)設(shè)的工作電壓區(qū)間內(nèi)，高電壓隔離阱區(qū)H需要墊高第一低壓端VS的電壓，使第一低壓端VS的電壓符合所述電器設(shè)備的工作電壓區(qū)間的下限。也就是說，本實施例的電壓臨界值實際上即是參考所述電器設(shè)備的工作電壓區(qū)間所決定。
舉例來說，若所述電器設(shè)備的需要操作在325V到342V這個區(qū)間內(nèi)，則高電壓隔離阱區(qū)H的第一高壓端VB即可以設(shè)計具有大約342V左右的電壓，而高電壓隔離阱區(qū)H的第一低壓端VS可以設(shè)計具有大約325V左右的電壓電平。相對于一般電路接地端VSS的電壓電平(OV)來說，高電壓隔離阱區(qū)H大約可墊高一個電壓臨界值(也就是325V)的電壓電平，使得柵極驅(qū)動器18可以輸出用符合所述電器設(shè)備所需的電壓。
換句話說，由于高電壓隔離阱區(qū)H中的電壓變化幅度有限，故高電壓隔離阱區(qū)H中的電路元件僅需符合約30V的耐壓需求。另一方面,本實施例的電位轉(zhuǎn)換電路3由于承受了 300V以上的電壓差，故電位轉(zhuǎn)換電路3在設(shè)計時則需要相對更高的耐壓需求(例如設(shè)計上可使用耐壓約700V的元件)。此外，靜電放電保護電路la、柵極驅(qū)動器18與電位轉(zhuǎn)換電路3是經(jīng)由同一半導(dǎo)體工藝形成于同一超高壓晶片中，以下分別就靜電放電保護電路Ia的各部元件以及其他搭配的電路做詳細(xì)的說明。
電源箝制模塊10耦接于第一高壓端VB與第一低壓端VS之間，用以自第一高壓端VB或第一低壓端VS偵測靜電放電電流，據(jù)以產(chǎn)生控制信號。在此，電源箝制模塊10包括了電阻R1、電容C1、反相器102與晶體管104，其中電阻R1、電容C1與反相器102可以視為一個ESD暫態(tài)檢測單元，而晶體管104并聯(lián)耦接所述ESD暫態(tài)檢測單元。此外，電源箝制模塊10中的晶體管104的柵極耦接于反相器102的輸出端(節(jié)點B)，而反相器102的輸入端則連接于電阻R1和電容C1之間的節(jié)點A。
于實際使用中，電源箝制模塊10是偵測節(jié)點A上的電位變化量，接著所述偵測結(jié)果經(jīng)過反相器102反相，而自節(jié)點B上得到控制信號。另外，電容C1可以由一種NMOS功率金氧半晶體管所構(gòu)成，而反相器102可以由PMOS功率金氧半晶體管以及NMOS功率金氧半晶體管所構(gòu)成，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員可視情況自由改變設(shè)計，本發(fā)明并不以此為限。
開關(guān)模塊12a包括了電阻R2a與功率半導(dǎo)體元件Qla，電阻R2a耦接于第一高壓端VB與電位轉(zhuǎn)換電路3之間，功率半導(dǎo)體元件Qla并聯(lián)耦接電阻R2a，且功率半導(dǎo)體元件Qla受控于控制信號以選擇性地使得第一高壓端VB電性連接至電位轉(zhuǎn)換電路3。詳細(xì)來說，本實施例的功率半導(dǎo)體元件Qla可以是NMOS功率金氧半晶體管，而功率半導(dǎo)體元件Qla的控制極(柵極)耦接在電源箝制模塊10的節(jié)點B上，功率半導(dǎo)體元件Qla的第一電極(漏極)耦接第一高壓端VB，且功率半導(dǎo)體元件Qla的第二電極(源極)耦接電位轉(zhuǎn)換電路3。
