DE102015101000A1 - Rauschtolerante aktive Klemmschaltung mit ESD-Schutzfähigkeit im Einschaltzustand - Google Patents

Rauschtolerante aktive Klemmschaltung mit ESD-Schutzfähigkeit im Einschaltzustand Download PDF

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Yiqun Cao
Ulrich Glaser
Andreas Rupp
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    • 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

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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)

Abstract

Es wird eine Schaltung beschrieben, die eine elektrostatische Entladungs(ESD)-Schutzschaltung, eine Ausschalte-Halte-Schaltung, und eine ESD-Erfassungsschaltung umfasst. Wenn die ESD-Erfassungsschaltung ein ESD-Ereignis erfasst, ist die ESD-Erfassungsschaltung eingerichtet, sowohl die ESD-Schutzschaltung zu aktivieren als auch die Ausschalte-Halte-Schaltung zu deaktivieren.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Erfindung betrifft Elektronik, und insbesondere betrifft sie elektrostatische Entladungsschutzschaltungen unter Verwendung aktiver Klemmen.
  • HINTERGRUND
  • Ein Ungleichgewicht elektrischer Ladungen innerhalb oder auf der Oberfläche eines Materials verursacht statische Elektrizität. Dieses Ladungsungleichgewicht wird am häufigsten als Resultat von dem beobachtet, was als der triboelektrische Effekt bekannt ist, und auch als triboelektrische Aufladung bezeichnet wird. Die tribolektrischen Aufladungen verursachen, dass Materialien mit schwach gebundenen Elektronen die Elektronen durch Reibung mit Materialien mit wenig gefüllten äußeren Schalen verlieren, was dazu führt, dass das eine Material positiv und das andere negativ geladen wird. Elektrostatische Entladung (ESD, vom Englischen „Electrostatic Discharge“) ist der plötzliche Stromfluss zwischen zwei Objekten, der durch Berührung verursacht wird. Im Alltag tritt ein typisches Beispiel für das triboelektrische Aufladen auf, wenn jemand über einen Boden geht und dadurch einen Aufbau von statischer Elektrizität verursacht, und ein typisches Beispiel für ESD tritt auf, wenn diese Person einen Lichtschalter oder ein anderes leitendes Material berührt, was manchmal zu einem kleinen Funken führt.
  • Der Funke in dem obigen Beispiel ist für Menschen typischerweise harmlos und manchmal sogar nicht wahrnehmbar, kann aber für elektronische Geräte und Bauteile potenziell sehr schädlich sein. Das obige Beispiel einer Person, die zu Fuß über einen Boden läuft und ein leitfähiges Material berührt, ist nur eines von vielen Beispielen, wie statische Elektrizität aufgebaut werden kann und zu ESD führen kann. Um Schäden zu verhindern, die durch ESD verursacht werden, bauen Elektronik-Hersteller oft ESD-Schutzschaltkreise in elektronischen Geräten und Komponenten wie integrierte Schaltungen (ICs) und Leiterplatten (PCBs, vom Englischen „Printed Circuit Board“) ein. Ein IC mit einem Masse-Pin und kaskadierten Spannungs-Pins (d.h. Pins mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen) kann beispielsweise ESD Schutzschaltkreise enthalten, um Funktionsschaltungen zwischen den verschiedenen Pin-Kombinationen sowohl vor positiven als auch vor negativen ESD-Spannungen zu schützen. Ein Typ eines ESD-Schutzschaltkreises, der häufig in elektronischen Geräten verwendet wird, ist eine ESD-Klemme. Beim Erfassen eines Spannungsereignisses über zwei Pins (beispielsweise eine Überspannung oder Spannungsspitzen, die einen Schwellenwert übersteigen), das beispielsweise durch ein ESD-Ereignis verursacht wird, leitet die ESD-Klemme Strom, der von dem Spannungsereignis verursacht wird, von den Funktionsschutzschaltung weg, beispielsweise auf eine Masse.
  • ESD-Schutzschaltkreise sorgen für zusätzliche Schaltungskomplexität und erfordern Platz auf der Schaltung, können aber in einigen Fällen erforderlich sein, um die Funktionsschaltungen der Schaltung zu schützen. Ohne ESD-Schutzschaltkreise wird die Zuverlässigkeit der Schaltung potentiell verringert und die Notwendigkeit für zeitaufwendige und kostspielige Ersatzschaltungen potentiell erhöht. ESD-Schutzschaltkreise können eine elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) beeinflussen. Da ESD-Schutzschaltkreise nicht nur auf ein ESD-Ereignis antworten, sondern auf jede Art von Störungen der Leitung, die mit einem geschützten Pad verbunden ist, kann die gesamte EMC-Leistungsfähigkeit drastisch reduziert sein.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, verbesserte Möglichkeiten zum ESD-Schutz bereitzustellen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Es werden eine Schaltung nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 14 sowie ein System nach Anspruch 20 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsformen.
  • Im Allgemeinen sind Verfahren und Schaltungen zum Schutz einer Schaltung vor elektrostatischen Entladungen (ESD), unter Berücksichtigung, ob die Schaltung eingeschaltet oder ausgeschaltet ist, beschrieben. Eine Schaltung wie hier beschrieben kann Funktionsschaltungen und aktive Klemmschaltungen umfassen. Die aktive Klemmschaltung kann eine ESD-Schutzschaltung, eine Ausschalte-Halte-Schaltung, eine Steuerschaltung hierfür und/oder eine ESD-Erfassungsschaltung umfassen. Während die Schaltung in einem ausgeschalteten oder nicht mit Spannung versorgten Zustand arbeitet, kann die ESD-Schutzschaltung der aktiven Klemme normalerweise aktiviert werden, um eine Funktionsschaltung der Schaltung vor ESD-Ereignissen zu schützen.
