CN103430448B - 电荷泵静电放电保护 - Google Patents

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Abstract

用于实现针对放大器和采用电荷泵的其它电路系统的静电放电（ESD）保护的技术。在示例性实施例中，响应于在电源电压节点和负输出电压节点之间检测到ESD事件，闭合将飞驰电容器第二节点耦合至负输出电压节点的Vneg开关。响应于在接地节点和负输出电压节点之间检测到ESD事件，闭合将接地节点耦合至飞驰电容器第二节点的接地开关。响应于在接地节点和负输出电压节点之间检测到ESD事件，还闭合Vneg开关。还公开了用于在耦合至电荷泵的功率放大器的输出端提供片上骤回钳位电路以进行针对如由IEC61000-4-2标准所定义的ESD事件的防护的其他技术。

Description

电荷泵静电放电保护
背景
领域
本公开涉及放电保护，并且尤其涉及针对放大器和其它采用电荷泵的电路系统的静电放电（ESD）保护。
背景
电荷泵通常在电子电路系统中被用于逐步升降给定的电压电源电平，和/或用于将该电源反相成反向电压电平以为负载供电。电荷泵可在例如G类放大器架构中得到应用，其中提供给放大器的电源电压可取决于输入信号要被放大的程度而变化。电荷泵也可被用于为除放大器以外的其它类型的负载供电。
为了保护电荷泵的端子免受静电放电（ESD）影响，诸如齐纳二极管和RC触发式功率钳位电路（powerclamp）之类的保护设备可被耦合在易受ESD影响的端子之间。此类保护设备可将ESD电流从电荷泵电路系统以及耦合至这些端子的其它电路系统分流开去，由此防止对此种电路系统的毁坏。电路可能需要抵抗的ESD等级的示例可如根据例如本领域已知的人体模型（HBM）、或者由国际电工委员会公布的IEC61000-4-2标准所描述。常规的ESD保护设备可采用片上（on-chip）或片外（off-chip）组件，其中片外组件通常比片上组件更贵。
在正常的电荷泵操作期间，电荷泵的一个或多个输出电源电压可取决于为该电荷泵所选择的增益模式而在低电平和高电平之间切换。电荷泵输出电源电压的此种增益切换可能会无意地致使耦合至这些电源电压的一个或多个钳位电路导通，从而不期望地导致发生通过这些钳位电路的电流泄漏。替换地，由负载从电荷泵汲取的电流可能会致使在电荷泵输出电源电压上呈现大波纹，这同样会促使发生通过这些钳位电路的电流泄漏。
将希望提供最优地与电荷泵操作兼容的ESD保护技术。还将希望提供用于将此类ESD保护技术集成在片上以降低其实现成本的技术。
附图简述
图1解说根据本公开的电荷泵应用的示例性实施例。
图2解说根据本公开的电荷泵内的内部开关的示例性实施例。
图2A解说参照图2描述的电荷泵的示例性实施例，其中开关S1-S6实现为多个MOS晶体管M1-M6。
图3A解说开关S1-S6在第一增益模式（或即增益=1/2）中在三个阶段上的示例性配置。
图3B解说这些开关在第二增益模式（或即增益=1）中在两个阶段上的配置。
图4解说针对参照图2描述的电荷泵的端子的静电放电（ESD）保护方案的示例性实施例。
图4A解说动态钳位电路的示例性实施例。
图5解说针对参照图2A描述的电荷泵的静电放电保护方案的示例性实施例。
图6解说用于生成驱动M4的电压D4’的M4控制模块525的示例性实施例。
图7解说用于实现以上参照图6描述的各功能的示例性电路系统。
图8解说用于生成驱动M5的电压D5’的M5控制模块515的示例性实施例。
图9解说用于实现以上参照图8描述的各功能的示例性电路系统。
图10解说用于提供IEC级保护的方案的示例性实施例。
图11解说第一和第二IEC钳位电路的示例性实施例。
图12解说根据本公开的方法的示例性实施例。
详细描述
以下参照附图更全面地描述了本公开的各个方面。然而，本公开可用许多不同的形式实施并且不应解释为被限定于本公开通篇所给出的任何特定结构或功能。确切而言，提供这些方面使得本公开将是透彻和完整的，并且其将向本领域技术人员完全传达本公开的范围。基于本文中的教导，本领域的技术人员应领会，本公开的范围旨在覆盖本文中所披露的本公开的任何方面，不论其是与本公开的任何其他方面相独立地还是组合地实现的。例如，可以使用本文所阐述的任何数目的方面来实现装置或实践方法。另外，本公开的范围旨在覆盖使用作为本文中所阐述的本公开的各种方面的补充或者与之不同的其他结构、功能性、或者结构及功能性来实践的此类装置或方法。应当理解，本文中所披露的本公开的任何方面可以由权利要求的一个或更多个元素来实施。
