CN203883793U - 具有静电放电保护功能的功率芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了具有静电放电保护功能的功率芯片，涉及电子领域。该芯片的功率电源为控制器、开关组件和第一静电放电检测电路供电；控制器和低电平控制管的输入端接电源地；控制器连接高电平控制管的控制端和低电平控制管的控制端，高电平控制管的输出端并联低电平控制管的输出端作为功率芯片的输出端，高电平控制管的输入端接功率电源，第一静电放电检测电路的静电信号输入端连接功率电源；第一静电放电检测电路的静电信号输出端连接控制器。通过两个放电检测电路检测静电的上升沿信号，由放电检测电路的静电信号输出端控制开关组件的关断，从而释放静电，避免了静电对功率芯片的损害，采用放电检测电路具有容易控制，操作便捷的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种保护电路，尤其涉及一种具有静电放电保护功能的大功率芯片。
背景技术
静电（static electricity），是一种处于静止状态的电荷。静电是通过摩擦引起电荷的重新分布而形成的，也有由于电荷的相互吸引引起电荷的重新分布形成，具体说就是因为物质都由原子组成，原子中有带负电的电子和带正电荷的原子核。一般情况下原子核的正电荷与电子的负电荷相等，正负平衡，所以不显电性。但是如果电子受外力而脱离轨道，造成不平衡电子分布，比如实质上摩擦起电就是一种造成正负电荷不平衡的过程。当两个不同的物体相互接触并且相互摩擦时，一个物体的电子转移到另一个物体，就因为缺少电子而带正电，而另一个体得到一些剩余电子的物体而带负电，物体带上了静电。在日常生活的任何时间、任何地点都有可能产生静电。当带有静电的物体接触到芯片的金属引脚（pin）时所产生的瞬时高压放电，会经由金属引脚而损害功率芯片的内部电路，即所谓静电放电（Electro-Static discharge，ESD）所造成的损害。一般关于ESD防护主要是针对功率芯片，因为其他的ESD防护都是通用电路。ESD电路能流过大电流（2安培），人体模型的电流大概为1.67安培，流过1.67安培的电流，对于一般的具有ESD电路的I/O是不会烧掉的。然而功率芯片由于体积大，阻抗低，静电流过时，通常会忽略ESD电路而直接流过功率管，从而对功率芯片造成损害。
目前防止功率芯片受到静电损害的方式有两种：一、通过扩大功率管面积的方式抵御ESD的冲击，需要重新加工功率芯片，成本高；二、通过加入可控硅整流器(Silicon Controlled Rectifier，SCR，是一种四层结构（PNPN）的大功率半导体器件)控制静电，可控硅整流器具有正反馈，当存在ESD的冲击时首先会把自己的阻抗变的很低，但是可控硅整流器存在不稳定性，不易控制。如果正常工作时突然被触发将会把功率芯片的电给卸掉，需要经过大量实验、长时间的调试才能应用于功率芯片中，且成本高。
发明内容
本实用新型为解决现有抵御ESD冲击的功率芯片存在成本高、且存在不稳定的问题，从而提供具有静电放电保护功能的功率芯片的技术方案。
实用新型所述具有静电放电保护功能的功率芯片，包括：控制器、开关组件和第一静电放电检测电路，所述开关组件包括高电平控制管和低电平控制管；
功率电源为所述控制器、所述开关组件和所述第一静电放电检测电路供电；所述控制器和所述低电平控制管的输入端接电源地；所述控制器连接所述高电平控制管的控制端和所述低电平控制管的控制端，所述高电平控制管的输出端并联所述低电平控制管的输出端作为所述功率芯片的输出端，所述高电平控制管的输入端接功率电源，所述第一静电放电检测电路的静电信号输入端连接所述功率电源；所述第一静电放电检测电路的静电信号输出端连接所述控制器。
优选的，所述高电平控制管为PMOS管，所述PMOS管的栅极连接所述控制器，所述PMOS管的源极连接所述功率电源，所述PMOS管的漏极连接所述低电平控制管的输出端。
优选的，所述低电平控制管为NMOS管，所述NMOS管的源极接电源地，所述NMOS管的栅极连接所述控制器，所述NMOS管的漏极连接所述PMOS管的漏极。
优选的，所述PMOS管的源极与漏极之间并联一第一寄生二极管；
所述第一寄生二极管的正极连接所述PMOS管的漏极，所述第一寄生二极管的负极连接所述PMOS管的源极。
优选的，所述NMOS管的源极与漏极之间并联一第二寄生二极管；
所述第二寄生二极管的正极连接所述NMOS管的源极，所述第二寄生二极管的负极连接所述NMOS管的漏极。
优选的，还包括：第二静电放电检测电路；
所述第二静电放电检测电路的静电信号输入端连接所述功率芯片的输出端；
所述第二静电放电检测电路的静电信号输出端连接所述控制器。
优选的，所述第一静电放电检测电路包括：电容、电阻和缓冲器；
