[实用新型]允许快速上电的多重RC钳位ESD保护电路

说明书

本实用新型提供一种允许快速上电的多重RC钳位ESD保护电路，包括一级RC钳位单元、泄放晶体管、泄放晶体管控制通路以及二级RC钳位单元，一级RC钳位单元：用于在ESD事件发生时，通过泄放晶体管控制通路保持泄放晶体管开启；在快速上电时，通过泄放晶体管控制通路保持泄放晶体管关闭；二级RC钳位单元：在泄放晶体管开启时，延迟泄放晶体管的开启时间。解决了现有的静电释放ESD保护电路中，在需要快速上电时存在上电不成功或是烧坏系统的技术问题，本实用新型所提供的允许快速上电的RC钳位ESD保护电路，在ESD事件发生时，泄放晶体管MN0导通的时间大约为1030nS，能够满足ESD设计的要求。

技术领域

本实用新型属于集成电路领域，具体涉及一种允许快速上电的RC钳位ESD保护电路。

背景技术

芯片用于静电释放的ESD保护电路中的传统RC钳位电路(RC clamp device)，如下图1所示。NMOS管MN0尺寸很大，沟道宽度在1000～2000um。RC0模块由电阻R0和电容C0组成，由于ESD的放电时间持续1nS～1uS，所以RC0模块的RC常数通常设为1uS,即R0*C0＝1uS，通常R0＝500KΩ，C0＝2pF。反相器INV1由PMOS管MP1和NMOS管MN1组成。反相器INV2由PMOS管MP2和NMOS管MN2组成。反相器INV3由PMOS管MP3和NMOS管MN3组成。

芯片正常工作时，节点rc通过R0拉高到电平VCC，即节点rc出的电压V(rc)＝VCC，通过反相器INV1后，V(inv1out)＝0；通过反相器INV2后，V(inv2out)＝VCC；通过反相器INV3后，V(trig)＝0，所以NMOS管MN0的栅源电压为0V，NMOS管MN0于关闭状态。

在电源VCC对地线GND的正向静电释放ESD事件发生时，GND接地(0V)，VCC电压迅速增加。由于电容C0电容值比较大以及R0的阻值大，所以节点rc的电压随着VCC缓慢上升。当节点rc的电压V(rc)小于VCC/2时，反相器INV1输出高电平，即V(inv1out)＝VCC，V(inv2out)＝0，V(trig)＝VCC，从而把NMOS管MN0打开，静电释放ESD电荷从电源VCC通过NMOS管MN0导到GND。随着VCC通过R0不断地对C0充电，V(rc)不断地升高，当充电一段时间后(1uS左右)，V(rc)大于VCC/2时，反相器INV1输出为低电平，即V(inv1out)＝0，V(inv2out)＝VCC，V(trig)＝0，NMOS管MN0关闭。

这种传统的RC钳位ESD保护电路，在芯片快速上电的时候，有一个致命的缺陷：当VCC从0v上升到工作电压的时间的很短时，比如在100nS～1000nS时，由于R0和C0的影响，节点rc的电压V(rc)的上升速度比VCC的上升慢很多，这样会导致反相器INV1的输出V(inv1out)信号出现明显的正向脉冲，最后导致V(trig)产生明显的正向脉冲，然后导致NMOS管MN0导通，从而从电源VCC到地线GND会产生大电流，从而导致上电不成功，或系统被烧坏，如图2所示。

实用新型内容

为了解决现有的静电释放ESD保护电路中，在需要快速上电时存在上电不成功或是烧坏系统的技术问题，本实用新型提供一种允许快速上电的多重RC钳位ESD保护电路。

本实用新型的技术解决方案：

一种允许快速上电的多重RC钳位ESD保护电路，包括一级RC钳位单元、泄放晶体管以及泄放晶体管控制通路，其特殊之处在于：还包括二级RC钳位单元，

一级RC钳位单元：用于在ESD事件发生时，通过泄放晶体管控制通路保持泄放晶体管开启；在快速上电时，通过泄放晶体管控制通路保持泄放晶体管关闭；

二级RC钳位单元：在泄放晶体管开启时，延迟泄放晶体管的开启时间。