下面结合附图阐述的详细描述旨在作为对本发明的示例性方面的描述，而非旨在代表可在其中实践本发明的仅有示例性方面。贯穿本描述使用的术语“示例性”意指“用作示例、实例或解说”，并且不应当一定要解释成优于或胜过其他示例性方面。本详细描述包括具体细节以提供对本发明的示例性方面的透彻理解。对于本领域技术人员将显而易见的是，没有这些具体细节也可实践本发明的示例性方面。在一些实例中，公知的结构和器件以框图形式示出以免湮没本文中给出的示例性方面的新颖性。
图1解说根据本公开的电荷泵应用的示例性实施例。注意，图1所示的电荷泵应用仅是为解说目的而示出的，而不意图将本公开的范围限定于任何特定的电荷泵应用。
在图1中，向电荷泵120提供来自电源10的电源电压Vdd105a。在示例性实施例中，电源10可以是例如，也向其它电子模块供电的开关模式电源（SMPS）。通过在电荷泵120中配置（图1中未示出）多个开关以相继对飞驰电容器（flyingcapacitor）C飞驰125进行充电和放电，电荷泵120就从电压Vdd105a生成输出电压Vpos（V正）120a和Vneg（V负）120b。在示出的示例性实施例中，电荷泵增益（或即从Vdd电平到Vpos和Vneg电平的相对增益）由控制信号cp_增益110a控制。同样，决定了内部电荷泵开关被激活的频率的电荷泵开关切换频率由控制信号cp_fclk110b控制。控制信号cp_增益和cp_fclk可提供给控制内部电荷泵开关的断开和闭合的开关控制模块123。
如图1所示，可提供电容器Cpos（C正）161和Cneg（C负）162以存储由电荷泵提供的能量，以及分别保持电压电平Vpos120a和Vneg120b以向放大器20供电。功率放大器20放大节点20a处的输入电压以在节点20b处生成输出电压。
图2解说根据本公开的电荷泵内的内部开关的示例性实施例。注意，图2中所示的特定电荷泵仅是为解说目的而描述的，而不意图将本公开的范围限定于电荷泵中的开关的任何特定实现。本领域普通技术人员将领会，可以使用替换的开关数量和/或开关拓扑来实现本文参照图2描述的相同功能。构想了此类替换示例性实施例是落在本公开的范围之内的。
在图2中，飞驰电容器C飞驰125具有耦合至多个开关S1-S6的节点Clp、Cln。Clp和Cln在本文中也分别记为飞驰电容器第一和第二节点。开关S1-S6被配置为由图1所示的开关控制模块123在如下文中进一步描述的一系列操作阶段上断开和闭合，以生成输出电压Vpos120a和Vneg120b。具体地，在对应于增益=1/2的第一增益模式中，Vpos120a和Vneg120b可分别对应于Vdd/2和-Vdd/2，而在对应于增益=1的第二增益模式中，Vpos120a和Vneg120b可分别对应于Vdd和-Vdd。
注意，开关S4在本文中也可记为“接地开关”，而开关S5在本文中也可记为“Vneg开关”。
图2A解说参照图2描述的电荷泵的示例性实施例，其中开关S1-S6实现为多个MOS晶体管M1-M6。晶体管M1-M6的每一个由相应的驱动器201-206驱动，驱动器201-206可缓冲由例如开关控制模块123生成的控制电压“控制1-6”。将领会，在某些示例性实施例中，个体晶体管的大小及其驱动电路可关于彼此有所不同，这取决于由每个晶体管处置的期望电压和电流负载。
图3A解说开关S1-S6在第一增益模式（或即增益=1/2）中在三个阶段上的的示例性配置。如图3A所示，在阶段I期间，C飞驰的节点Clp和Cln分别被耦合至Vdd和Vpos节点。在阶段II期间，节点Clp和Cln分别被耦合至Vpos和GND节点。在阶段III期间，节点Clp和Cln分别被耦合至GND和Vneg节点。
从前述开关配置将领会，跨C飞驰的总电压在稳定状态（受未示出的负载模块汲取的电流所制约）中将趋近Vdd/2，因为阶段I和II有效地在阶段I和II期间将电源电压Vdd在Vpos和GND之间一分为二。在阶段III期间，C飞驰被反相，且Vneg趋近-Vdd/2。
图3B解说这些开关在第二增益模式（或即增益=1）中在两个阶段上的配置。如图3B所示，在阶段I期间，C飞驰的节点Clp被耦合至Vdd和Vpos两者，而C飞驰的节点Cln被耦合至GND。在此阶段，电源电压Vdd经由开关S1直接向C飞驰的节点Clp充电。Vdd也经由开关S1和S3的串联连接被耦合至正（pos）输出电压节点Vpos，由此对电容器Cpos161的端子之一充电（图3A中未示出）。在阶段I中，跨C飞驰的总电压趋近Vdd，且Vpos也趋近Vdd。
在阶段II期间，节点Clp和Cln分别被耦合至GND和Vneg节点。在此阶段，Cln经由S5被耦合至负（neg）输出电压节点Vneg，由此致使电压Vneg趋近-Vdd，并对电容器Cneg162的端子之一充电（图3B中未示出）。
