[发明专利]用于D类功率放大器的静电放电保护

说明书

背景

领域

本申请一般涉及功率放大器的操作和设计，并且尤其涉及用于功率放大器集成电路的静电放电保护的操作和设计。

背景

D类功率放大器(PA)集成电路(IC)能够被使用在设备中以驱动片外音频扬声器。通常，此类设备需要提供合乎工业标准(诸如，由国际电工委员会(IEC)所开发的标准)的静电放电(ESD)保护。一种此类标准(称为“IEC61000-4-2”)要求8KV接触和15KV空气放电的系统级保护。该标准要求系统在IEC ESD事件期间具有吸收接近于20安培的峰值电流的能力。与之形成对比的是，一种不那么严格的标准(称为“人体模型”(HBM))仅要求2KV(转换为1.3安培的峰值电流)的保护。HBM是用于组件级ESD测试的标准，而IEC 61000-4-2是用于系统级ESD测试的标准。在现实应用中使用的D类PA需要同时满足HBM和IEC标准二者。

在一个实现中，D类PA IC可以提供用以输出音频信号的两个接口管脚以及用以接收电压传感信号的两个接口管脚。由此，D类PA IC可以具有要求针对HBM和IEC放电事件二者的ESD保护的四个或更多个接口管脚。

通常，外部瞬变电压抑制(TVS)二极管被用来提供针对集成电路的ESD保护。然而，TVS二极管是昂贵的，并且取决于要求ESD保护的IC接口管脚的数量而可能导致过高的物料清单(BOM)成本。

相应地，会期望有简单和低成本的机制来为D类PA的接口管脚提供针对HBM和IEC放电事件的ESD保护。

附图简述

通过参照以下结合附图考虑的描述，本文中所描述的以上方面将变得更易于明了，在附图中：

图1示出了具有带有片上ESD保护的集成D类功率放大器的示例性实施例的设备；

图2示出了图1中所示的D类功率放大器的示例性详细视图；

图3示出了ESD保护电路的选定部分的详细示例性实施例；

图4示出了实现为BigFET(双极型绝缘栅场效应晶体管)并操作在MOS传导模式中的NMOS晶体管的示例性示图；

图5示出了解说图4中所示的NMOS晶体管在操作于MOS传导模式中时的电流-电压关系的示例性图表；以及

图6示出了具有集成ESD保护的D类功率放大器装置的示例性实施例。

详细描述

下面结合附图阐述的详细描述旨在作为对本发明的示例性实施例的描述，而非旨在代表可在其中实践本发明的仅有实施例。贯穿本描述使用的术语“示例性”意指“用作示例、实例或解说”，并且不应一定解释成优于或胜于其它示例性实施例。本详细描述包括具体细节以提供对本发明的示例性实施例的透彻理解。对于本领域技术人员将显而易见的是，没有这些具体细节也可实践本发明的示例性实施例。在一些实例中，公知的结构和设备以框图形式示出以免湮没本文中给出的示例性实施例的新颖性。

图1示出了具有带有片上ESD保护116的集成D类功率放大器102的示例性实施例的设备100；例如，设备100可以是便携式音频设备，诸如便携式电话机或者MP3播放器。集成D类PA 102具有用以输出音频信号以驱动片外扬声器104的接口管脚106和108。传感电路110被耦合到音频扬声器104以接收指示过载状况的传感信号并且向设备100处的其他实体输出对此过载状况的指示。传感信号也使用接口管脚112和114输入到PA 102。

片上ESD保护电路116操作以保护接口管脚106、108、112和114免受与HBM和IEC放电事件二者相关联的ESD的影响。例如，保护电路116操作以提供针对最高达8KV的接触事件和/或最高达15KV的空气放电事件的ESD保护。因为ESD保护电路116与D类PA 102集成，所以消除了对于片外ESD保护设备(诸如TVS二极管)的需要，藉此节省了成本。此外，ESD保护电路116被配置成以最小硅面积来处置大ESD事件，这又节省了成本。

图2示出了图1中所示的D类功率放大器102的示例性详细视图200。在一示例性实施例中，PA 102被设在集成电路上。该PA 102包括同样被集成在相同电路上的ESD保护电路116。ESD保护电路116包括骤回(SB)电源钳位电路202和触发电路204。ESD保护电路116被配置成向使用扬声器信号线224耦合到片外扬声器104的接口管脚(或焊盘)206和208提供ESD保护。PA 102也被配置成向使用传感线210接收传感输入的接口焊盘212和214提供ESD保护。