CN107425514A - 一种用于天线开关控制器的增强型esd电源钳位电路 - Google Patents
一种用于天线开关控制器的增强型esd电源钳位电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107425514A CN107425514A CN201710727447.2A CN201710727447A CN107425514A CN 107425514 A CN107425514 A CN 107425514A CN 201710727447 A CN201710727447 A CN 201710727447A CN 107425514 A CN107425514 A CN 107425514A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- network
- power
- driver
- vdd
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
- H02H9/045—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage adapted to a particular application and not provided for elsewhere
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于天线开关控制器的增强型ESD电源钳位电路，属于ESD保护电路领域。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；本发明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。
Description
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。
增强型的拓扑结构中，底级驱动器由中级和高级驱动器的输出Y1和Y0共同提供，因此静电放电时，大尺寸NMOS晶体管的所有栅极驱动电压全由VDD控制，使其导通速度更快。
增强型的拓扑结构中，假设驱动器中的PMOS晶体管Mp02，Mp12和Mp22的源极到漏极电压等于VSDp。在增强的拓扑结构中，大尺寸NMOS晶体管M2和M1的栅极 - 源极电压分别提高到3（VDD / 3-VSDp）和2（VDD / 3-VSDp），而传统拓扑结构中的只有（VDD / 3-VSDp），也就是说同样NMOS尺寸时，增强型的导通电阻更小，放电能力更好或是同样的放电能力时，增强型拥有更小的尺寸。
增强型拓扑结构中，放电电流的平均值约为2.2A，而常规拓扑中的放电电流的平均值仅为0.83A，响应更快。
模拟上电图中（上升时间为1ms）,漏电电流为34nA。
本发明集成0.18μm SOI CMOS DP5T天线开关控制器与ESD电源钳位电路后，总芯片面积为0.66×0.66mm，ES功率钳位区域仅为90×250μm。
本发明天线开关的RF性能不受ESD电源钳位电路的影响。在1.0 GH时，表现了0.52dB的插入损耗和35 dB的隔离。在2.0GHz，测量插入损耗0.61dB，隔离为31dB。这些性能与WCDMA标准高度兼容。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (5)
1.一种用于天线开关控制器的增强型ESD电源钳位电路，其特征在于：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。
2.根据权利要求1所述的一种用于天线开关控制器的增强型ESD电源钳位电路，其特征在于：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。
3.根据权利要求1所述的一种用于天线开关控制器的增强型ESD电源钳位电路，其特征在于：所述NMOS晶体管的所有栅极驱动电压由VDD电源轨控制。
4.根据权利要求1所述的一种用于天线开关控制器的增强型ESD电源钳位电路，其特征在于：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。
5.根据权利要求4所述的一种用于天线开关控制器的增强型ESD电源钳位电路，其特征在于：所述芯片的总面积为0.66×0.66mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710727447.2A CN107425514A (zh) | 2017-08-23 | 2017-08-23 | 一种用于天线开关控制器的增强型esd电源钳位电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710727447.2A CN107425514A (zh) | 2017-08-23 | 2017-08-23 | 一种用于天线开关控制器的增强型esd电源钳位电路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107425514A true CN107425514A (zh) | 2017-12-01 |
Family
ID=60434984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710727447.2A Pending CN107425514A (zh) | 2017-08-23 | 2017-08-23 | 一种用于天线开关控制器的增强型esd电源钳位电路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107425514A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108987387A (zh) * | 2017-06-01 | 2018-12-11 | 立积电子股份有限公司 | 静电放电保护装置 |
| CN113629049A (zh) * | 2020-07-22 | 2021-11-09 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 静电放电器件及其操作方法 |
-
2017
- 2017-08-23 CN CN201710727447.2A patent/CN107425514A/zh active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108987387A (zh) * | 2017-06-01 | 2018-12-11 | 立积电子股份有限公司 | 静电放电保护装置 |
| CN108987387B (zh) * | 2017-06-01 | 2022-11-11 | 立积电子股份有限公司 | 静电放电保护装置 |
| CN113629049A (zh) * | 2020-07-22 | 2021-11-09 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 静电放电器件及其操作方法 |
| CN113629049B (zh) * | 2020-07-22 | 2024-03-22 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 静电放电器件及其操作方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104319275B (zh) | 静电放电保护电路 | |
| TWI283921B (en) | ESD protection unit having low voltage triggered BJT | |
| TWI240404B (en) | Separated power ESD protection circuit and integrated circuit using the same | |
| CN105655325A (zh) | 静电放电保护电路、结构及其制造方法 | |
| CN102263102B (zh) | 一种用于静电防护的反向二极管触发可控硅 | |
| US20130148243A1 (en) | Esd protecting circuit and semiconductor device including the same | |
| US20110133247A1 (en) | Zener-Triggered SCR-Based Electrostatic Discharge Protection Devices For CDM And HBM Stress Conditions | |
| CN103151350B (zh) | 集成电路电源轨抗静电保护的触发电路结构 | |
| CN101174622B (zh) | 接垫的静电放电保护装置与其方法及结构 | |
| CN108281420B (zh) | Esd器件结构 | |
| CN107425514A (zh) | 一种用于天线开关控制器的增强型esd电源钳位电路 | |
| CN113871382B (zh) | 一种优化esd防护性能的dcscr器件 | |
| CN103094278B (zh) | Pmos嵌入的低压触发用于esd保护的scr器件 | |
| CN102148241B (zh) | 一种耦合电容触发可控硅器件 | |
| WO2016017386A1 (ja) | 保護素子、保護回路及び半導体集積回路 | |
| US20070052032A1 (en) | Electrostatic discharge device with latch-up immunity | |
| CN102270658B (zh) | 一种低触发电压低寄生电容的可控硅结构 | |
| CN109273532B (zh) | 应用于高压电路防静电保护的无回滞效应硅控整流器 | |
| CN107579064A (zh) | 一种堆叠式静电放电保护电路 | |
| TWI469260B (zh) | 混合電晶體式功率選通切換電路及方法 | |
| CN207184049U (zh) | 一种用于天线开关控制器的增强型esd电源钳位电路 | |
| CN102938403B (zh) | 一种用于esd保护的低压触发scr器件 | |
| CN109216344B (zh) | 具低压基极触发静电电流放电电路的高压静电保护电路 | |
| CN102957138B (zh) | 静电放电保护电路 | |
| CN109979929B (zh) | 一种高压静电放电钳位保护元件及集成电路芯片 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |