CN110474312A - 一种电源钳位电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电源钳位电路，包括反相电路模块、电容、泄放场效应管和调节电阻模块，通过设置用于接收并根据所述反相电路模块的反馈信号而改变检测延时时长和泄放时长的调节电阻模块，可以根据反相电路模块的反馈信号，分别在ESD检测时和ESD泄放时改变自身的电阻值，既能合理地设置ESD检测延时的时长，又能提高ESD的泄放时长，在保证ESD检测的准确性的同时保证ESD防护效果；并且，在ESD检测时和ESD泄放时共用同一个电容，有利于节省电路所占用的面积。

Description

一种电源钳位电路
技术领域
本发明涉及电路技术领域，尤其是一种电源钳位电路。
背景技术
静电在人们的日常生活中无处不在，任何两个不同材料的物体摩擦，都有可能产生静电。当电子元器件在制造、生产、组装、测试、存放、搬运等过成中，静电会积累在人体、仪器、存放设备等之中，甚至在电子器件本身也会积累电荷。当静电源与其它物体接触时，存在着电荷流动，将产生潜在的破坏性电压、电流以及电磁场，严重时可以将其中的物体击毁，这就是静电放电ESD。
随着集成电路技术和工艺水平的不断发展，芯片上的晶体管以及器件尺寸越做越小，芯片的集成度越来越高，这些对芯片ESD保护提出了更高的要求，而电源钳位电路在ESD防护电路中扮演着至关重要的角色。现有的电源钳位电路，一般采用泄放场效应管对静电进行泄放，采用RC电路进行延时，为了区分正常上电和ESD，保证ESD检测的准确性，一般检测延时设置为几百纳秒，此时RC的值不会太大，而泄放时长与RC的值有关，这种情况下，如果保证了ESD检测的准确性，则会降低了泄放时长，大大地限制了电源钳位电路的ESD防护能力。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种电源钳位电路，既能够保证ESD检测的准确性，也能够提高泄放时长，保证ESD防护效果。
本发明解决其问题所采用的技术方案是：
第一方面，本发明实施例提出了一种电源钳位电路，包括反相电路模块、电容、泄放场效应管和用于接收并根据所述反相电路模块的反馈信号而改变改变检测延时时长和泄放时长的调节电阻模块，所述电容连接所述泄放场效应管的源极，所述反相电路模块的输出端连接所述泄放场效应管的栅极，所述泄放场效应管的源极接地，所述泄放场效应管的漏极与电源连接，所述调节电阻模块分别连接所述泄放场效应管的栅极、所述泄放场效应管的漏极和所述反相电路模块的输入端。
上述电源钳位电路至少具有以下有益效果：通过设置用于接收所述反相电路模块的反馈信号而改变自身的电阻值的调节电阻模块，可以根据反相电路模块的反馈信号，既能合理地设置ESD检测延时的时长，又能提高ESD的泄放时长，在保证ESD检测的准确性的同时保证ESD防护效果；并且，在ESD检测时和ESD泄放时共用同一个电容，有利于节省电路所占用的面积。
进一步，所述调节电阻模块包括第一电阻、第二电阻和调节场效应管，所述第一电阻和第二电阻串接于所述电容和泄放场效应管的漏极之间，所述第二电阻分别连接所述调节场效应管的源极和漏极，所述调节场效应管的栅极连接所述泄放场效应管的栅极。
进一步，所述调节电阻模块包括第一电阻、第二电阻和调节场效应管，所述第一电阻分别连接所述电容和所述调节场效应管的漏极，所述第二电阻分别连接所述电容和所述调节场效应管的源极，所述调节场效应管的源极连接所述泄放场效应管的漏极，所述调节场效应管的栅极连接所述泄放场效应管的栅极。
进一步，所述反相电路模块为反相器，通过设置一个反相器，相对于多级的逻辑电路，可以使得检测信号的传输延时大大降低，保证了泄放场效应管动作的及时性，提高了ESD防护的可靠性，同时可以节省所占用的面积。
进一步，所述调节场效应管为P型场效应管，适合用于作为开关使用。
进一步，所述泄放场效应管为N型场效应管，泄放效果好、稳定性高。
第二方面，本发明实施例还提出了一种电源钳位电路，包括反相电路模块、电容、泄放场效应管和用于接收并根据所述反相电路模块的反馈信号改变自身的电阻值的调节电阻模块，所述电容连接所述泄放场效应管的源极，所述反相电路模块的输出端连接所述泄放场效应管的栅极，所述泄放场效应管的源极接地，所述泄放场效应管的漏极与电源连接，所述调节电阻模块分别连接所述泄放场效应管的栅极、所述泄放场效应管的漏极和所述反相电路模块的输入端。