藉此，當(dāng)節(jié)點B上的控制信號驅(qū)動功率半導(dǎo)體元件Qla的控制極導(dǎo)通時，功率半導(dǎo)體元件Qla的內(nèi)部即可提供一條由第一高壓端VB到電位轉(zhuǎn)換電路3的電流傳輸路徑，用以避免靜電放電電流進(jìn)入電阻R2a而在超高壓晶片中流竄。當(dāng)然，除了開關(guān)模塊12a之外，實際上更可具有另一組開關(guān)模塊12b，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員可視情況改變開關(guān)模塊的數(shù)量，本發(fā)明并不以此為限。
請繼續(xù)參見圖1，功率半導(dǎo)體元件14a于本實施例中可以是NMOS功率金氧半晶體管，功率半導(dǎo)體元件14a的控制極(柵極)耦接第一低壓端VS，功率半導(dǎo)體元件14a的第一電極(漏極)耦接第一高壓端VB，且功率半導(dǎo)體元件14a的第二電極(源極)耦接在功率半導(dǎo)體元件Qla的第二電極(源極)與電位轉(zhuǎn)換電路3之間的節(jié)點上。在此，除了功率半導(dǎo)體元件14a之外，實際上還可具有另一組功率半導(dǎo)體元件14b，而功率半導(dǎo)體元件14b與開關(guān)模塊12b之間的連接關(guān)系相同于功率半導(dǎo)體元件14a與開關(guān)模塊12a之間的連接關(guān)系，本實施例在此不予贅述。
二極管16a、二極管16b串聯(lián)耦接于第一高壓端VB與第一低壓端VS之間，用以提供第一低壓端VS至第一高壓端VB的單向的電流傳輸路徑。于實際使用中，柵極驅(qū)動器18由于需要推動馬達(dá)、線圈等設(shè)備，故在此柵極驅(qū)動器18舉例示出三個傳輸界面(例如可分別對應(yīng)后端設(shè)備所需要的三相電壓)，也就是柵極驅(qū)動器18的輸出端為傳輸界面20a、傳輸界面20b、傳輸界面20c。在此,傳輸界面20a、傳輸界面20b、傳輸界面20c所乘載的電壓未必相同，例如傳輸界面20a與傳輸界面20c約有17V左右的電壓差,而傳輸界面20a與傳輸界面20b的電壓差應(yīng)小于17V。
由圖1可知，二極管16a耦接在傳輸界面20a與傳輸界面20b之間，而二極管16b耦接在傳輸界面20b與傳輸界面20c之間。本實施例的二極管16a與二極管16b的功能在于，不論靜電放電電流從傳輸界面20b或傳輸界面20c饋入，均可通過本實施例的二極管16a與二極管16b而將靜電放電電流導(dǎo)引到第一高壓端VB。當(dāng)然,若靜電放電電流從傳輸界面20a饋入，由于靜電放電電流已經(jīng)在第一高壓端VB上，則此時二極管16a與二極管16b不動作。換句話說，二極管16a與二極管16b用以導(dǎo)引各個傳輸界面饋入的靜電放電電流到第一高壓端VB上，于實際使用中所屬領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)然可以使用不同數(shù)量的二極管或者變化設(shè)計引導(dǎo)靜電放電電流的電路，本發(fā)明并不以此為限。
從本實施例電路的實際作動方式來看，舉例來說，當(dāng)靜電放電電流從傳輸界面20c饋入時，靜電放電電流會先從二極管16a與二極管16b構(gòu)成的電流傳輸路徑集中到第一高壓端VB上。此外，在穩(wěn)態(tài)時，電容C1在被充飽電的狀態(tài)，節(jié)點A的電壓幾乎等于第一高壓端VB的電壓。靜電放電電流的出現(xiàn)會瞬間將節(jié)點A的電壓拉低(接近第一低壓端VS的電壓)，而由于節(jié)點B上的電壓變化量與節(jié)點A上的電壓變化量互為反相關(guān)系，故節(jié)點B的電壓會瞬間被抬高。這個瞬間被抬高的的電壓即為控制信號，藉此導(dǎo)通了晶體管104、功率半導(dǎo)體元件Qla以及功率半導(dǎo)體元件Qlb。