  • Während die Schaltung in einem eingeschalteten Zustand arbeitet, kann die ESD-Schutzschaltung normalerweise deaktiviert und die Ausschalte-Halte-Schaltung der aktiven Klemmschaltung kann normalerweise aktiviert sein. Während die Schaltung in einem eingeschalteten Zustand arbeitet, kann die ESD-Erfassungsschaltung eingerichtet sein, ein Spannungsereignis (z.B. eine Überspannung oder eine Spannungsspitze, die einen Schwellenwert übersteigt) an einem Eingang zu der Funktionsschaltung der Schaltung zu erfassen, und zu bestimmen, ob das erfasste Spannungsereignis ein ESD-Ereignis repräsentiert. Zum Beispiel kann die ESD-Erfassungsschaltung basierend auf einer Amplitude (z.B. Spannungspegel) der Spannung, die dem Spannungsereignis und/oder der Frequenz des Spannungsereignisses zugeordnet ist, bestimmen, dass das Spannungsereignis ein ESD-Ereignis repräsentiert. Wenn die ESD-Erfassungsschaltung ein ESD-Ereignis erfasst, kann die ESD-Erfassungsschaltung die Ausschalte-Halte-Schaltung deaktivieren und die ESD-Schutzschaltung aktivieren. Auf diese Weise können die beschriebenen Verfahren und Schaltungen eine aktive Klemmschaltung mit Ausschalte-Halte-Verhalten im Normalbetrieb bereitstellen, während auch die ESD Schutzfähigkeit bereitgestellt werden kann.
  • Bei einem Beispiel ist die Erfindung auf eine Schaltung gerichtet, die eine elektrostatische Entladungs-Schutzschaltung (ESD), eine Ausschalte-Halte-Schaltung und eine ESD-Erfassungsschaltung umfasst. Die ESD-Erfassungsschaltung ist eingerichtet, die ESD-Schutzschaltung zu aktivieren und die Ausschalte-Halte-Schaltung zu deaktivieren, wenn die ESD-Erfassungsschaltung ein ESD-Ereignis erfasst.
  • Bei einem weiteren Beispiel ist die Erfindung auf ein Verfahren gerichtet, das ein Erfassen eines Spannungsereignisses an einem Eingang einer Schaltung durch eine elektrostatische Entladungs-Erfassungsschaltung (ESD) einer Schaltung und ein Bestimmen durch die ESD-Erfassungsschaltung, ob das Spannungsereignis am Eingang ein ESD-Ereignis anzeigt, umfasst. Das Verfahren umfasst weiterhin in Antwort auf das Bestimmen, dass das Spannungsereignis ein ESD-Ereignis anzeigt: Deaktivieren einer Ausschalte-Halte-Schaltung der Schaltung durch die ESD-Erfassungsschaltung der Schaltung, und Aktivieren der ESD-Schutzschaltung der Schaltung durch die ESD-Erfassungsschaltung der Schaltung und mittels einer Ausschalte-Halte-Steuerschaltung der Schaltung.
  • Bei einem weiteren Beispiel ist die Erfindung auf ein System gerichtet, das Mittel zum Erfassen eines Spannungsereignisses an einem Eingang der Schaltung umfasst, und Mittel zum Bestimmen umfasst, ob das Spannungsereignis am Eingang ein ESD-Ereignis anzeigt. Das System umfasst weiterhin Mittel zum Deaktivieren einer Ausschalte-Halte-Schaltung der Schaltung in Antwort auf die Bestimmung, dass das Spannungsereignis das ESD-Ereignis anzeigt, und umfasst Mittel zur Aktivierung einer ESD-Schutzschaltung der Schaltung als Antwort auf die Bestimmung, dass das Spannungsereignis das ESD-Ereignis anzeigt.
  • Die Details von einem oder mehreren Beispielen sind in den begleitenden Zeichnungen und der folgenden Beschreibung dargelegt. Andere Merkmale, Aufgaben und Vorteile sind aus der Beschreibung und den Zeichnungen und aus den Ansprüchen ersichtlich.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1A zeigt eine schematische Ansicht eines bekannten ESD-Konzepts unter Verwendung verschiedener ESD-Klemmen, um verschiedene Schaltungen zu schützen
  • 1B zeigt eine schematische Ansicht eines bekannten ESD-Konzepts unter Verwendung von gestapelten ESD-Klemmen, um verschiedene Schaltungen zu schützen
  • 2A zeigt eine Schaltung, die ein menschliches Körpermodell (HBM) repräsentiert, die einen geladenen Benutzer simulieren kann.
  • 2B zeigt ein Beispiel eines Entladungsprofils, das von der HBM-Schaltung in 2A erzeugt wird.
  • 3 zeigt ein Beispiel einer Schaltung, die einen ESD-Schutz gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst.
  • 4 zeigt ein Beispiel einer Schaltung, die einen ESD-Schutz gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst.
  • 5 zeigt ein Beispiel einer aktiven Klemmschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 6 zeigt ein Beispiel einer aktiven Klemmschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 7 zeigt ein Beispiel einer aktiven Klemmschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 8 zeigt ein Beispiel einer aktiven Klemmschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 9 zeigt ein Beispiel einer aktiven Klemmschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 10 ist ein Spannungs-Zeit-Diagramm, das ein transientes Ansprechverhalten des in 6 gezeigten Beispiels einer aktiven Klemmschaltung darstellt.
  • 11 ist ein Spannungs-Zeit-Diagramm, das ein transientes Ansprechverhalten des in 7 gezeigten Beispiels einer aktiven Klemmschaltung darstellt.
  • 12 ist ein Flussdiagramm, das beispielhafte Vorgänge eines Beispiels der aktiven Klemmschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
  • BESCHREIBUNG
  • Diese Beschreibung beschreibt eine aktive Klemme (auch als Klemmschaltung bezeichnet), die verwendet werden kann, um einen ESD-Schutz einschließlich eines auf einem Chip befindlichen (On-Chip) ESD-Schutzes zu ermöglichen. Aktive Klemmschaltungen sind auf dem Gebiet des On-Chip ESD-Schutzes weit verbreitet, um Funktionsschaltungen des Chips zu schützen. Bei der Gestaltung von Chips mit aktiven Klemmschaltungen sind Schaltungsentwickler häufig mit konkurrierenden Zielen konfrontiert. Zum Beispiel kann es wünschenswert sein, eine aktive Klemmschaltung, die ESD-Schutz bietet, auf Verpackungsebene (Package) (z.B. wenn der Chip nicht installiert und / oder nicht eingeschaltet ist) zu haben. Auf Systemebene (z.B. wenn der Chip installiert und eingeschaltet ist), kann es jedoch wünschenswert sein, dass die aktive Klemmschaltung weniger rauschempfindlich ist. Mit anderen Worten kann es, wenn der Chip eingeschaltet ist, wünschenswert sein, dass die aktive Klemmschaltung weniger rauschempfindlich ist und nur durch tatsächliche ESD-Ereignisse und nicht durch andere Arten von Ereignissen aktiviert werden kann. Störfestigkeit wird manchmal durch eine Ausschalte-Halte-Schaltung erreicht, die die aktive Klemmschaltung ausschaltet und ausgeschaltet hält (daher der Name Ausschalte-Halte-Schaltung), wenn der Chip im Normalbetrieb ist. In diesem Kontext bezieht sich der Normalbetrieb darauf, dass der Chip eine Versorgungsspannung empfängt und in einem eingeschalteten Zustand ist. Das Ausschalten der aktiven Klemmschaltung während des normalen Betriebs verhindert oder begrenzt jedoch stark, dass die aktive Klemmschaltung die Funktionsschaltung vor ESD-Ereignissen, die während des normalen Betriebs auftreten können, schützt. Eine Funktionsschaltung ist daher allgemein eine Schaltung, die die eigentlichen Funktionen z.B. des Chips bereitstellt.
