[发明专利]用于静电放电保护的全摆幅正到负MOSFET电源钳位

说明书

本文公开了用于静电放电保护的全摆幅正到负MOSFET电源钳位。使用包括触发驱动的MOSFET器件的电源钳位电路来提供静电放电(ESD)保护。响应于检测到正ESD事件或负ESD事件而触发MOSFET器件。

技术领域

本发明涉及用于保护集成电路免于过电压并且特别是免于静电放电的设备。

背景技术

图1示出了用于关于正电压电源范围的静电放电(ESD)保护的传统电源钳位电路10p的电路图。电源钳位电路10p由耦合在集成电路的正电源电压线14p(POS_VDD)与集成电路的接地电源电压线16(GND)之间的开关电路12p形成。正电源电压线14p耦合到用于集成电路的正电源焊盘22p，并且接地电源电压线16耦合到用于集成电路的接地电源焊盘24。电源线14p和16可以是没有焊盘连接的内部节点。待保护的功能电路28也耦合在正电源电压线14p与接地电源电压线16之间。

开关电路12p具有耦合到正电源电压线14p的第一导电端子32p和耦合到接地电源电压线16的第二导电端子34p。开关电路12p的控制端子36p接收由触发电路40p生成的触发信号，触发电路40p分别感测电源线14p和16中的瞬态电压差(例如，上升时间检测)，并且响应于感测到的差值而确立触发信号。在一个实施例中，开关电路12p包括n沟道MOSFET器件，其中第一导电端子32p是漏极端子，第二导电端子34p是源极端子，并且控制端子36p是栅极端子。

触发电路40p包括ESD检测电路42p和触发信号调节电路44p。ESD检测电路42p由电阻电容式(RC)电路形成，RC电路包括与电容器52p串联连接在电源线14p和16之间的电阻器50p。电阻器50p的第一端子连接到电源线16，并且电阻器50p的第二端子连接到节点56p。电容器52p的第一板连接到节点56p，并且电容器52p的第二板连接到电源线14p。ESD检测电路42p进一步包括与电容器52p并联连接的二极管54p，其中阳极端子连接到节点56p，并且阴极端子连接到电源线14p。被配置作为电容器的n沟道MOSFET器件58p与电阻器50p并联连接，其中栅极端子连接到节点56p，并且源极和漏极端子都连接到电源线16。

触发信号调节电路44p包括分别彼此串联连接的第一反相器电路60p和第二反相器电路62p。反相器电路60p和62p由电源线14p和16供电，其中反相器电路60p的输入连接到节点56p，反相器电路60p的输出连接到反相器电路62p的输入，并且反相器电路62p的输出连接到开关电路12p的控制端子36p。

返回二极管70p连接在电源线14p和16之间，其中二极管70p的阳极端子连接到电源线16，并且二极管70p的阴极端子连接到电源线14p。

在一些实现中，可以省略触发信号调节电路44p，其中节点56p直接连接到开关电路12p的栅极端子。在其他实现中，触发信号调节电路可以由连接到反向RC检测器的单级反相器构成。该反向RC检测器可以如下连接，电阻器50p的第一端子可以连接到电源线14p，并且电阻器50p的第二端子可以连接到节点56p。电容器52p的第一板可以连接到节点56p，并且电容器52p的第二板可以连接到电源线16。在这种配置中，二极管54n和晶体管58n的连接取向类似地反转。单级反相器的输出可以连接到开关电路12p的栅极端子36p，并且单级反相器的输入可以连接到节点56p。

图2示出了用于关于负电压电源范围的静电放电(ESD)保护的传统电源钳位电路10n的电路图。电源钳位电路10n由耦合在集成电路的接地电源电压线16(GND)与集成电路的负电源电压线14n(NEG_VDD)之间的开关电路12n形成。负电源电压线14n耦合到用于集成电路的负电源焊盘22n，并且接地电源电压线16耦合到用于集成电路的接地电源焊盘24。电源线14n和16可以是没有焊盘连接的内部节点。待保护的功能电路28也耦合在负电源电压线14n与接地电源电压线16之间。