上述电源钳位电路至少具有以下有益效果：通过设置用于接收所述反相电路模块的反馈信号而改变检测延时时长和泄放时长的调节电阻模块，可以根据反相电路模块的反馈信号，既能合理地设置ESD检测延时的时长，又能提高ESD的泄放时长，在保证ESD检测的准确性的同时保证ESD防护效果；并且，在ESD检测时和ESD泄放时共用同一个电容，有利于节省电路所占用的面积。
进一步，所述调节电阻模块包括第一电阻、第二电阻和调节场效应管，所述第一电阻和第二电阻串接于所述电容和泄放场效应管的漏极之间，所述第二电阻分别连接所述调节场效应管的源极和漏极，所述调节场效应管的栅极连接所述泄放场效应管的栅极。
进一步，所述调节电阻模块包括第一电阻、第二电阻和调节场效应管，所述第一电阻分别连接所述电容和所述调节场效应管的漏极，所述第二电阻分别连接所述电容和所述调节场效应管的源极，所述调节场效应管的源极连接所述泄放场效应管的漏极，所述调节场效应管的栅极连接所述泄放场效应管的栅极。
进一步，所述反相电路模块为反相器，通过设置一个反相器，相对于多级的逻辑电路，使得检测信号的传输延时大大降低，保证了泄放场效应管动作的及时性，提高了ESD防护的可靠性，同时可以节省所占用的面积。
附图说明
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的第一实施例的电路原理图；
图2是本发明的第二实施例的电路原理图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。
参照图1，本发明的第一实施例提供了一种电源钳位电路，包括反相电路模块、电容C1、泄放场效应管M1和用于接收并根据所述反相电路模块的反馈信号而改变检测延时时长和泄放时长的调节电阻模块100，所述电容C1连接所述泄放场效应管M1的源极，所述反相电路模块的输出端连接所述泄放场效应管M1的栅极，所述泄放场效应管M1的源极接地，所述泄放场效应管M1的漏极与电源连接，所述调节电阻模块100分别连接所述泄放场效应管M1的栅极、所述泄放场效应管M1的漏极和所述反相电路模块的输入端。
具体地，所述调节电阻模块100包括第一电阻R1、第二电阻R2和调节场效应管M2，所述第一电阻R1和第二电阻R2串接于所述电容C1和泄放场效应管M1的漏极之间，所述第二电阻R2分别连接所述调节场效应管M2的源极和漏极，所述调节场效应管M2的栅极连接所述泄放场效应管M1的栅极。
在本实施例中，检测点200为反相电路模块的输入端。当没有发生ESD时，反相电路模块的输入端为高电平，反相电路模块的输出端为低电平，泄放场效应管M1截止，调节场效应管M2导通，第二电阻R2被短路，调节电阻模块100的阻值仅为第一电阻R1的阻值，调节电阻模块100与电容C1形成检测延时电路，时间常数为R1*C1；当发生ESD时，在第一电阻R1和电容C1的延时作用下，反相电路模块的输入端为低电平，反相电路模块的输出端为高电平，泄放场效应管M1导通，同时反相电路模块输出的高电平反馈至调节场效应管M2，使得调节场效应管M2截止，调节电阻模块100的阻值为第一电阻R1和第二电阻R2的阻值之和，使得调节电阻模块100变大，时间常数变为R1*C1+R2*C1，使得泄放场效应管M1获得更长的泄放时间。
在本实施例中，所述反相电路模块为反相器INV1，通过设置一个反相器INV1，相对于多级的逻辑电路，使得检测信号的传输延时大大降低，保证了泄放场效应管M1动作的及时性，提高了ESD防护的可靠性，同时可以节省所占用的面积。
优选地，所述调节场效应管M2为P型场效应管，适合用于作为开关使用。另外，所述泄放场效应管M1为N型场效应管，泄放效果好、稳定性高。
通过设置用于接收并根据所述反相电路模块的反馈信号而改变检测延时时长和泄放时长的调节电阻模块100，可以根据反相电路模块的反馈信号，分别在ESD检测时和ESD泄放时改变自身的电阻值，既能合理地设置ESD检测延时的时长，又能提高ESD的泄放时长，在保证ESD检测的准确性的同时保证ESD防护效果；并且，在ESD检测时和ESD泄放时共用同一个电容C1，有利于节省电路所占用的面积。
需要补充说明的是，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值可以根据实际应用中检测延时的时长和泄放时长进行设定，一般检测延时为几百纳秒左右，而第二电阻R2的阻值一般远大于第一电阻R1的阻值，以获得更长的泄放时长。
此外，参照图2，本发明的第二实施例还提供了一种电源钳位电路，与第一实施例的区别仅在于，所述第一电阻R1分别连接所述电容C1和所述调节场效应管M2的漏极，所述第二电阻R2分别连接所述电容C1和所述调节场效应管M2的源极，所述调节场效应管M2的源极连接所述泄放场效应管M1的漏极，所述调节场效应管M2的栅极连接所述泄放场效应管M1的栅极。