  • Die vorliegende Anmeldung stellt eine Ausschalte-Halte-Steuerschaltung bereit, die verwendet werden kann, um eine Ausschalte-Halte-Schaltung in einer solchen Weise zu steuern, dass die aktive Klemmschaltung nur auf bestimmte Amplituden und Frequenzen am Knoten eines Pads, der geschützt werden soll, empfindlich ist. Wie in einem größeren Zusammenhang unten beschrieben wird, kann eine Smart-Gate-Steuerschaltung, die eine Ausschalte-Halte-Schaltung umfasst, entsprechend den Techniken und Konzepten der vorliegenden Anmeldung dazu verwendet werden, das Gate eines Transistors der aktiven Klemmschaltung zu steuern. Die Smart-Gate-Steuerschaltung dieser Anmeldung kann eingerichtet sein, zwischen ESD-Ereignissen und elektromagnetischer Verträglichkeit oder Kompatibilität (EMV) / Rauschereignissen zu unterscheiden. Wenn eine Schaltung als Teil eines größeren Systems benutzt wird, ist es für die Schaltung üblich, Rauschen (z.B. Störungen) zu empfangen, das von anderen Komponenten in dem System erzeugt wird. Eine Schaltung in einem Kraftfahrzeug kann beispielsweise eingerichtet sein, mit mehreren anderen Chips im Kraftfahrzeug zu kommunizieren. Die anderen Chips erzeugen oft elektromagnetische Emissionen, die Rauschen am Eingang der Schaltung erzeugen können. Dieses Rauschen kann jedoch für die Schaltung unschädlich sein. Die Smart-Gate-Steuerschaltung der vorliegenden Offenbarung kann eingerichtet sein, um ESD-Schutz sowohl auf der Komponentenebene als auch auf Systemebene bereitzustellen, während er auch die Störfestigkeit gewährleistet, wenn sich der Chip in einem eingeschalteten Zustand befindet.
  • Eine Überspannung bezieht sich auf einen Spannungswert, der größer als die maximal erlaubte Spannung während des Normalbetriebs ist. Daher kann ein Spannungswert, bei dem eine Überspannung vorhanden ist, ein Spannungswert sein, der ausreichend höher als die maximal zulässige Spannung ist, die unter normalen Betriebsbedingungen auftreten kann, so dass kein ESD-Ereignis erfasst wird, wenn der Chip unter normalen Bedingungen arbeitet.
  • Eine Spannungsspitze bezieht sich allgemein auf eine Steigerungsrate der Spannung pro Zeit (dV / dT), die größer ist als eine Schwellenwert-Steigerungsrate ist. Daher kann der Wert von dV / dT, bei dem eine Spannungsspitze vorhanden ist, ein Wert von dV / dT sein, der ausreichend höher als der Wert von dV / dT ist, der unter normalen Betriebsbedingungen auftreten kann, so dass kein ESD-Ereignis erfasst wird, wenn der Chip unter normalen Bedingungen arbeitet, d.h. ausreichend unter einem potentiell Schaden verursachenden Wert von dV / dT; und so dass ein ESD-Ereignis erfasst wird, bevor die Funktionsschaltung beschädigt wird. Der Schwellenwert für dV / dT kann für einige Implementierungen in dem Bereich von 0,1 V / ns bis 100 V / ns sein. Der Schwellenwert für das Bestimmen, was eine Spannungsspitze bildet, kann jedoch je nach der jeweiligen Anwendung stark variieren, für die die ESD-Schutzschaltung implementiert wird. In dieser Anmeldung wird der Begriff "Spannungsereignis" verwenden, um sich allgemein auf eine Überspannung oder eine Spannungsspitze zu beziehen.
  • 1A zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 100A, die ein Beispiel der ESD-Schutzschaltung verwendet. Die Techniken der vorliegenden Anmeldung können in Verbindung mit der ESD-Schutzschaltung der Vorrichtung 100A verwendet werden. Vorrichtung 100A kann beispielsweise ein IC, ein PCB oder eine andere Art von Schaltung sein. Die Vorrichtung 100A umfasst eine Schaltung 102, eine Schaltung 104, eine Schaltung 106, eine ESD-Klemmschaltung 108, eine ESD-Klemmschaltung 110 und eine ESD-Klemmschaltung 112. Die Schaltung 102, die Schaltung 104 und die Schaltung 106 stellen Funktionsschaltungen dar, d.h. sie sind eingerichtet, um eine gewünschte Funktionalität der Vorrichtung 100A bereitzustellen. Die ESD-Klemmschaltung 108, die ESD-Klemmschaltung 110 und die ESD-Klemmschaltung 112 bilden eine ESD-Schutzschaltung, das heißt, sie sind eingerichtet, die Schaltung 102, die Schaltung 104 und die Schaltung 106 vor ESD-Ereignissen zu schützen. Die Vorrichtung 100A weist einen Spannungs-Pin 114, einen Spannungs-Pin 116 und einen Spannungs-Pin 118 auf, die eingerichtet sind, verschiedene Klassen von Spannungen zu empfangen. Die Spannungs-Pins 114, 116 und 118 sind eingerichtet, Spannungen VCP, Vbat und Masse zu empfangen. VCP kann beispielsweise eine höhere Spannung als Vbat sein, die wiederum eine höhere Spannung als GND sein kann.