本领域普通技术人员还将领会，在替换示例性实施例中，各阶段的顺序无需如图3A和3B所示，且可代之以被替换地安排。例如，所示的任何阶段可按顺序切换。此外，将领会，在电荷泵的不要求反相（负）电源电压的某些应用中，增益模式=1/2的阶段III可被省略。构想了此类替换示例性实施例是落在本公开的范围之内的。
图4解说针对参照图2描述的电荷泵的端子的静电放电（ESD）保护方案的示例性实施例。注意，图4的示例性ESD保护方案仅是为解说目的而示出，并且并不旨在限定本公开的范围。
在图4中，标记为400a-400f的节点分别对应于电耦合至Vdd、GND、Vpos、Vneg、Clp和Cln的各端子。在示例性实施例中，各节点的每一个可被耦合至将相应端子连接至片外引线的输出焊盘。如图4所示并在以下进一步描述的，多个钳位电路和反向偏置保护二极管被设置在各节点之间以在高电压积累在其中任何节点之间的情况下使电流分流。
例如，在图4中，钳位电路410被设置在Vdd400a和Vneg400d之间。动态钳位电路420被设置在Vdd400a和GND400b之间。动态钳位电路430被设置在GND400b和Vneg400d之间。在示例性实施例中，钳位电路410可以是针对比钳位电路420和430更高的电压来设计的，因为指望钳位电路410能支持节点Vdd和Vneg之间的电路中最高的电压差。
在示例性实施例中，动态钳位电路可表示例如RC触发式的非常大的场效应晶体管，或即“大FET”，诸如图4A所解说的。将领会，此类钳位电路可感测端子A和B之间的ESD事件，并起到在感测到此类ESD事件之际导通该钳位电路内的大FET的作用。注意，鉴于本文公开的原理，图4A中的钳位电路的操作对于本领域普通技术人员而言将是清楚的。还注意，图4A的动态钳位电路仅是为解说目的而示出的，而不意图将本公开的范围限定于钳位电路的任何特定实现。
图4还示出了设置在Vdd400a和Vpos400c之间的反向偏置二极管451、以及设置在Vpos400c和GND400b之间的反向偏置二极管452。二极管453和454类似地分别被设置在Vdd400a和Clp400e之间，以及Clp400e和GND400b之间。二极管455和456分别被设置在Vdd400a和Cln400f之间，以及Cln400f和Vneg400c之间。最后，二极管457被设置在Clp400e和Cln400f之间。
将领会，在电荷泵操作期间，当电荷泵增益被切换（例如，从增益=1/2切换至增益=1）时，由于期望电压电平从-Vdd/2迅速变为-Vdd，因此在耦合至Vneg的节点400d处可能出现相对大的瞬态电压。此种瞬态电压可能不期望地导致将Vneg400d耦合至GND400b的动态钳位电路430中有泄漏电流。因此提供用于在耦合至Vneg的节点400d处进行针对电荷泵操作期间预期的电压摆动作了最优化的ESD保护的技术将是有利的。
图5解说针对参照图2A描述的电荷泵的静电放电保护方案的示例性实施例。注意，图5的示例性实施例仅是为解说目的而示出的，并且并不旨在限定本公开的范围。类似地，除非另行注明，否则图4和图5中被相似地标记的元件可对应于执行类似功能的元件。
在图5中，第一ESD检测模块510被配置成检测节点Vdd400a和Vneg400d之间的静电放电事件。模块510生成指示符信号DetA，其值在检测到ESD事件的情况下为逻辑高，否则为逻辑低。此外，第二ESD检测模块520被配置成检测节点GND400b和Vneg400d之间的静电放电事件。模块520生成指示符信号DetB，其值在检测到ESD事件的情况下为逻辑高，否则为逻辑低。注意，在本说明书和权利要求书中，DetA和DetB的每一者取决于上下文或者表示信号，或者表示电压，且此种含义对于本领域普通技术人员将是清楚的。
在图5中，晶体管M4被耦合在节点GND400b和Cln400f之间。图5中示出的晶体管M4可与图2A中示出的开关晶体管M4相同，也记为接地开关。然而，代替驱动图2A中的晶体管M4的驱动电压D4的是，图5中的M4的驱动电压是相关电压D4'，其由M4控制模块525生成。模块525接受来自模块520的指示符信号DetB。
晶体管M5被耦合在节点Cln400f和Vneg400d之间。图5中示出的晶体管M5可与图2A中示出的开关晶体管M5相同，也记为Vneg开关。代替驱动图2A中的晶体管M5的驱动电压D5的是，图5中的M5的驱动电压可以是相关电压D5'，其可由M5控制模块515生成。模块515分别接受来自模块510和520的指示符信号DetA和DetB。
