[发明专利]ESD自我保护及含该保护的LIN总线驱动器的DMOS半导体装置

说明书

相关专利申请案

本申请案主张由Philippe Deval、Marija Fernandez及Patrick Besseux在2013年1月30日申请的标题为“用于集成电路装置的ESD保护电路(ESD-Protection Circuit for Integrated Circuit Device)”的共同拥有的第61/758,590号美国临时专利申请案的优先权；且出于所有目的而以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及能够(例如)与局部互连网络(LIN)总线及类似物(例如，如用于汽车电子装置中)进行接口连接的集成电路装置内的静电放电保护电路，且更特定地说，本发明涉及在操纵、插入或从LIN总线及类似物移除时实现高静电放电(ESD)稳固性，及在对所述LIN总线及类似物操作时具有高电磁干扰(EMI)抗扰性。

背景技术

汽车电子装置日益增加的重要性给其带来了越来越大的挑战且需要低成本可靠电子系统及子系统(其需要与传感器及致动器进行接口连接的输入输出装置)。这些系统及子系统不隔离且必须彼此通信。

在历史上，已使用离散较小集成电路建立汽车电子装置。其依赖专属的专用有线通信方案(至少对于许多传感器系统而言)且将功率输出直接有线连接到致动器。此导致大型印刷电路板(PCB)、大型引擎控制单元(ECU)外壳大小及过多的布线束。布线会给其带来其它问题，这是因为布线消耗空间、增加重量及费用、经受运载工具的电磁噪声且可能难以进行故障排除及维护。

幸运的是，运载工具联网标准及混合信号半导体工艺的发展解决了这些问题且将新可能性引进到整个运载工具的分布智能系统。运载工具联网标准化的趋势包含控制器区域网络(CAN)及局部互连网络(LIN)架构的广泛采用。

这些网络标准在跨汽车系统的性能与成本最优化之间提供平衡。CAN对底盘、传动系及主体中枢通信提供高速网络，同时LIN响应对传感器及致动器子系统的降低成本且改善整个标准化的稳固性的简单网络的需求。CAN的广泛使用及LIN的可用性与可将较小型汽车系统所需的所有功能性一起带到用于更先进系统的单一集成电路(IC)或几个IC上的混合信号半导体工艺技术的发展相符合。

虽然LIN最初定位于运载工具的主体电子装置，但是其以新方式通过主体电子装置之外的许多实施方案证明其价值。在可用的汽车电子装置总线标准之中，LIN对通常专用于单一系统的大多数传感器及致动器的通信需求提供最佳解决方案。其可被视为子系统且通过LIN充分服务，其已经定义以履行运载工具中的子网角色。每秒20千比特(kbps)的最大LIN指定数据速率对大多数传感器及致动器是足够的。LIN是时间触发、主从网络，消除同时报告装置之中的仲裁需求。LIN是使用单一有线通信总线而实施，其减少布线及线束需求且因此帮助节省重量、空间及成本。

通过LIN协会具体地定义运载工具子网应用的低成本实施方案，LIN标准充分对准于现今混合信号半导体工艺的集成化能力。LIN协议实现明显成本减少，这是因为其相当简单且经由异步串行接口(UART/SCI)操作，且从节点自我同步且可使用芯片上RC振荡器而非晶体或陶瓷共振器。因此，硅实施方案是廉价的，使LIN非常适用于混合信号工艺技术(通常用于制造用于汽车子系统的信号调节及输出IC)。

LIN主节点通常是LIN子网到CAN网络的桥接节点，且每一运载工具通常将具有若干个LIN子网。主LIN节点具有较高的复杂性及控制，而从LIN节点通常较为简单，从而在单一IC子系统中实现其集成化。通过使用标准运载工具联网架构，可建立只需要三根电线(LIN、电池及接地)的富有特征及诊断系统。

出于可靠性及安全操作的明显原因，对于所有LIN模块需要针对ESD(静电放电)及EMI(电磁干扰)两者的非常高的抗扰性。此高ESD及EMI抗扰性特别应用于连接到外界(例如，电池接脚、LIN接脚等等)的LIN模块的电节点(接脚)。然而，CAN模块的接脚或暴露于ESD及EMI的任何其它接脚可需要类似保护。