[发明专利]可调电压隔离地对地ESD钳位电路

说明书

背景

典型地，电源管理部件至少有两个功率域：模拟域和电源域。模拟域通常没有噪声，而电源域，按照定义，会从开关晶体管(感应瞬变过程)得到很多噪声。

对诸如电源管理部件等集成电路(IC)进行适当的静电泄放(ESD)保护，需要在每一个管脚组合之间的确定的电流路径。当需要将有噪声的开关电源域与无噪声的模拟域分开时，这种需求为电路设计的前景提出了问题。输入可能为不同电位(即5V和12V)使两个功率域连接困难。

由于所有的接地端都是0伏，最简单的解决办法是在两个接地端之间放置反向并行二极管，从而将上述两个域连接在一起。这样将这些接地端通过二极管压降和二极管电容隔开。由于瞬变现象的原因，电源域的开关噪声可能超过3伏，一个二极管压降为0.7V，不能提供足够的隔离，所以需要额外的二极管。但是，随着每个增加的二极管，使得ESD的串联电阻会相应增加。如果电阻保持不变，对于N个二极管串联来说，二极管必须为Nx个。为了通过反向并行二极管方案得到3伏隔离电压，需要大约5或6个二极管串联。这样会使ESD保护结构过大，使得其无法适用于很多应用。

另一个可能的保护方案是在上述两个功率域之间提供交叉耦合的钳位电路。这种方案已经在应用并且的确提供了良好的地对地的隔离，但是实际上这种方案需要钳位电路加倍才能得到理想的保护。对于有着很多功率域的电路来说，由于无噪声的功率域必须与每个有噪声的域连接，所以这种方案会费用过高。这种方案的另一个缺点是有噪声的域中的噪声会错误地触发该交叉耦合所需的ESD钳位电路，造成电过应力事件，损坏讨论的电路。

由于上述原因，以及对于本领域技术人员通过阅读理解本发明中的详细描述而显而易见得到的下述其它原因，需要一种有效、高效且使用相对较小器件封装的ESD钳位电路。

发明内容

通过本发明的实施方式可解决当前系统的上述问题，其可以通过阅读学习下面的说明书理解。下面的概述只是进行示例性的说明，而不作为本发明的限制。这只是为读者理解本发明的某些观点提供帮助。

在一实施方式中，提供了一种可调电压隔离地对地ESD钳位电路。该钳位电路包括一双向可控硅整流器(SCR)和多个触发元件。该SCR耦合在第一和第二接地端之间。该触发元件也耦合在第一和第二接地端之间。此外，该触发元件配置成当该第一和第二接地端之间达到一期望的电压时提供一触发电流给该双向可控硅整流器。

附图简述

当根据详细描述和下面的附图讨论本发明，会更容易理解本发明以及本发明进一步的有益效果和用途，其中：

图1是本发明一实施方式的ESD钳位电路示意图；

图2A是本发明一实施方式的双向SCR的剖面示意图；

图2B是本发明一实施方式的图2A中该双向SCR钳位电路与触发元件连接的剖面图；

图3是本发明另一个实施方式的具有内置稳压二极管的低电压双向SCR示意图；

图4是图3示意图中的ESD钳位电路的剖面图；

图5是显示本发明一地对地的保护的实施方式的传输线脉冲图；以及

图6为本发明一实施方式的开关功率调节器。

根据惯例，各种描述的特性元件并没有按比例绘制，而是绘制用于强调本发明相关特性。在图中和文中，相同的参考符号表示相同的元件。

详细描述

以下将参照附图展开说明，所述附图为说明书的一部分，并在其中示出了本发明可实施的特定实施方式。这些实施方式会详细进行描述，使本领域技术人员可实施本发明，但应了解，可使用其他实施方式并对其进行逻辑性、机械性和电性变更而不背离本发明的精神和范围。因此，下面的详细说明不能局限地看待，本发明的范围仅由权利要求及等效范围定义。

本发明的实施方式接地端之间提供了一单一元件，其在电路工作时提供了一高的可调的隔离电压，以及在ESD瞬变事件下提供一低电阻/低压路径。在可调电压隔离地对地ESD钳位电路的实施方式中，这是通过将双向可控硅整流器(triac或SCR)与连接在功率域(或接地端)之间的适当的触发元件集成到该钳位电路中而实现的。实施方式中的ESD钳位电路为可调，用于触发SCR。触发元件的两个例子包括串联的多个二极管的堆叠，以及稳压二极管，此处稳压二极管的击穿受控。