根据图5所示的ESD保护方案，当在GND400b和Cln400f之间发生ESD事件时，ESD电流从GND通过ESD检测模块520流向Vneg，并进一步从Vneg通过二极管456流向Cln。作为响应，ESD检测模块520将指示符信号DetB设置为高，且M4控制模块525相应地使用D4’来导通晶体管M4。M4的导通提供了从GND到Cln的导电路径，由此防止在这些节点之间聚集起过量的电压。
类似地，当在Cln400f和Vneg400d之间发生ESD事件时，电流从Cln通过二极管455流向Vdd，且从Vdd通过ESD检测模块510流向Vneg。作为响应，ESD检测模块510将指示符信号DetA设置为高，且M5控制模块515使用D5’来导通晶体管M5。这提供了从Cln到Vneg的导电路径。
此外，当在GND和Vneg之间发生ESD事件时，ESD检测模块520将指示符信号DetB设置为高。作为响应，M4控制模块525和M5控制模块515自动地分别经由D4’和D5’导通晶体管M4和M5两者。这提供了从GND400b经由M4和M5的串联连接到Vneg400d的导电路径。
图6解说用于生成驱动M4的电压D4’的M4控制模块525的示例性实施例。注意，图6的功能框仅是为解说目的而示出的，并且并不旨在限定本公开的范围。在替换示例性实施例中，将领会，任何功能框可被组合，和/或对于本领域普通技术人员而言清楚的额外逻辑元件可被按需引入。构想了此类替换示例性实施例是落在本公开的范围之内的。
在图6中，M4驱动器204设有禁用输入600a，其在激活之际可选择性地关断M4驱动器204的驱动能力。禁用输入600a被耦合至由ESD检测模块520生成的指示符信号DetB。指示符信号DetB还被提供给栅极上拉模块610。栅极上拉模块610被配置成响应于DetB为高将M4的栅极拉高，由此导通晶体管M4。当DetB为低时，栅极上拉模块610可对M4的栅极呈现高阻抗。
图7解说用于实现以上参照图6描述的各功能的示例性电路系统。注意，该示例性电路系统仅是为解说目的而示出的，而不意图将本公开的范围限定于所描述的这些框的任何特定实现。
在图7中，示例性ESD检测模块520.1包括了在支持电压DetB的节点处耦合至电阻器712的电容器710。在示例性实施例中，电容器710可例如为5pF，且电阻器712可为例如200kΩ。将领会，这些值可被选择成为模块520.1设置特定的RC时间常数，例如，1微秒。在示例性实施例中，电容器710可为片上MOS电容器。将领会，在没有从GND到Vneg的电流时，电压DetB将保持接近于Vneg，而从GND到Vneg的电流浪涌将致使电压DetB走高。
在图7中，电压DetB还被耦合至包括晶体管722、724的反相器720。反相器720的输出被耦合至示例性栅极上拉模块610.1。模块610.1包括PMOS晶体管730和二极管732。将领会，当晶体管730截止时，则模块610.1有效地在M4的栅极和GND之间形成开路。然而，当晶体管730被反相器720的输出所导通时，二极管732将M4的栅极电耦合到GND，由此导通M4。
图7中还示出了包括晶体管740、742、744、746的示例性M4驱动器204.1，其操作可由可选择性地使晶体管746截止的下拉晶体管750来禁用。
图8解说用于生成驱动M5的电压D5’的M5控制模块515的示例性实施例。如本文较早针对模块515描述的，将领会，图8中的功能框仅是为解说目的而示出的，并且并不旨在限定本公开的范围。在替换示例性实施例中，将领会，任何功能框可被组合，和/或可按需引入额外的逻辑元件。构想了此类替换示例性实施例是落在本公开的范围之内的。
在图8中，M5驱动器205设有禁用输入800a，其在激活之际可选择性地关断M5驱动器205的驱动能力。禁用输入800a被耦合至由ESD检测模块510生成的指示符信号DetA以及由ESD检测模块520生成的指示符信号DetB两者。信号DetA和DetB还被提供给栅极上拉模块810。栅极上拉模块810被配置成响应于或DetA或DetB为高将M5的栅极拉高，由此导通晶体管M5。当DetA和DetB均为低时，栅极上拉模块810可对M5的栅极呈现高阻抗。
图9解说用于实现以上参照图8描述的各功能的示例性电路系统。注意，示例性电路系统仅是为解说目的而示出的，而不意图将本公开的范围限定于所描述的这些框的任何特定实现。
在图9中，示例性ESD检测模块510.1包括了在支持电压DetA的节点处耦合至电阻器912的电容器910。在示例性实施例中，电容器910可为例如5pF，且电阻器912可为例如200kΩ。将领会，在没有从Vdd到Vneg的电流时，电压DetA将保持接近于Vneg，而从Vdd到Vneg的电流浪涌将致使电压DetA走高。在图9中，电压DetA还被耦合至包括晶体管922、924的反相器920。反相器920的输出被耦合至示例性栅极上拉模块810.1。模块810.1包括PMOS晶体管930和二极管932。将领会，当晶体管930截止时，则模块810.1有效地在M5的栅极和Cln之间形成开路。然而，当晶体管930被反相器920的输出所导通时，二极管932将M5的栅极电耦合到Cln。
图9中还示出了包括晶体管940、942、944、946的示例性M5驱动器205.1，其操作可由可选择性使晶体管946截止的下拉晶体管950来禁用。
在本公开的另一方面，描述了用于向功率放大器提供片上IEC级保护的技术。根据国际电工委员会（IEC）61000-4-2ESD保护，本文描述的电荷泵和功率放大器电路系统可被设计成抵抗例如在功率放大器输出焊盘处关于GND高达30安培的放电电流。图10解说用于提供此种IEC级保护的方案的示例性实施例。在图10中，某些元件类似于以上较早前描述的元件地被标记。在此类实例中，将领会，类似地标记的元件可执行类似功能，除非另外注明。
在图10中，电荷泵区段1000A与功率放大器区段1000B接口。在示例性实施例中，电荷泵区段1000A和功率放大器区段1000B两者可设置在单个芯片上。连同M4-M5钳位电路1010一起提供了二极管451、452和钳位电路410、420，以提供针对电荷泵1000A的ESD保护特征，如上文先前描述的。在示例性实施例中，M4-M5钳位电路1010可实现参照图5-9描述的ESD保护技术。
在功率放大器区段1000B中，功率放大器20.1被配置来放大节点20.1a处的输入电压，以在节点20.1b处生成输出电压。电荷泵输出电压Vpos和Vneg分别通过晶体管1082和1084来提供以驱动功率放大器输出20.1b。注意，动态钳位电路1070还可设在Vdd和GND之间。
在图10中，提供第一IEC钳位电路1090以将输出节点20.1b钳位至Vpos，且提供第二IEC钳位电路1092以将输出节点20.1b钳位至GND。在示例性实施例中，IEC钳位电路1090、1092的每一者可为片上骤回（snapback）钳位电路，例如，实现为接地栅极NMOS（GGNMOS）晶体管。将领会，提供第一IEC钳位电路1090可有利地将跨PMOS晶体管1082的漏极-源极电压减小至小于保持电压（例如10V），由此防止PMOS晶体管1082进入骤回状态。在示例性实施例中，不必为PMOS晶体管1082提供漏极镇流或自对准多晶硅化阻断（salicideblock），而NMOS晶体管1084可纳入最小限度的漏极镇流，例如0.43微米。
将领会，当涉及大的正电压的ESD事件出现在输出节点20.1b处时，第二IEC钳位电路1092通过二极管531将ESD电流从输出节点20.1b分流至GND。当涉及大的负电压的ESD事件出现在输出节点20.1b上时，通过二极管452和第一IEC钳位电路1090将ESD电流从GND分流至输出节点20.1b。此外，也出现并行导电路径以通过M4-M5钳位电路1010和第二IEC钳位电路1092中出现的反相二极管将ESD电流从GND分流至输出节点20.1b。
图11解说第一和第二IEC钳位电路1090和1092的示例性实施例。在图11中，第一钳位电路1090.1是本领域已知的基板触发式骤回钳位电路。如图11所示，NMOS1132的基板连接至Vneg。在负IEC事件期间，当输出20.1b处的焊盘电压变为负时，则NMOS1132的体二极管导通，由此向NMOS1132的基板注入电流，并导通NMOS内出现的寄生BJT。第二钳位电路1092.1是栅极拉挽骤回钳位电路。NMOS上的栅极拉挽将起到降低NMOS1144的漏极-基板二极管的雪崩击穿阈值的作用。这有助于该设备在该设备的保持电压进入骤回模式（例如，导通NMOS1144内的寄生BJT）。如果没有应用栅极拉挽，则该设备将在该设备的触发电压进入骤回，触发电压比保持电压要高得多。例如，对NMOS设备而言，保持电压可为5V，且触发电压可为8V。图12解说根据本公开的方法1200的示例性实施例。注意，图12的方法仅是为解说目的而示出的，而不意图将本公开的范围限定于所示的任何特定方法。
在图12中，在框1210，多个开关被配置成相继将飞驰电容器的第一和第二节点与多个节点电耦合以及解耦。这多个节点可包括电源电压节点、正输出电压节点、负输出电压节点、以及接地节点。在示例性实施例中，这多个开关包括将飞驰电容器的第二节点耦合至负输出电压节点的Vneg开关。
在框1220，检测到电源电压节点和负输出电压节点之间的ESD事件。