所述电容的一端作为所述第一静电放电检测电路的静电信号输入端；
所述电容的另一端同时连接所述电阻的一端和所述缓冲器输入端；
所述电阻的另一端接电源地；
所述缓存器的输出端作为所述第一静电放电检测电路的静电信号输出端。
优选的，所述第二静电放电检测电路包括：电容、电阻和缓冲器；
所述电容的一端作为所述第二静电放电检测电路的静电信号输入端；
所述电容的另一端同时连接所述电阻的一端和所述缓冲器输入端；
所述电阻的另一端接电源地；
所述缓存器的输出端作为所述第二静电放电检测电路的静电信号输出端。
优选的，所述控制器包括控制单元和驱动单元，所述功率电源为所述控制单元和所述驱动单元，所述控制单元和所述驱动单元接电源地，所述控制单元连接所述驱动单元，所述第一静电放电检测电路的静电信号输出端连接所述驱动单元，所述第二静电放电检测电路的静电信号输出端连接所述驱动单元，驱动单元连接所述高电平控制管的控制端和所述低电平控制管的控制端。
本实用新型的有益效果：
本实用新型通过两个放电检测电路检测静电的上升沿信号，由放电检测电路的静电信号输出端控制开关组件的关断，从而释放静电，避免了静电对功率芯片的损害，本实用新型采用的放电检测电路具有容易控制，操作便捷的优点。
附图说明
图1为本实用新型加入第一静电放电检测电路的功率芯片电路图；
图2为本实用新型加入第二静电放电检测电路的功率芯片电路图；
图3为本实用新型的第一静电放电检测电路的示意图。
附图中：1.控制单元；2.驱动单元；3.开关组件；31.高电平控制管；311.PMOS管；312.第一寄生二极管；32.低电平控制管；321NMOS管；322.第二寄生二极管；4第一静电放电检测电路；5.第二静电放电检测电路；6.控制器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。
在优选的实施例中，如图1所示，本实用新型提供具有静电放电保护功能的功率芯片，包括：控制器6、开关组件3和第一静电放电检测电路4，开关组件3包括高电平控制管31和低电平控制管32；
功率电源PVDD为控制器6、开关组件3和第一静电放电检测电路4供电；控制器6和低电平控制管32的输入端接电源地PGND；控制器6连接高电平控制管31的控制端和低电平控制管32的控制端，高电平控制管31的输出端并联低电平控制管32的输出端作为功率芯片的输出端sw，高电平控制管31的输入端接功率电源PVDD，第一静电放电检测电路4的静电信号输入端input连接功率电源PVDD；第一静电放电检测电路4的静电信号输出端vout连接控制器6。
在本实施例中，当第一静电放电检测电路4检测到上升沿信号，该电路控制高电平控制管31闭合，从而达到释放静电的目的。
在优选的实施例中，高电平控制管31为PMOS管311，PMOS管311的栅极连接控制器6，PMOS管311的源极连接功率电源PVDD，PMOS管311的漏极连接低电平控制管32的输出端。
在优选的实施例中，低电平控制管32为NMOS管321，NMOS管321的源极接电源地PGND，NMOS管321的栅极连接控制器6，NMOS管321的漏极连接PMOS管311的漏极。
在优选的实施例中，PMOS管311的源极与漏极之间并联一第一寄生二极管312；
第一寄生二极管312的正极连接PMOS管311的漏极，第一寄生二极管312的负极连接PMOS管311的源极。
在优选的实施例中，NMOS管321的源极与漏极之间并联一第二寄生二极管322；
第二寄生二极管322的正极连接NMOS管321的源极，第二寄生二极管322的负极连接NMOS管321的漏极。
在优选的实施例中，如图2所示，还包括：第二静电放电检测电路5；
第二静电放电检测电路5的静电信号输入端input连接功率芯片的输出端sw；
第二静电放电检测电路5的静电信号输出端vout连接控制器6。
在优选的实施例中，如图3所示第一静电放电检测电路4包括：电容C、电阻R和缓冲器buf；
电容C的一端作为第一静电放电检测电路4的静电信号输入端input；
电容C的另一端同时连接电阻R的一端和缓冲器buf输入端；
电阻R的另一端接电源地PGND；
缓冲器buf的输出端作为第一静电放电检测电路4的静电信号输出端vout。
在优选的实施例中，第二静电放电检测电路5的电路结构与第一静电放电检测电路4的电路结构相同。
在优选的实施例中，控制器6包括控制单元1和驱动单元2，功率电源PVDD为控制单元1和驱动单元2，控制单元1和驱动单元2接电源地PGND，控制单元1连接驱动单元2，第一静电放电检测电路4的静电信号输出端vout连接驱动单元2，第二静电放电检测电路5的静电信号输出端vout连接驱动单元2，驱动单元2连接高电平控制管31的控制端和低电平控制管32的控制端。
上述控制单元1和驱动单元2均可以采用现有同类芯片中的器件模块实现，因此在本实用新型中不在赘述。