由上述可知，當(dāng)功率半導(dǎo)體元件Qla導(dǎo)通時，功率半導(dǎo)體元件Qla的內(nèi)部即可提供第一高壓端VB到電位轉(zhuǎn)換電路3的電流傳輸路徑，進(jìn)而使得靜電放電電流可從接地端VSS放電。當(dāng)然，靜電放電電流也可通過電源箝制模塊40a、二極管40b或者電源箝制模塊42自第二高壓端VCC或第三高壓端VDD放電，其中二極管40b可以耦接在第二高壓端VCC與第三高壓端VDD之間。也就是說，本發(fā)明的靜電放電保護電路Ia將靜電放電電流引導(dǎo)到電位轉(zhuǎn)換電路3之后，便可以搭配一般電路的靜電放電機制，使得靜電放電電流從一般電路的電源(power)放電或者從接地(ground)放電。
值得注意的是，本實施例所述的控制信號并不一定要從節(jié)點B取得，在靜電放電保護電路Ia中的其他元件有搭配設(shè)計的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)然可以取用節(jié)點A上的所述偵測結(jié)果做為控制信號。在此，本發(fā)明雖列舉數(shù)種實施形式如下，但本發(fā)明并不以此為限。
〔靜電放電保護電路的另一實施例〕
請參見圖2，圖2所示為本發(fā)明另一實施例的靜電放電保護電路的電路示意圖。圖2與圖1相同的地方在于，圖2的靜電放電保護電路Ib同樣是利用電源箝制模塊10進(jìn)行靜電放電電流的偵測，進(jìn)而控制開關(guān)模塊12c與開關(guān)模塊12d產(chǎn)生第一高壓端VB到電位轉(zhuǎn)換電路3的電流傳輸路徑。然而，圖2與圖1不同的地方在于，圖1的功率半導(dǎo)體元件Qla是選用NMOS功率金氧半晶體管，而圖2的功率半導(dǎo)體元件Qla是選用npn雙載子晶體管(BJT)。
在此，npn雙載子晶體管(BJT)的基極與NMOS功率金氧半晶體管的柵極在接收高電平(high)電壓時，分別會驅(qū)動npn雙載子晶體管與NMOS功率金氧半晶體管導(dǎo)通，使得npn雙載子晶體管同樣可提供第一高壓端VB到電位轉(zhuǎn)換電路3的電流傳輸路徑。此外，電源箝制模塊10的作動方式是與圖1的靜電放電保護電路Ia相同，不需另外設(shè)計。
〔靜電放電保護電路的再一實施例〕
請參見圖3，圖3所示為依據(jù)本發(fā)明再一實施例的靜電放電保護電路的電路示意圖。圖3與圖2相同的地方在于，圖3的靜電放電保護電路Ic的開關(guān)模塊也是選用npn雙載子晶體管(BJT)，依據(jù)控制信號以產(chǎn)生第一高壓端VB到電位轉(zhuǎn)換電路3的電流傳輸路徑。然而，圖3與圖2不同的地方在于，圖3的電源箝制模塊IOa并不具有反相器。也就是說，相對于前一實施例所述的電源箝制模塊10，圖3的電源箝制模塊IOa由于元件減少了，當(dāng)然生產(chǎn)的成本也會隨著減少。
在此，電源箝制模塊IOa改變了電阻R1與電容C1的串聯(lián)順序，使得在穩(wěn)態(tài)時，由于電容C1被充飽電，節(jié)點A的電壓兒乎等于第一低壓端VS的電壓。當(dāng)靜電放電電流出現(xiàn)時，節(jié)點A的電壓會瞬間被拉高(接近第一高壓端VB的電壓)。這個瞬間被抬高的的電壓即為控制信號，藉此導(dǎo)通了晶體管104、功率半導(dǎo)體元件Qla以及功率半導(dǎo)體元件Qlb，使得功率半導(dǎo)體元件Qla以及功率半導(dǎo)體元件QlbOipn雙載子晶體管)可提供第一高壓端VB到電位轉(zhuǎn)換電路3的電流傳輸路徑。
〔靜電放電保護電路的又一實施例〕