在框1230，Vneg开关被配置成响应于检测到在电源电压节点和负输出电压节点之间的ESD事件，将飞驰电容器第二节点电耦合至负输出电压节点。
在框1240，还检测到接地节点和负输出电压节点之间的ESD事件。
在框1250，接地开关被配置成响应于检测到在接地节点和负输出电压节点之间的ESD事件，将接地节点电耦合至飞驰电容器第二节点。
在本说明书并且在权利要求书中，将理解，当一元件被称为“连接至”或“耦合至”另一元件时，该元件可以直接连接或耦合至该另一元件或者可以存在居间元件。相反，当一元件被称为“直接连接至”或“直接耦合至”另一元件时，不存在居间元件。此外，当元件被称为“电耦合”到另一元件时，其指示在此类元件之间呈现低电阻路径，而当元件被称为仅是“耦合”到另一元件时，在此类元件之间可能有也可能没有低电阻路径。
本领域技术人员将可理解，信息和信号可使用各种不同技术和技艺中的任何技术和技艺来表示。例如，以上描述通篇引述的数据、指令、命令、信息、信号、位（比特）、码元、和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光学粒子、或其任何组合来表示。
本领域技术人员将可进一步领会，结合本文中公开的示例性方面描述的各种解说性逻辑框、模块、电路、和算法步骤可被实现为电子硬件、计算机软件、或两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员可针对每种特定应用以不同方式来实现所描述的功能性，但此类实现决策不应被解读为致使脱离本发明的示例性方面的范围。
结合本文中公开的示例性方面描述的各种解说性逻辑框、模块、以及电路可用通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或其他可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文中描述的功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其它此类配置。
结合本文中所公开的示例性方面所描述的方法或算法的步骤可以直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中实施。软件模块可驻留在随机存取存储器（RAM）、闪存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦式可编程ROM（EEPROM）、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质被耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读和写信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。
在一个或多个示例性方面中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现，则各功能可以作为一条或多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储或其他磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的期望程序代码且能被计算机访问的任何其他介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线（DSL）、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘和碟包括压缩碟（CD）、激光碟、光碟、数字多用碟（DVD）、软盘和蓝光碟，其中盘（disk）常常磁性地再现数据而碟（disc）用激光光学地再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。
提供了以上对所公开的示例性方面的描述是为了使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本发明。对这些示例性方面的各种修改对于本领域技术人员而言将是显而易见的，并且本文中定义的普适原理可被应用于其他示例性方面而不会脱离本发明的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中示出的示例性方面，而是应被授予与本文中公开的原理和新颖性特征一致的最广义的范围。

Claims (24)

1.一种用于电荷泵静电放电保护的装置，包括：