在本实施例中，检测点200也为反相电路模块的输入端。当没有发生ESD时，反相电路模块的输入端为高电平，反相电路模块的输出端为低电平，泄放场效应管M1截止，调节场效应管M2导通，第一电阻R1被接通，与第二电阻R2形成并联关系，使得调节电阻模块100的阻值整体的阻值降低，为调节电阻模块100与电容C1形成检测延时电路，时间常数为当发生ESD时，在调节电阻模块100和电容C1的延时作用下，反相电路模块的输入端为低电平，反相电路模块的输出端为高电平，泄放场效应管M1导通，同时反相电路模块输出的高电平反馈至调节场效应管M2，使得调节场效应管M2截止，调节电阻模块100的阻值第二电阻R2的阻值，使得调节电阻模块100的阻值变大，时间常数变为R2*C1，使得泄放场效应管M1获得更长的泄放时间。
同理，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值可以根据实际应用中检测延时的时长和泄放时长进行设定，一般检测延时为几百纳秒左右，而第二电阻R2的阻值一般远大于第一电阻R1的阻值，以获得更长的泄放时长。
除了调节电阻模块100的具体结构以外，本实施例中电源钳位电路的其他元器件与第一实施例的一致，在此不再赘述。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种电源钳位电路，包括反相电路模块、电容和泄放场效应管，所述电容连接所述泄放场效应管的源极，所述反相电路模块的输出端连接所述泄放场效应管的栅极，所述泄放场效应管的源极接地，所述泄放场效应管的漏极与电源连接，其特征在于，还包括：调节电阻模块，用于接收并根据所述反相电路模块的反馈信号而改变检测延时时长和泄放时长，所述调节电阻模块分别连接所述泄放场效应管的栅极、所述泄放场效应管的漏极和所述反相电路模块的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种电源钳位电路，其特征在于：所述调节电阻模块包括第一电阻、第二电阻和调节场效应管，所述第一电阻和第二电阻串接于所述电容和泄放场效应管的漏极之间，所述第二电阻分别连接所述调节场效应管的源极和漏极，所述调节场效应管的栅极连接所述泄放场效应管的栅极。
3.根据权利要求1所述的一种电源钳位电路，其特征在于：所述调节电阻模块包括第一电阻、第二电阻和调节场效应管，所述第一电阻分别连接所述电容和所述调节场效应管的漏极，所述第二电阻分别连接所述电容和所述调节场效应管的源极，所述调节场效应管的源极连接所述泄放场效应管的漏极，所述调节场效应管的栅极连接所述泄放场效应管的栅极。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种电源钳位电路，其特征在于：所述反相电路模块为反相器。
5.根据权利要求2或3所述的一种电源钳位电路，其特征在于：所述调节场效应管为P型场效应管。
6.根据权利要求1-3任一所述的一种电源钳位电路，其特征在于：所述泄放场效应管为N型场效应管。
7.一种电源钳位电路，包括反相电路模块、电容和泄放场效应管，所述电容连接所述泄放场效应管的源极，所述反相电路模块的输出端连接所述泄放场效应管的栅极，所述泄放场效应管的源极接地，所述泄放场效应管的漏极与电源连接，其特征在于，还包括：调节电阻模块，用于接收并根据所述反相电路模块的反馈信号而改变自身的电阻值，所述调节电阻模块分别连接所述泄放场效应管的栅极、所述泄放场效应管的漏极和所述反相电路模块的输入端。
8.根据权利要求7所述的一种电源钳位电路，其特征在于：所述调节电阻模块包括第一电阻、第二电阻和调节场效应管，所述第一电阻和第二电阻串接于所述电容和泄放场效应管的漏极之间，所述第二电阻分别连接所述调节场效应管的源极和漏极，所述调节场效应管的栅极连接所述泄放场效应管的栅极。
9.根据权利要求7所述的一种电源钳位电路，其特征在于：所述调节电阻模块包括第一电阻、第二电阻和调节场效应管，所述第一电阻分别连接所述电容和所述调节场效应管的漏极，所述第二电阻分别连接所述电容和所述调节场效应管的源极，所述调节场效应管的源极连接所述泄放场效应管的漏极，所述调节场效应管的栅极连接所述泄放场效应管的栅极。
10.根据权利要求7-9任一所述的一种电源钳位电路，其特征在于：所述反相电路模块为反相器。
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