本实施方式采用的第一静电放电检测电路4具有成本低的优点。
当存在静电时，功率电源PVDD没有工作，功率电源PVDD相当于是普通I/O，当第一静电放电检测电路4的静电信号输入端input检测到上升沿信号时，而第二静电放电检测电路5也检测到上升沿，说明此时脉冲是在功率电源SW和电源地PGND之间，因此通过该第一静电放电检测电路4的静电信号输出端vout将信号发送至驱动单元2，由于电源不工作，故控制单元1和驱动单元2也不工作（功率芯片处于不工作状态，例如功率芯片被运输），所以由第一静电放电检测电路4的静电信号输出端vout控制开关组件低电平控制管32的闭合，从而释放静电。
当第一静电放电检测电路4的静电信号输入端检测到上升沿信号时，而第二静电放电检测电路5检测不到上升沿，说明此时脉冲是在功率电源PVDD和电源地PGND之间，第二静电放电检测电路5的静电信号输出端将信号发送至驱动单元2，由于驱动单元2不工作，故第二静电放电检测电路5的静电信号输出端控制高电平控制管31和低电平控制管32闭合，从而达到释放静电的目的。
上述的第一静电放电检测电路4结构只是静电检测电路的一种拓扑，本实用新型中的静电检测电路不局限于上述内容，可以是其他形式的静电检测电路。
在本实用新型中的功率芯片不局限于上述实施例中提供的电路，可以是其他形式的电路。
以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (9)
1.具有静电放电保护功能的功率芯片，其特征在于，包括：控制器、开关组件和第一静电放电检测电路，所述开关组件包括高电平控制管和低电平控制管；
功率电源为所述控制器、所述开关组件和所述第一静电放电检测电路供电；所述控制器和所述低电平控制管的输入端接电源地；所述控制器连接所述高电平控制管的控制端和所述低电平控制管的控制端，所述高电平控制管的输出端并联所述低电平控制管的输出端作为所述功率芯片的输出端，所述高电平控制管的输入端接功率电源，所述第一静电放电检测电路的静电信号输入端连接所述功率电源；所述第一静电放电检测电路的静电信号输出端连接所述控制器。
2.如权利要求1所述具有静电放电保护功能的功率芯片，其特征在于，所述高电平控制管为PMOS管，所述PMOS管的栅极连接所述控制器，所述PMOS管的源极连接所述功率电源，所述PMOS管的漏极连接所述低电平控制管的输出端。
3.如权利要求2所述具有静电放电保护功能的功率芯片，其特征在于，所述低电平控制管为NMOS管，所述NMOS管的源极接电源地，所述NMOS管的栅极连接所述控制器，所述NMOS管的漏极连接所述PMOS管的漏极。
4.如权利要求2所述具有静电放电保护功能的功率芯片，其特征在于，所述PMOS管的源极与漏极之间并联一第一寄生二极管；
所述第一寄生二极管的正极连接所述PMOS管的漏极，所述第一寄生二极管的负极连接所述PMOS管的源极。
5.如权利要求3所述具有静电放电保护功能的功率芯片，其特征在于，所述NMOS管的源极与漏极之间并联一第二寄生二极管；
所述第二寄生二极管的正极连接所述NMOS管的源极，所述第二寄生二 极管的负极连接所述NMOS管的漏极。
6.如权利要求1所述具有静电放电保护功能的功率芯片，其特征在于，还包括：第二静电放电检测电路；
所述第二静电放电检测电路的静电信号输入端连接所述功率芯片的输出端；
所述第二静电放电检测电路的静电信号输出端连接所述控制器。
7.如权利要求1所述具有静电放电保护功能的功率芯片，其特征在于，所述第一静电放电检测电路包括：电容、电阻和缓冲器；
所述电容的一端作为所述第一静电放电检测电路的静电信号输入端；
所述电容的另一端同时连接所述电阻的一端和所述缓冲器输入端；
所述电阻的另一端接电源地；
所述缓冲器的输出端作为所述第一静电放电检测电路的静电信号输出端。
8.如权利要求6所述具有静电放电保护功能的功率芯片，其特征在于，所述第二静电放电检测电路包括：电容、电阻和缓冲器；
所述电容的一端作为所述第二静电放电检测电路的静电信号输入端；
所述电容的另一端同时连接所述电阻的一端和所述缓冲器输入端；
所述电阻的另一端接电源地；
所述缓冲器的输出端作为所述第二静电放电检测电路的静电信号输出端。
9.如权利要求6所述具有静电放电保护功能的功率芯片，其特征在于，所述控制器包括控制单元和驱动单元，所述功率电源为所述控制单元和所述驱动单元，所述控制单元和所述驱动单元接电源地，所述控制单元连接所述驱动单元，所述第一静电放电检测电路的静电信号输出端连接所述驱动单元，所述第二静电放电检测电路的静电信号输出端连接所述驱动单元，驱动单元连接所述高电平控制管的控制端和所述低电平控制管的控制端。
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