多个开关，配置成相继将飞驰电容器的第一和第二节点与包括电源电压节点、正输出电压节点、负输出电压节点、以及接地节点的多个节点电耦合以及解耦，其中所述多个开关包括将所述飞驰电容器的所述第二节点耦合至负输出电压节点的Vneg开关；以及
第一ESD检测模块，配置成在电源电压节点和负输出电压节点之间检测ESD事件，所述Vneg开关配置成响应于由所述第一ESD检测模块检测到的ESD事件，将所述飞驰电容器第二节点电耦合至所述负输出电压节点。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个开关还包括将所述接地节点耦合至所述飞驰电容器第二节点的接地开关，所述装置还包括：
第二ESD检测模块，配置成在接地节点和所述负输出电压节点之间检测ESD事件，所述接地开关还配置成响应于由所述第二ESD检测模块检测到的ESD事件，将所述接地节点电耦合至所述飞驰电容器第二节点。
3.如权利要求1所述的装置，还包括从所述负输出电压节点向所述飞驰电容器第二节点正向偏置的二极管。
4.如权利要求2所述的装置，所述Vneg开关还配置成响应于由所述第二ESD检测模块检测到的ESD事件，将所述飞驰电容器第二节点电耦合至所述负输出电压节点。
5.如权利要求4所述的装置，还包括从所述飞驰电容器第二节点向所述电源电压节点正向偏置的二极管。
6.如权利要求2所述的装置，所述Vneg开关包括NMOS晶体管，所述装置还包括驱动电路，所述驱动电路用于在正常电荷泵操作期间驱动所述NMOS晶体管，所述驱动电路配置成响应于由所述第一ESD检测模块检测到的所述ESD事件被禁用，所述装置还包括第一栅极上拉模块，所述第一栅极上拉模块配置成响应于由所述第一ESD检测模块检测到的所述ESD事件上拉所述Vneg开关的所述NMOS晶体管的栅极。
7.如权利要求6所述的装置，所述驱动电路配置成响应于由所述第二ESD检测模块检测到的所述ESD事件被禁用，所述第一栅极上拉模块还配置成响应于由所述第二ESD检测模块检测到的所述ESD事件上拉所述Vneg开关的所述NMOS晶体管的所述栅极。
8.如权利要求1所述的装置，所述第一ESD检测模块包括：
电容器，将所述电源电压节点耦合至第一ESD检测电压节点；以及
电阻器，将所述第一ESD检测电压节点耦合至所述负输出电压节点。
9.如权利要求6所述的装置，所述第一ESD检测模块包括：
电容器，将所述电源电压节点耦合至第一ESD检测电压节点；以及
电阻器，耦合所述第一ESD检测电压节点和所述负输出电压节点；所述第一栅极上拉模块包括：
PMOS晶体管，包括耦合至所述飞驰电容器第二节点的源极；以及
二极管，将所述PMOS晶体管的漏极耦合至所述Vneg开关的所述NMOS晶体管的所述栅极，所述二极管从所述PMOS晶体管的所述漏极向所述NMOS晶体管的所述栅极正向偏置；所述装置还包括：
反相器，将所述第一ESD检测电压节点耦合至所述第一栅极上拉模块的所述PMOS晶体管的所述栅极。
10.如权利要求2所述的装置，所述接地开关包括NMOS晶体管，所述装置还包括驱动电路，所述驱动电路用于在正常电荷泵操作期间驱动所述NMOS晶体管，所述驱动电路配置成响应于由所述第二ESD检测模块检测到的所述ESD事件被禁用，所述装置还包括第二栅极上拉模块，所述第二栅极上拉模块配置成响应于由所述第二ESD检测模块检测到的所述ESD事件上拉所述接地开关的所述NMOS晶体管的所述栅极。
11.如权利要求2所述的装置，所述第二ESD检测模块包括：
电容器，将所述接地节点耦合至第二ESD检测电压节点；以及
电阻器，将所述第二ESD检测电压节点耦合至所述负输出电压节点。
12.如权利要求10所述的装置，所述第二ESD检测模块包括：
电容器，将所述接地节点耦合至第二ESD检测电压节点；以及
电阻器，将所述第二ESD检测电压节点耦合至所述负输出电压节点；所述第二栅极上拉模块包括：
PMOS晶体管，包括耦合至所述飞驰电容器第二节点的源极；以及
二极管，将所述PMOS晶体管的漏极耦合至所述接地开关的所述NMOS晶体管的所述栅极，所述二极管从所述PMOS晶体管的所述漏极向所述NMOS晶体管的所述栅极正向偏置；所述装置还包括：
反相器，将所述第二ESD检测电压节点耦合至所述第二栅极上拉模块的所述PMOS晶体管的所述栅极。
13.如权利要求9所述的装置，所述接地开关包括NMOS晶体管，所述装置还包括驱动电路，所述驱动电路用于在正常电荷泵操作期间驱动所述NMOS晶体管，所述驱动电路配置成响应于由所述第二ESD检测模块检测到的所述ESD事件被禁用，所述装置还包括第二栅极上拉模块，所述第二栅极上拉模块配置成响应于由所述第二ESD检测模块检测到的所述ESD事件上拉所述接地开关的所述NMOS晶体管的所述栅极；所述第二ESD检测模块包括：
