[发明专利]一种用于天线开关控制器的增强型ESD电源钳位电路

说明书

技术领域

本发明涉及ESD保护电路领域，尤其涉及一种用于天线开关控制器的增强型ESD电源钳位电路。

背景技术

多端口天线开关是射频（RF）前端的关键构件之一，用于在一个移动手机中集成多个标准。基于电荷泵的天线开关控制器已经越来越多地被使用，其可以通过硅芯片天线开关绝缘体（SOI）互补金属氧化物半导体（CMOS）技术，使得偏置栅极和开关体产生负电压以改善天线开关的性能。然而，在先进的SOI CMOS技术中，静电放电（ESD）保护已成为对集成的可靠性的主要关注点电路。较薄的栅极氧化层和较浅的扩散结深度极大的降低了集成电路的ESD稳定性，提高了ESD保护设计的难度。为了实现全芯片ESD保护，需要高效的电源钳位电路，以便在各种ESD压力事件下在VDD至VSS电源轨上提供放电路径。此外，为了避免使用附加的掩模和特殊器件，具有低电压器件的RC触发电源钳位电路的堆叠设计已被广泛使用。

具有低电压装置的RC触发功率钳的传统堆叠结构不仅具有小的放电能力，而且具有长的导通时间。因此，为了达到基本的性能，布局面积总是很大。

发明内容

针对现有技术中缺陷与不足的问题，本发明提出了一种用于天线开关控制器的增强型ESD电源钳位电路，在不增大电路拓扑结构尺寸的同时，具有更大的放电能力和更短的导通时间。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于天线开关控制器的增强型ESD电源钳位电路，采用2.5V器件的RC触发电源钳位电路位的三级堆叠配置，包括VDD和VSS电源轨，VDD和VSS电源轨之间依次并联有偏置电路、RC网络、驱动器、NMOS晶体管和二极管，所述偏置电路、RC网络和驱动器组成静电放电检测电路，所述RC网络中的底级RC网络串联电容C2，中级RC网络串联电容C1，高级RC网络由电阻R0和电容C0串联。

进一步的，所述驱动器中的底级驱动器Y2由中级和高级驱动器的输出Y1和Y0共同提供。

进一步的，所述NMOS晶体管的所有栅极驱动电压由VDD电源轨控制。

进一步的，所述增强型电源钳位电路采用芯片集成0.18μm SOI CMOS DP5T天线开关控制器与ESD电源钳位电路。

进一步的，所述芯片的总面积为0.66×0.66mm。

本发明具有如下有益效果：本发明为基于0.18μm SOI CMOS技术的DP5T天线开关控制器设计了增强型ESD电源钳位电路，具有较大的放电能力，并且比相同级别的传统结构拥有更快的响应速度；仅使用了2.5V器件，降低了晶片成本，同时能够与WCDMA标准高度兼容。

附图说明

图1为本发明电路拓扑结构示意图；

图2为传统ESD电源钳位电路拓扑结构示意图；

图3为本发明与传统ESD电源钳位电路模拟放电电流图；

图4为本发明与传统ESD电源钳位电路模拟上电电流图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图所示：一种用于天线开关控制器的增强型ESD电源钳位电路，采用2.5V器件的RC触发电源钳位电路位的三级堆叠配置，包括VDD电源线和VSS接地线，VDD电源线和VSS接地线之间依次并联有偏置电路、RC网络、驱动器、NMOS晶体管和二极管，所述偏置电路、RC网络和驱动器组成静电放电检测电路，所述RC网络中的底级RC网络串联电容C2，中级RC网络串联电容C1，高级RC网络由电阻R0和电容C0串联。

具体的，本发明采用具有2.5V器件的RC出发电源钳位电路位的三级堆叠配置，其中大尺寸NMOS晶体管M用来旁路导通ESD放电电流，偏置电路、电阻R、电容C、驱动器组成静电放电检测电路。在正常工作条件下，VDD电源轨上的电压上升得更慢，因此RC网络能够响应。偏置电路确定节点X0，X1和X2的电压，而节点Y0，Y1和Y2的电压分别保持在2VDD / 3，VDD / 3和0。因此，所有大尺寸NMOS晶体管都被关闭。当VSS接地的VDD电源线施加正的ESD压力时，RC网络无法检测到快速上电情况。电容器C0，C1和C2两端的电压不能随之立即增加，因此节点X0，X1和X2的电压仍然保持较低。无论驱动器中的Mp02，Mp12和Mp22的源极到漏极电压是否下降，节点Y0，Y1和Y2的电压都接近VDD，并且大尺寸NMOS晶体管被打开以从VDD至VSS放电，直到节点X0，X1和X2的电压达到偏置电压的电平。