  • Die Schaltung 102 ist zwischen den Spannungs-Pin 114 und den Spannungs-Pin 116 geschaltet, und in Fällen, bei denen ein ESD-Ereignis eine Spannungsdifferenz größer als VCP – Vbat plus einer Marge an den Spannungs-Pins 114 und 116 verursacht, ist die ESD-Klemmschaltung 108 eingerichtet, einen Strom von der Schaltung 102 weg zu leiten und so die Schaltung 102 von der Überspannung an den Spannungs-Pins 114 und 116 zu schützen. In ähnlicher Weise ist die Schaltung 104 zwischen den Spannungs-Pin 116 und den Spannungs-Pin 118 geschaltet, und in Fällen, in denen ein ESD-Ereignis eine Spannungsdifferenz größer als Vbat – Gnd plus einer Marge an den Spannungs-Pins 116 und 118 verursacht, ist die ESD-Klemmschaltung 110 eingerichtet, einen Strom von der Schaltung 104 weg zu leiten und so die Schaltung 104 von der Überspannung an den Spannungs-Pins 116 und 118 zu schützen. Die Schaltung 106 ist zwischen den Spannungs-Pin 114 und den Spannungs-Pin 118 geschaltet, und in Fällen, bei denen ein ESD-Ereignis eine Spannungsdifferenz größer als VCP – Vbat plus einer Marge an den Spannungs-Pins 114 und 118 verursacht, ist die ESD-Klemmschaltung 112 eingerichtet, einen Strom von der Schaltung 106 weg zu leiten und so die Schaltung 106 von der Überspannung an den Spannungs-Pins 114 und 118 zu schützen. Die obigen Beispiele enthalten eine Marge (z.B. einen Faktor), weil die Schwellenwertspannungen, bei denen die ESD-Klemmschaltung 108, die ESD-Klemmschaltung 110 und die ESD-Klemmschaltung 112 eingerichtet sind, einen Überspannungszustand zu erfassen, möglicherweise nicht gleich der normalen Betriebsspannung sind. Stattdessen können die ESD-Klemmschaltung 108, die ESD-Klemmschaltung 110 und die ESD-Klemmschaltung 112 beispielsweise eingerichtet sein, einen Überspannungszustand bei einer Spannung zu erfassen, die geringfügig höher als die normale Betriebsspannung ist.
  • Die ESD-Klemmschaltung 108, die ESD-Klemmschaltung 110 und die ESD-Klemmschaltung 112 können zusätzlich oder alternativ eingerichtet sein, Spannungsereignisse (z.B. Überspannungen oder Spannungsspitzen) an den Spannungs-Pins 114 und 116, beziehungsweise an den Spannungs-Pins 116 und 118, beziehungsweise an den Spannungs-Pins 114 und 118 zu erfassen. In dieser Anmeldung werden die Begriffe Spannungsereignis, Überspannung, und Spannungsspitze verwendet, um sich auf kurzzeitige elektrische Transienten in einer Spannung in einer elektrischen Schaltung zu beziehen. In ähnlicher Weise wird ein Stromereignis (z.B. ein Überstrom oder eine Stromspitze, die einen Schwellenwert übersteigt), oder ein Energieereignis (beispielsweise eine übertragene Energie oder Energiespitze, die einen Schwellenwert übersteigt) verwendet, um sich auf kurzzeitige elektrische Transienten des Stroms beziehungsweise der elektrischen Energie in einer elektrischen Schaltung zu beziehen. Wie in dem Beispiel von 1A ersichtlich ist, werden drei verschiedene ESD-Klemmschaltungen verwendet, um drei separate Funktionsschaltungen vor ESD-Ereignissen zu schützen, die zwischen verschiedenen Spannungs-Pins auftreten können. Jede der ESD-Klemmschaltungen 108, 110 und 112 kann mit der Smart-Gate-Steuerschaltung der vorliegenden Anmeldung versehen sein.
  • 1B zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 100B, die ein weiteres Beispiel einer ESD-Schutzschaltung verwendet. Die Vorrichtung 100B verwendet gestapelte ESD-Klemmschaltungen, um verschiedene Funktionsschaltungen zu schützen. Die Komponenten in 1B verhalten sich im Allgemeinen in der gleichen Weise, wie für entsprechend nummerierte Komponenten, die oben unter Bezugnahme auf 1A beschrieben sind. Die Vorrichtung 100B enthält jedoch nur zwei ESD-Klemmschaltungen statt drei wie in 1A. Bei der Vorrichtung 100B sind die ESD-Klemmschaltungen 108 und 110 kaskadiert angeordnet, um die Schaltung 106 vor einem Überspannungszustand an den Spannungs-Pins 114 und 118 zu schützen. So ist in der Konfiguration der Vorrichtung 100B die Schaltung 106 zwischen den Spannungs-Pin 114 und den Spannungs-Pin 118 geschaltet, und in Fällen, in denen ein ESD-Ereignis eine Spannungsdifferenz größer als VCP – Masse (ggfs. plus eine Marge) an den Spannungs-Pins 114 und 118 verursacht, ist die Kombination von ESD-Klemmschaltung 108 und ESD-Klemmschaltung 110 eingerichtet, Strom von der Schaltung 106 weg zu leiten, und somit die Schaltung 106 vor der Überspannung an den Spannungs-Pins 114 und 118 zu schützen. In dem Beispiel aus 1B kann jede der ESD-Klemmschaltungen 108 und 110 mit einer Smart-Gate-Kontrollschaltung der vorliegenden Anmeldung eingerichtet sein.
  • Die 2A zeigt eine Schaltung, die ein menschliches Körpermodell darstellt, das einen geladenen Benutzer simulieren kann. Bei einer Ladespannung von 1000 V kann, wenn sie entladen wird, die Schaltung aus 2A einen Spitzenstrom von etwa 600–740 mA mit einer Anstiegszeit von etwa 2 ns bis 10 ns und einer Abklingzeit von ca. 130 ns bis 170 ns erzeugen. Das Entladeprofil der 2B stellt ein Beispiel einer Art einer Entladung dar, vor der die Techniken der vorliegenden Anmeldung helfen können, zu schützen. Solche und andere Arten von Entladungen (ESD-Ereignisse auf Systemebene) können beispielsweise entweder während ein Chip im Normalbetrieb ist oder während der Chip in einem ausgeschalteten Zustand ist auftreten.