請參見圖4，圖4所示為依據(jù)本發(fā)明又一實施例的靜電放電保護電路的電路示意圖。圖4與圖1相同的地方在于，圖4的靜電放電保護電路Id同樣是利用電源箝制模塊進(jìn)行靜電放電電流的偵測，進(jìn)而控制開關(guān)模塊產(chǎn)生第一高壓端VB到電位轉(zhuǎn)換電路3的電流傳輸路徑。然而，圖4與圖1不同的地方在于，圖1的功率半導(dǎo)體元件Qla是選用NMOS功率金氧半晶體管，而圖4的功率半導(dǎo)體元件Qla是選用pnp雙載子晶體管(BJT)，且圖4是從節(jié)點A擷取控制信號。
在穩(wěn)態(tài)時，電容C1是在被充飽電的狀態(tài)，節(jié)點A的電壓幾乎等于第一高壓端VB的電壓，而靜電放電電流的出現(xiàn)會瞬間將節(jié)點A的電壓拉低(接近第一低壓端VS的電壓)。在此，由于pnp雙載子晶體管的基極受低電平(low)電壓的驅(qū)動而導(dǎo)通，恰好可以將節(jié)點A上的電壓變化量當(dāng)作控制信號，因此圖4的節(jié)點A可直接耦接到pnp雙載子晶體管的基極。
〔靜電放電保護電路的又一實施例〕
請參見圖5,圖5所示為本發(fā)明又一實施例的靜電放電保護電路的電路示意圖。圖5與圖4相同的地方在于，圖5的靜電放電保護電路Ie的開關(guān)模塊12e、12f同樣選用功率半導(dǎo)體元件Qla是選用pnp雙載子晶體管(BJT)，用以提供第一高壓端VB到電位轉(zhuǎn)換電路3的電流傳輸路徑。然而，圖5與圖4不同的地方在于，圖5的電源箝制模塊IOc并不具有反相器，且晶體管104a是選用PMOS功率金氧半晶體管。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可明白的是，由于靜電放電電流的出現(xiàn)會瞬間將節(jié)點A的電壓拉低，因此圖5的節(jié)點A上突降的電壓變化可同時驅(qū)動電源箝制模塊IOc的晶體管104a與開關(guān)模塊12e、開關(guān)模塊12f中的pnp雙載子晶體管導(dǎo)通。
〔靜電放電保護電路的又一實施例〕
請參見圖6，圖6所示為依據(jù)本發(fā)明又一實施例的靜電放電保護電路的電路示意圖。圖6與圖1相同的地方在于，圖6的靜電放電保護電路If同樣是利用電源箝制模塊10進(jìn)行靜電放電電流的偵測，進(jìn)而控制開關(guān)模塊12g與開關(guān)模塊12h產(chǎn)生第一高壓端VB到電位轉(zhuǎn)換電路3的電流傳輸路徑。然而，圖6與圖1不同的地方在于，圖6的功率半導(dǎo)體元件Qla是選用硅控整流器(SCR)。
在此，硅控整流器的柵極在接收高電平(high)電壓時，分別會驅(qū)動硅控整流器導(dǎo)通，使得硅控整流器同樣可提供第一高壓端VB到電位轉(zhuǎn)換電路3的電流傳輸路徑。此外，電源箝制模塊10的作動方式是與圖1的靜電放電保護電路Ia相同，不需另外設(shè)計。
〔靜電放電保護電路的又一實施例〕
請參見圖7,圖7所示為本發(fā)明又一實施例的靜電放電保護電路的電路示意圖。圖7與圖6相同的地方在于，圖7的靜電放電保護電路Ig的開關(guān)模塊也是選用硅控整流器，依據(jù)控制信號以產(chǎn)生第一高壓端VB到電位轉(zhuǎn)換電路3的電流傳輸路徑。然而，圖7與圖6不同的地方在于，圖7的電源箝制模塊IOa并不具有反相器。也就是說，相對于前一實施例所述的電源箝制模塊10，圖7的電源箝制模塊IOa由于元件減少了，當(dāng)然生產(chǎn)的成本也會隨著減少。