电容器，将所述接地节点耦合至第二ESD检测电压节点；以及
电阻器，将所述第二ESD检测电压节点耦合至所述负输出电压节点；所述第二栅极上拉模块包括：
PMOS晶体管，包括耦合至所述飞驰电容器第二节点的源极；以及
二极管，将所述PMOS晶体管的漏极耦合至所述接地开关的所述NMOS晶体管的所述栅极，所述二极管从所述PMOS晶体管的所述漏极向所述NMOS晶体管的所述栅极正向偏置；所述装置还包括：
反相器，将所述第二ESD检测电压节点耦合至所述第二栅极上拉模块的所述PMOS晶体管的所述栅极。
14.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
功率放大器，耦合至正输出电压节点和所述负输出电压节点，所述功率放大器包括输出节点；以及
第一片上骤回钳位电路，将所述功率放大器输出节点耦合至所述正输出电压节点。
15.如权利要求14所述的装置，所述第一片上骤回钳位电路包括基板触发式的骤回钳位电路。
16.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
功率放大器，耦合至正输出电压节点和负输出电压节点，所述功率放大器包括输出节点；以及
第二片上骤回钳位电路，将所述功率放大器输出节点耦合至所述负输出电压节点。
17.如权利要求16所述的装置，所述第二片上骤回钳位电路包括栅极拉挽骤回钳位电路。
18.一种用于电荷泵静电放电保护的方法，包括：
配置多个开关以相继将飞驰电容器的第一和第二节点与包括电源电压节点、正输出电压节点、负输出电压节点、以及接地节点的多个节点电耦合以及解耦，其中所述多个开关包括将所述飞驰电容器的所述第二节点耦合至负输出电压节点的Vneg开关；以及
在电源电压节点和所述负输出电压节点之间检测ESD事件；以及
配置所述Vneg开关以响应于检测到所述ESD事件将所述飞驰电容器第二节点电耦合至所述负输出电压节点。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述多个开关还包括将接地节点耦合至所述飞驰电容器第二节点的接地开关，所述方法还包括：
在所述接地节点和所述负输出电压节点之间检测ESD事件；以及
配置所述接地开关以响应于在所述接地节点和所述负输出电压节点之间检测到所述ESD事件，将所述接地节点电耦合至所述飞驰电容器第二节点。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，还包括：
配置所述Vneg开关以响应于在所述电源电压节点和所述负输出电压节点之间检测到所述ESD事件，将所述飞驰电容器第二节点电耦合至所述负输出电压节点。
21.如权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括：
使用功率放大器放大输入电压以在输出节点生成输出电压，所述功率放大器耦合至正输出电压节点和所述负输出电压节点；以及
使用第一片上骤回钳位电路将所述功率放大器输出节点耦合至所述正输出电压节点，所述第一片上骤回钳位电路包括基板触发式的骤回钳位电路。
22.如权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括：
使用功率放大器放大输入电压以在输出节点生成输出电压，所述功率放大器耦合至正输出电压节点和所述负输出电压节点；以及
使用第二片上骤回钳位电路将所述功率放大器输出节点耦合至所述负输出电压节点，所述第二片上骤回钳位电路包括栅极拉挽骤回钳位电路。
23.一种用于电荷泵静电放电保护的设备，包括：
多个开关，配置成相继将飞驰电容器的第一和第二节点与包括电源电压节点、正输出电压节点、负输出电压节点、以及接地节点的多个节点电耦合以及解耦，其中所述多个开关包括将所述飞驰电容器的所述第二节点耦合至负输出电压节点的Vneg开关；以及
用于配置所述Vneg开关以响应于在电源电压节点和所述负输出电压节点之间检测到ESD事件，将所述飞驰电容器第二节点电耦合至所述负输出电压节点的装置。
24.如权利要求23所述的设备，其特征在于，所述多个开关还包括将接地节点耦合至所述飞驰电容器第二节点的接地开关，所述设备还包括：
用于配置所述接地开关以响应于在所述接地节点和所述负输出电压节点之间检测到ESD事件，将所述接地节点电耦合至所述飞驰电容器第二节点的装置。
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