  • 3 zeigt ein Beispiel einer Schaltung, die einen ESD-Schutz gemäß den Techniken der vorliegenden Anmeldung umfasst. Eine Schaltung 300 umfasst eine Triggerschaltung 301, eine Pfadschaltung 303 und einen elektronischen Schalter 305. Eine Smart-Gate-Steuerschaltung der vorliegenden Anmeldung kann beispielsweise als Teil der Triggerschaltung 301 implementiert sein und einen Gate-Anschluss des elektronischen Schalters 305 steuern. Die Schaltung 300 enthält N Knoten, die in 3 als V1, V2, V3 ... VN markiert sind. Die Knoten der 3 können beispielsweise kaskadierten Spannungseingangs-Pins entsprechen. Im Beispiel von 3 kann angenommen werden, dass unter normalen Betriebsbedingungen die Spannung an V1 eine höchste Spannung darstellt und die Spannung an VN eine niedrigste Spannung darstellt. Somit ist in dem Beispiel von 3 der elektronische Schalter 305 zwischen der höchsten Spannung (V1) und der niedrigsten Spannung (VN) verbunden. Beim Erfassen eines Spannungsereignisses, wie einer Überspannung oder einer Spannungsspitze, an zwei beliebigen der N Knoten, kann die Triggerschaltung 301 den elektronischen Schalter 305 einschalten, wodurch bewirkt wird, dass der Strom, der durch das Spannungsereignis erzeugt wird, durch den elektronischen Schalter 305 an eine Masse oder eine Referenzspannung, und somit von einer Funktionsschaltung, die möglicherweise durch das Spannungsereignis beschädigt werden kann, weg fließt. Beispielsweise kann die Triggerschaltung 301 bei Erfassen eines Spannungsereignisses zwischen den Knoten V2 und VN den elektronischen Schalter 305 einschalten, und die Pfadschaltung 303 kann einen Entladungspfad vom Knoten V2 durch den Knoten V1 und durch den elektronischen Schalter 305 bis VN erzeugen.
  • 4 zeigt eine Schaltung 400, die einen ESD-Schutz gemäß Techniken der vorliegenden Anmeldung umfasst. Die Schaltung 400 enthält einen MOS-Transistor („einen Big MOS-Transistor“) 402, Trigger-Schaltungsblock 404 und Spannungs-Pins 406, 408, 410, 412 und 414. Die Schaltung 400 umfasst zudem eine Diode 416, eine Diode 418 und eine Diode 420. Die zwischen V2 und VN gezeigten Ellipsen sollen Spannungs-Pins und eine entsprechende ESD-Schutzschaltung andeuten, die nicht explizit in 4 gezeigt ist, was bedeutet, dass die Techniken der 4 nicht auf Schaltungen mit einer bestimmten Anzahl von Spannungs-Pins beschränkt sind, sondern mit einer variablen Anzahl von Spannungs-Pins eingesetzt werden können. Die Schaltung 400 enthält optional auch eine Gate-Schutzschaltung (GPC, vom Englischen „Gate Protection Circuit“) 450, die eingerichtet ist, das Gate-Oxid des MOS-Transistors 402 vor Überspannung bei einem ESD-Ereignis zu schützen. GPC 450 ist jedoch nicht für die Implementierung von Ausführungsbeispielen dieser Anmeldung erforderlich, und außerdem kann die Gate-Schutzschaltung für bestimmte Arten von ESD-Schaltern, wie beispielsweise bipolare Transistoren oder Thyristoren, unnötig sein. Die Smart-Gate-Schaltung der vorliegenden Offenbarung, der später detaillierter beschrieben wird, kann beispielsweise als Teil des Trigger-Schaltungsblocks 404 implementiert sein und kann eingerichtet sein, um das Gate des MOS-Transistors 402 zu steuern.
  • In dem Beispiel der 4 ist der Spannungs-Pin 406 eingerichtet, die Spannung V1 zu empfangen; der Spannungs-Pin 408 ist eingerichtet, die Spannung V2 zu empfangen; der Spannungs-Pin 410 ist eingerichtet, die Spannung VN zu empfangen; der Spannungs-Pin 412 ist eingerichtet, die Spannung VN + 1 zu empfangen; und der Spannungs-Pin 414 ist eingerichtet, die Spannung GND (Masse) zu empfangen. Ein Drain-Anschluss des MOS-Transistors 402 ist mit dem höchsten Spannungseingangs-Pin der Schaltung 400, in dem Beispiel von 4 dem Spannungs-Pin 406, verbunden, und ein Source-Anschluss des MOS-Transistors 402 ist mit dem niedrigsten Spannungseingangs-Pin der Schaltung 400, in dem Beispiel von 4 dem Spannungs-Pin 414, verbunden. Wie in dieser Anmeldung verwendet, soll der Begriff „verbunden“ nicht nur „direkt verbunden“ bedeuten, da in einigen Fällen zwei Komponenten auch über Zwischenkomponenten verbunden sein können, ohne die grundsätzliche Funktion der Verbindung zu ändern. Die Spannungen V2, VN und VN + 1 können beliebige Spannungen zwischen V1 und GND sein; für Beispielzwecke kann für 4 angenommen werden, dass die folgende Bedingung gilt: V1 > V2 > VN > VN + 1 > GND. V1, V2, VN, VN + 1 und GND repräsentieren die Spannungen, wobei die Spannungs-Pins 406, 408, 410, 412 und 414 eingerichtet sind, diese Spannungen unter normalen Betriebsbedingungen zu empfangen.
  • Jeder der Spannungs-Pins 406, 408, 410, 412 und 414 ist mit dem Trigger-Schaltungsblock 404 verbunden. Der Trigger-Schaltungsblock 404 kann eingerichtet sein, ein Spannungsereignis, wie beispielsweise eine Überspannung und / oder eine Spannungsspitze, zwischen zwei beliebigen Pins der Spannungs-Pins 406, 408, 410, 412 und 414 zu erfassen. Eine Überspannung tritt im Allgemeinen auf, wenn die Spannung zwischen zwei Pins größer als die normale Betriebsspannung zwischen diesen beiden Pins ist. Daher kann der Spannungswert, bei dem der Trigger-Schaltungsblock 404 eingerichtet sein kann, zu bestimmen, dass eine Überspannung vorhanden ist, eine Spannung sein, die ausreichend höher als die normale Betriebsspannung zwischen den beiden Pins ist, so dass der Trigger-Schaltungsblock 404 keine Überspannung erfasst, wenn die Schaltung 400 unter normalen Bedingungen betrieben wird, die aber ausreichend unterhalb eines potentiell Schaden verursachenden Spannungspegels liegt, so dass der Trigger-Schaltungsblock 404 eine Überspannung erfasst, bevor die Funktionsschaltung beschädigt wird. In der Schaltung 400 ist beispielsweise die normale Betriebsspannung zwischen den Spannungs-Pins 406 und 408 V1 – V2. Daher kann der Trigger-Schaltungsblock 404 eingerichtet sein, eine Überspannung an einer Spannung, die typischerweise 101% bis 200% von V1 – V2 ist, oder ein absoluter Wert zwischen 0,5 V und 15 V über V1 – V2 ist, zu erfassen. Die spezifische Spannung, bei der Trigger-Schaltungsblock 404 eine Überspannung erfasst, kann basierend auf Design-Überlegungen angepasst werden, die für verschiedene Schaltungen variieren können, die in unterschiedlichen Anwendungen verwendet werden.