在此，電源箝制模塊IOa改變了電阻R1與電容C1的串聯(lián)順序，使得在穩(wěn)態(tài)時，由于電容C1被充飽電，節(jié)點A的電壓幾乎等于第一低壓端VS的電壓。當(dāng)靜電放電電流出現(xiàn)時，節(jié)點A的電壓會瞬間被拉高(接近第一高壓端VB的電壓)。這個瞬間被抬高的的電壓即為控制信號，藉此導(dǎo)通了晶體管104、以及開關(guān)模塊12g、12h中的硅控整流器，使得硅控整流器可提供第一高壓端VB到電位轉(zhuǎn)換電路3的電流傳輸路徑。
〔靜電放電保護電路的又一實施例〕
請參見圖8，圖8所示為依據(jù)本發(fā)明又一實施例的靜電放電保護電路的電路示意圖。圖8與圖4相同的地方在于，圖8的靜電放電保護電路Ih同樣是利用電源箝制模塊IOb進(jìn)行靜電放電電流的偵測，并從節(jié)點A擷取控制信號。圖8與圖4不同的地方在于，圖8的開關(guān)模塊12j、12k是選用PMOS功率金氧半晶體管。
在穩(wěn)態(tài)時，電容C1是在被充飽電的狀態(tài)，節(jié)點A的電壓幾乎等于第一高壓端VB的電壓，而靜電放電電流的出現(xiàn)會瞬間將節(jié)點A的電壓拉低(接近第一低壓端VS的電壓)。在此，由于PMOS功率金氧半晶體管的柵極受低電平(low)電壓的驅(qū)動而導(dǎo)通，恰好可以將節(jié)點A上的電壓變化量當(dāng)作控制信號，因此圖8的節(jié)點A可直接耦接到PMOS功率金氧半晶體管的柵極。
〔靜電放電保護電路的又一實施例〕
請參見圖9，圖9所示為依據(jù)本發(fā)明又一實施例的靜電放電保護電路的電路示意圖。圖9與圖5相同的地方在于，圖9的靜電放電保護電路Ii同樣是利用電源箝制模塊IOc進(jìn)行靜電放電電流的偵測，并從節(jié)點A擷取控制信號。圖9與圖6不同的地方在于，圖9的開關(guān)模塊12j、12k是選用PMOS功率金氧半晶體管。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可明白的是，由于靜電放電電流的出現(xiàn)會瞬間將節(jié)點A的電壓拉低，因此圖9的節(jié)點A上突降的電壓變化可同時驅(qū)動電源箝制模塊IOc的晶體管104a與開關(guān)模塊12j、開關(guān)模塊12k中的PMOS功率金氧半晶體管導(dǎo)通。
綜上所述，本發(fā)明實施例提供的用于超高壓晶片的靜電放電保護電路，可通過電源箝制模塊跨接第一高壓端與第一低壓端之間，藉以偵測第一高壓端或第一低壓端上是否產(chǎn)生靜電放電電流。當(dāng)電源箝制模塊判斷靜電放電電流產(chǎn)生時，可即時提供適當(dāng)?shù)碾娏鱾鬏斅窂揭葬尫澎o電放電電流。換句話說，當(dāng)電源箝制模塊偵測到靜電放電電流時，所述靜電放電保護電路會導(dǎo)通內(nèi)部開關(guān)模塊中的一個功率半導(dǎo)體元件，而開放自高電壓隔離阱區(qū)的電源線至電位轉(zhuǎn)換電路的電流傳輸路徑，避免操作于一般電壓的電路受到破壞。
以上所述僅為本發(fā)明的實施例，其并非用以局限本發(fā)明的權(quán)利要求范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于超高壓晶片的靜電放電保護電路，耦接一電位轉(zhuǎn)換電路，并通過該電位轉(zhuǎn)換電路耦接一接地端，該靜電放電保護電路包括: 一電源箝制模塊，稱接于一第一高壓端與一第一低壓端之間，用以自該第一高壓端或該第一低壓端偵測一靜電放電電流，據(jù)以產(chǎn)生一控制信號；以及 至少一開關(guān)模塊，該開關(guān)模塊包括: 一第一電阻，耦接于該第一高壓端與該電位轉(zhuǎn)換電路之間；以及 一第一功率半導(dǎo)體元件，并聯(lián)耦接該第一電阻，受控于該控制信號以選擇性地導(dǎo)通一第一電流傳輸路徑，使得該第一高壓端通過該第一電流傳輸路徑電性連接至該電位轉(zhuǎn)換電路； 其中該第一低壓端與該接地端的電位差大于一第一電壓臨界值。
