[发明专利]一种射频开关ESD系统

说明书

本发明公开了一种射频开关ESD系统，包括控制模块、滤波器、射频模块及ESD设计，本发明于所述射频模块的天线‑射频地增加正反双向RF ESD泄放通路，以降低射频开关器件ESD通路间开启电压差，缓解了ESD竞争，增强了ESD能力，本发明还通过在去耦合LPF两端增加钳位保护ESD泄放电路，以保护模拟及数字电路器件安全。

技术领域

本发明涉及射频开关电路技术领域，特别是涉及一种射频开关ESD(Electro-Static discharge，静电释放)系统。

背景技术

传统射频开关ESD系统中射频电路部分主要依靠射频支路达到ESD设计要求，如图1所示，开关支路KS1、KS2和KP1、KP2为射频开关系统的射频电路，用于射频信号的传输，同时兼做RF ESD电路以节省面积，通常并联开关支路KP1、KP2为7-14级(stacks)MOS开关层叠形成以满足功率要求，而串联开关支路KS1、KS2为12-14级(stacks)MOS开关层叠形成以满足功率要求，焊盘Pad1-Pad2为电源VDD接点，焊盘Pad3-Pad4为地GND接点，焊盘Pad5-Pad6为射频接点，焊盘Pad7为天线ANT接点，在电源VDD和地GND间接有ESD模块(ESD Block)。射频电路部分存在两个ESD泻放路径：途径焊盘Pad5、并联开关KP1和焊盘Pad3的主ESD路径(Main ESD Path)以及途径焊盘Pad5、串联开关KS1、KS2、并联开关KP2和焊盘Pad3的副ESD路径(Sub ESD Path)。

不同ESD通路层叠级数不一样，ESD开启电压存在4～6倍差异，如图2所示，横轴为ESD测试电压Vdut，纵轴为待测设备ESD漏电流Idut，最左侧曲线为主ESD路径(Main ESDPath)的ESD曲线，中间曲线为层叠数较少时的副ESD路径(Sub ESD Path)的ESD曲线，最右侧曲线为层叠数较多时的副ESD路径(Sub ESD Path)的ESD曲线，三条曲线的ESD开启电压(出现ESD漏电流)显著不同，副ESD路径(Sub ESD Path)的开启电压与主ESD路径(Main ESDPath)的开启电压存在4～6倍差异。

如图3所示，传统的射频开关系统由控制模块(Control Block)10、滤波器(LPF)20和射频模块(RF Block)30组成，控制模块(Control Block)10包含由带隙电路(BGR)、低压差稳压电路(LDO)、振荡器(OSC)、电荷泵(Charge Pump)等组成的模拟电路以及由移动产品接口(MIPI Control，Mobile Industry Processor Interface)、逻辑控制电路(LogicControl)、电平位移器(LEVEL SHIFT)等组成的数字电路，滤波器(LPF)20一般为RC低通滤波器，射频模块(RF Block)30包括多路射频开关支路。如图3虚线所示，为射频电路和模拟/数字电路间存在ESD事件时的一种泄放路径。射频电路与数字电路的具体ESD泄放路径如图4所示，栅极电阻Rg1-Rgn、栅极公共电阻Rgc、体区电阻Rb1-Rbn、体区公共电阻Rbc、漏源电阻Rds1-Rdsn以及射频开关管M1-Mn组成射频支路，电阻Rs、电容C1-C2组成滤波器LPF，右侧的pmos和nmos为数字电路的输出管。

当射频电路与模拟或数字电路间发生ESD事件时，极端条件下由于开关器件电容耦合及大的金属走线寄生电阻分压，在电路中间节点存在高电压击穿器件风险，需要增加ESD设计规避。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种射频开关ESD系统，采用协同设计，在天线-射频地添加正反双向RF ESD泄放通路，以降低射频开关器件ESD通路间开启电压差，缓解ESD竞争，增强ESD能力。

为达上述及其它目的，本发明提出一种射频开关ESD系统，包括控制模块、滤波器、射频模块及ESD设计，于所述射频模块的天线-射频地增加正反双向RF ESD泄放通路，以降低ESD通路间开启电压差。