  • Die Diode 416, die Diode 418 und die Diode 420 können alle vorwärts gepolte Dioden umfassen. In dem Schema von 4 hat die Diode 416 Anschlüsse 417A und 417B. Wenn die Spannung am Anschluss 417A größer als die Spannung am Anschluss 417B ist, dann fließt nur wenig oder kein Strom durch die Diode 416. Wenn die Spannung am Anschluss 417B ausreichend größer als die Spannung am Anschluss 417A ist, dann fließt Strom durch die Diode 416 von dem Anschluss 417B zu dem Anschluss 417A. Wie oben erwähnt, bedeutet unter normalen Betriebsbedingungen V1 > V2, dass nur wenig oder kein Strom durch die Diode 416 fließt; wenn jedoch ein Spannungsereignis am Spannungs-Pin 408 auftritt, kann die Spannung am Anschluss 417B größer sein als die Spannung am Anschluss 417A, was dazu führt, dass Strom durch die Diode 416 fließt. Die Diode 418 und die Diode 420 verhalten sich im Allgemeinen in der gleichen Weise wie die Diode 416, und unter normalen Betriebsbedingungen fließt wenig oder kein Strom durch die Diode 418 und die Diode 420.
  • Als Antwort auf das Erfassen eines Spannungsereignisses sendet der Trigger-Schaltungsblock 404 ein Gate-Steuersignal an den MOS-Transistor 402 und schaltet den MOS-Transistor 402 "ein", sodass Strom durch den MOS-Transistor 402 fließt. Das Gate-Steuersignal schaltet den MOS-Transistor 402 ein, so dass Strom von dem Drain-Anschluss des MOS-Transistors 402 zu dem Source-Anschluss des MOS-Transistors 402 fließt, der mit Masse verbunden ist. Unter normalen Betriebsbedingungen jedoch sendet der Trigger-Schaltungsblock 404 kein Gate-Steuersignal an den MOS-Transistor 402, und der MOS-Transistor 402 ist "aus", so dass nur sehr wenig Strom durch den MOS-Transistor 402 fließt. Ein „ein“-Zustand des MOS-Transistors bedeutet in dieser Anmeldung im Allgemeinen, dass der MOS-Transistor Strom leitet, und ein „aus“-Zustand bedeutet im Allgemeinen, dass der MOS-Transistor keinen Strom leitet.
  • Bei normalen Betriebsbedingungen empfängt als ein Beispiel der Spannungs-Pin 406 die Spannung V1 und der Spannungs-Pin 414 empfängt die Spannung GND, also ist die Spannung über den Spannungs-Pins 406 und 414 gleich V1 – GND. Die Schaltung 400 kann Teile einer Funktionsschaltung (in 4 nicht gezeigt) enthalten, die bei einer Spannung von V1 – GND betrieben werden. Wenn die Spannung über den Spannungs-Pins 406 und 414 gleich V1 – GND ist, dann erfasst der Trigger-Schaltungsblock 404 keine Überspannung, und sendet kein Gate-Steuersignal, um den MOS-Transistor 402 einzuschalten. Wenn jedoch an den Spannungs-Pins 406 und 414 ein ESD-Ereignis auftritt, dann kann die Spannung über den Spannungs-Pins 406 und 414 höher als V1 ist – GND sein, wobei in diesem Fall der Trigger-Schaltungsblock 404 den Überspannungszustand erfasst und ein Gate-Steuersignal an den MOS-Transistor 402 sendet, das den MOS-Transistor 402 einschaltet. Wenn der MOS-Transistor 402 eingeschaltet ist, fließt Strom, der durch den Überspannungszustand verursacht wird, durch den MOS-Transistor 402 zur Masse, und nicht durch die Funktionsschaltung, was die Funktionsschaltung vor möglicher Schädigung schützt.
  • In einem anderen Beispiel unter normalen Betriebsbedingungen empfängt der Spannungs-Pin 408 die Spannung V2 und der Spannungs-Pin 414 empfängt eine Spannung GND, was bedeutet, dass die Spannung zwischen den Spannungs-Pins 408 und 414 V2 – GND ist. Die Schaltung 400 kann Teile der Funktionsschaltung enthalten (in 4 nicht gezeigt), die bei einer Spannung von V2 – GND betrieben werden. Wenn die Spannung zwischen den Spannungs-Pins 408 und 414 V2 – GND ist, dann erfasst der Trigger-Schaltungsblock 404 keine Überspannung, und sendet kein Gate-Signal, um den MOS-Transistor 402 einzuschalten. Wenn jedoch bei den Spannungs-Pins 408 und 414 ein ESD-Ereignis auftritt, dann kann die Spannung zwischen den Spannungs-Pins 408 und 414 höher sein als V2 – GND, wobei der Trigger-Schaltungsblock 404 den Überspannungszustand erfasst und ein Gate-Steuersignal an den MOS-Transistor 402 sendet, das den MOS-Transistor 402 einschaltet. Wenn der MOS-Transistor 402 eingeschaltet ist, fließt Strom, der durch den Überspannungszustand verursacht wird, durch die Diode 416 und den MOS-Transistor 402 zur Masse, und nicht durch die Funktionsschaltung, und verhindert so eine mögliche Beschädigung der Funktionsschaltung.
  • Im Beispiel eines Spannungsereignisses an den Spannungs-Pins 406 und 414 kann, wie oben beschrieben, der Strom, der durch das Spannungsereignis verursacht wird, direkt von dem Spannungs-Pin 406 durch den MOS-Transistor 402 zur Masse fließen, weil, wie oben erwähnt, der Spannungs-Pin 406 eingerichtet ist, die höchste Spannung zu empfangen und direkt mit dem MOS-Transistor 402 verbunden ist. Jedoch ist der Spannungs-Pin 408 nicht direkt an den MOS-Transistor 402 angeschlossen. Stattdessen fließt, wenn ein Spannungsereignis zwischen den Spannungs-Pins 408 und 414 auftritt, der Strom, der von dem Spannungsereignis verursacht wird, durch die Diode 416 und durch MOS-Transistor 402 zur Masse. Wenn ein Überspannungsereignis zwischen den Spannungs-Pins 410 und 414 auftritt, fließt der Strom, der durch die Überspannung verursacht ist, durch die Diode 418, weitere Diode (n) zwischen den Pins 410 und 408 (repräsentiert durch die Ellipsen in 4), die Diode 416, und den MOS-Transistor 402 zur Masse.
  • 5 zeigt ein Beispiel einer aktiven Klemmschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Eine Schaltung 500 enthält die Funktionsschaltung 501, ein geschütztes Pad 502, einen Vdd-Eingang 504, und die Masse (GND) 506, einen großen MOS-Transistor (LDMOS, „laterally diffused metal oxide semiconductor“) 508 und eine Gate-Steuerschaltung 510. Die aktive Klemmschaltung (d.h. der große LDMOS 508 und die Gate-Steuerschaltung 510) der Schaltung 500 ist eingerichtet, das geschützte Pad 502 vor einem ESD-Ereignis zu schützen. Die Gate-Steuerschaltung 510 umfasst eine ESD-Erfassungsschaltung 512, eine Ausschalte-Halte-Schaltung 514 und eine Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 516. Die aktive Klemmschaltung der Schaltung 500 kann beispielsweise eine Funktionsschaltung 501 vor einem ESD-Ereignis schützen, das zwischen dem geschützten Pad 502 und GND 506 auftritt. Das geschützte Pad 502 repräsentiert einen Eingang/Ausgang (I/O) oder eine Versorgung (nachfolgend einfach als "Eingang" bezeichnet) für die Funktionsschaltung 501. Die Schaltung ähnlich der Gate-Steuerschaltung 510 kann auch beispielsweise als Teil von ESD-Klemmschaltungen 108, 110 und 112 der 1A und 1B als Teil der Triggerschaltung 301 der 3. oder als Teil des Trigger-Schaltungsblocks 404 aus 4 implementiert werden.
  • Der Eingang Vdd 504 repräsentiert einen Eingang (der ohne Beschränkung der Allgemeinheit mit einer Vdd-Versorgungsleitung verbunden ist) für die Ausschalte-Halte-Schaltung 514. Wenn also die Schaltung 500 entweder deinstalliert ist oder in einem ausgeschalteten Zustand ist, dann ist Vdd gleich 0 V, und wie weiter unten näher erläutert wird, ist die Ausschalte-Halte-Schaltung 514 deaktiviert. Wenn die Schaltung 500 in einem ausgeschalteten Zustand ist, und die ESD-Erfassungsschaltung 512 ein ESD-Ereignis zwischen dem geschützten Pad 502 und GND 506 erfasst, dann schaltet die ESD-Erfassungsschaltung 512 den großen LDMOS 508 ein, und Strom wird von dem geschützten Pad 502 durch den großen LDMOS 508 zur Masse geleitet, anstatt durch eine Funktionsschaltung, die potentiell durch das ESD-Ereignis beschädigt werden kann. Als ein Beispiel kann die normale Betriebsspannung an dem geschützten Pad 502 30V sein. Somit kann die ESD-Erfassungsschaltung 512 eingerichtet sein, den großen LDMOS als Antwort auf eine Überspannung einzuschalten (z.B. eine Spannung von 35 V oder mehr), um die Funktionsschaltung vor einem Überspannungsereignis schützen. Diese Spannungen sind nur Beispiele, und es wird natürlich in Erwägung gezogen, dass die Schaltung 500 in Verbindung mit Schaltungen, die bei anderen Spannungen betrieben werden, verwendet werden kann kann.
  • Wenn die Schaltung 500 im Normalbetrieb ist, kann Vdd beispielsweise 5V sein. Während des normalen Betriebs kann die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 516 die Ausschalte-Halte-Schaltung 514 ausschalten. Wenn die Ausschalte-Halte-Schaltung 514 eingeschaltet ist, schaltet die Ausschalte-Halte-Schaltung 514 die aktive Klemmschaltung der Schaltung 500 aus und hält sie ausgeschaltet. Die Ausschalte-Halte-Schaltung 514 schaltet die aktive Klemmschaltung der Schaltung 500 aus, indem sie eine Gate-Spannung des großen LDMOS 508 auf Masse verringert, so dass die Gate-Source-Spannung des großen LDMOS 508 ungefähr 0V oder zumindest unterhalb der Schwellenspannung (Vth) des großen LDMOS 508 ist, und der große LDMOS ausgeschaltet ist, was bedeutet, dass es keinen signifikanten Drain-Source-Strom durch den großen LDMOS 508 gibt. Wenn die Ausschalte-Halte-Schaltung 514 eingeschaltet ist und der große LDMOS 508 ausgeschaltet ist, dann hat der große LDMOS 508 möglicherweise keinen Drain-Source-Strom, selbst wenn die Spannung zwischen dem geschützten Pad 502 und GND 506 größer als die Überspannung ist. Mit anderen Worten, auch wenn die ESD-Erfassungsschaltung 512 einen Überspannungswert feststellt, dann kann der große LDMOS 508 in diesem Zustand möglicherweise nicht einschalten. Wenn die Schaltung 500 nicht eingeschaltet ist und Vdd 0V ist, dann kann eine Überspannung (z.B. 35 V) dazu führen, dass der große LDMOS 508 Strom von dem geschützten Pad 502 zur Masse leitet, aber wenn die Schaltung 500 im Normalbetrieb ist und Vdd 5 V ist, dann wird die Überspannung von 35V möglicherweise nicht dazu führen, dass der große LDMOS 508 Strom von dem geschützten Pad 502 zur Masse und weg von der Funktionsschaltung 501 leitet. Die 35V zwischen dem geschützten Pad 502 und GND 506 brauchen möglicherweise kein ESD-Ereignis zu sein, und damit kann das Einschalten des großen LDMOS 508 zu einer Stromsenke führen, die verursacht, dass die Funktionsschaltung 501 fehlerhaft arbeitet.