2.如權(quán)利要求1所述的靜電放電保護電路，其中該靜電放電保護電路與該電位轉(zhuǎn)換電路是經(jīng)由同一半導(dǎo)體工藝形成于同一超高壓晶片中。
3.如權(quán)利要求2所述的靜電放電保護電路，其中該超高壓晶片中還包括一柵極驅(qū)動器，且該柵極驅(qū)動器與該靜電放電保護電路位于同一高電壓隔離阱區(qū)中，且該柵極驅(qū)動器耦接于該第一高壓端與該第一低壓端之間。
4.如權(quán)利要求3所述的靜電放電保護電路，還包括: 至少一二極管，耦接于該第一高壓端與該第一低壓端之間，用以提供該第一低壓端至該第一高壓端的一第二電流傳輸路徑； 其中該柵極驅(qū)動器具有多個傳輸界面，該多個傳輸界面中至少一個傳輸界面耦接該第一高壓端，以及該多個傳輸界面中至少一個傳輸界面耦接該第一低壓端。
5.如權(quán)利要求4所述的靜電放電保護電路，其中該多個傳輸界面分別耦接一電器設(shè)備，該柵極驅(qū)動器通過該多個傳輸界面驅(qū)動該電器設(shè)備，且該電器設(shè)備操作于一工作電壓區(qū)間中，該第一電壓臨界值為該工作電壓區(qū)間的下限。
6.如權(quán)利要求1所述的靜電放電保護電路，其中該第一功率半導(dǎo)體元件的控制極耦接該電源箝制模塊以接收該控制信號，該第一功率半導(dǎo)體元件的第一電極耦接該第一高壓端，且該第一功率半導(dǎo)體元件的第二電極耦接該電位轉(zhuǎn)換電路。
7.如權(quán)利要求6所述的靜電放電保護電路，其中該第一功率半導(dǎo)體元件為功率金氧半晶體管、雙載子晶體管或硅控整流器。
8.如權(quán)利要求6所述的靜電放電保護電路，其中該電源箝制模塊至少包括一第二電阻與一第一電容，該第二電阻與該第一電容稱接于該第一高壓端與該第一低壓端之間，且該第二電阻通過一第一節(jié)點串聯(lián)耦接該第一電容，該電源箝制模塊偵測該第一節(jié)點上的電位變化量，據(jù)以產(chǎn)生該控制信號。
9.如權(quán)利要求1所述的靜電放電保護電路，還包括: 至少一第二功率半導(dǎo)體元件，該第二功率半導(dǎo)體元件的控制極耦接該第一低壓端，該第二功率半導(dǎo)體元件的第一電極耦接該第一高壓端，且該第二功率半導(dǎo)體元件的第二電極耦接該電位轉(zhuǎn)換電路。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種用于超高壓晶片的靜電放電保護電路。所述靜電放電保護電路包括電源箝制模塊與至少一個開關(guān)模塊。電源箝制模塊用以自第一高壓端或第一低壓端偵測靜電放電電流，據(jù)以產(chǎn)生控制信號。開關(guān)模塊包括第一電阻與第一功率半導(dǎo)體元件，第一電阻耦接于第一高壓端與電位轉(zhuǎn)換電路之間，第一功率半導(dǎo)體元件并聯(lián)耦接第一電阻，且第一功率半導(dǎo)體元件受控于控制信號使第一高壓端通過第一電流傳輸路徑電性連接至電位轉(zhuǎn)換電路的接地端，其中第一低壓端與接地端的電位差大于第一電壓臨界值。通過所述靜電放電保護電路，本發(fā)明可避免操作于一般電壓的電路受到破壞。
文檔編號H02H9/04GK103178510SQ20121000443
公開日2013年6月26日 申請日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者鄧志輝, 林欣逸, 任永星 申請人:盛群半導(dǎo)體股份有限公司