  • Während der normalen Betriebsart kann der große LDMOS 508 in einigen Fällen basierend auf ESD Ereignissen einschalten, die durch die ESD-Erfassungsschaltung 512 erfasst werden. Um festzustellen, wann der große LDMOS 508 einzuschalten ist und wann der große LDMOS 508 ausgeschaltet zu halten ist, kann die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 516 eingerichtet sein, zwischen einem ESD-Ereignis und anderen Schaltereignissen basierend auf einer Kombination aus der Frequenz und der Amplitude der Ereignisse zu unterscheiden. Als Antwort auf ein Ereignis mit ESD-ähnlicher Frequenz und Amplitude kann die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 516 die Ausschalte-Halte-Schaltung 514 ausschalten. Wenn die Ausschalte-Halte-Schaltung 514 ausgeschaltet ist, dann kann der große Big LDMOS 508 als Antwort auf das Erfassen eines ESD-Ereignisses durch die ESD-Erkennungsschaltung 512 einschalten. Eine detailliertere Erklärung, wie die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 516 zwischen ESD-artigen Ereignissen und anderen Ereignissen basierend auf der Frequenz und der Amplitude unterscheidet, wird weiter unten bereitgestellt.
  • Anders gesagt, zeigt 5 die Schaltung 500 einschließlich der elektrostatischen Entladungs-(ESD)Schutzschaltung (z.B. großer LDMOS 508), der Ausschalte-Halte-Schaltung (z.B. Ausschalte-Halte-Schaltung 514), der ESD-Erfassungsschaltung (z.B. ESD-Erfassungsschaltung 512), und der Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 516, die eingerichtet ist, die ESD-Schutzschaltung zu aktivieren und die Ausschalte-Halte-Schaltung zu deaktivieren, wenn die ESD-Erfassungsschaltung ein ESD-Ereignis für stromlose oder auch für stromführende Chip-Betriebsarten erfasst. Bei einigen Beispielen sind die ESD-Erfassungsschaltung (z.B. ESD-Erfassungsschaltung 512) und die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 516 weiterhin so eingerichtet, die ESD-Schutzschaltung (z.B. den großen LDMOS 508) zu aktivieren und die Ausschalte-Halte-Schaltung zu deaktivieren (z.B. Ausschalte-Halte-Schaltung 514), wenn die ESD-Erfassungsschaltung ein ESD-Ereignis erfasst, und wenn die Schaltung 500 in einem eingeschalteten Betriebszustand ist (z.B. wenn von Vdd Strom fließt).
  • Bei einigen Beispielen sind die ESD-Erfassungsschaltung (z.B. die ESD-Erfassungsschaltung 512) und die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 516 weiterhin eingerichtet, die ESD-Schutzschaltung zu deaktivieren (z.B. den großen LDMOS 508), und die Ausschalte-Halte-Schaltung (z.B. die Ausschalte-Halte-Schaltung 514) zu aktivieren, wenn die ESD-Erfassungsschaltung kein ESD-Ereignis erfasst. Bei einigen Beispielen ist die ESD-Erfassungsschaltung weiterhin eingerichtet, die ESD-Schutzschaltung (z.B. den großen LDMOS 508) zu deaktivieren und die Ausschalte-Halte-Schaltung zu aktivieren (z.B. die Ausschalte-Halte-Schaltung 514), wenn die ESD-Erfassungsschaltung kein ESD-Ereignis erfasst und die Schaltung 500 in einem eingeschalteten Betriebszustand ist (z.B. wenn von Vdd Strom fließt).
  • Bei einigen Beispielen sind die ESD-Erfassungsschaltung (z.B. die ESD-Erfassungsschaltung 512) und die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 516 eingerichtet, das ESD-Ereignis zu erfassen, wenn die ESD-Erfassungsschaltung bestimmt, dass eine Spannung an einem Eingang der Schaltung 500 (z.B. geschütztes Pad 502) sowohl einen Spannungspegel-Schwellenwert (z.B. eine Durchbruchspannung einer Triggerdioden-Kette der Gate-Steuerschaltung 510) als auch einen Frequenzschwellenwert (z.B. eine Zeitkonstante, die der Gate-Steuerschaltung 510 zugeordnet ist) erfüllt. Bei einigen Beispielen sind die ESD-Erfassungsschaltung (z.B. die ESD-Erfassungsschaltung 512) und die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 516 eingerichtet, ein Nicht-ESD-Ereignis zu erfassen und kein ESD-Ereignis zu erfassen, wenn die ESD-Erfassungsschaltung eine Spannung an einem Eingang der Schaltung 500 erfasst (z.B. geschütztes Pad 502), die den Spannungspegel-Schwellenwert oder den Frequenz-Schwellenwert nicht erfüllt.
  • Bei einigen Beispielen umfasst die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung einen Schalter (z.B. den großen LDMOS 508), und die ESD-Erfassungsschaltung (z.B. ESD-Erfassungsschaltung 512) ist eingerichtet, die ESD-Schutzschaltung durch die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung dadurch nicht zu aktivieren, dass der Schalter entsprechend gesteuert wird, wenn die Ausschalte-Halte-Schaltung aktiviert ist. Mit anderen Worten ist die ESD-Erfassungsschaltung eingerichtet, die Aktivierung der ESD-Schutzschaltung zu unterlassen, wenn der Schalter der Ausschalte-Halte-Steuerschaltung aktiviert ist.
  • Bei einigen Beispielen umfasst die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung einen Schalter (z.B. den großen LDMOS 508), und die ESD-Erfassungsschaltung (z.B. die ESD-Erfassungsschaltung 512) ist eingerichtet, die ESD-Schutzschaltung durch die Steuerung des Schalters zu aktivieren, um die Ausschalte-Halte-Schaltung zu deaktivieren. Mit anderen Worten kann die ESD-Erfassungsschaltung, wenn die ESD-Erfassungsschaltung ein ESD-Ereignis basierend auf einem Spannungsereignis erfasst, die Ausschalte-Halte-Schaltung durch Deaktivierung des Schalters der Ausschalte-Halte-Steuerschaltung deaktivieren, um die Ausschalte-Halte-Schaltung zu deaktivieren.
  • Bei einigen Beispielen umfasst die ESD-Erfassungsschaltung (z.B. die ESD-Erfassungsschaltung 512) eine Triggerdioden-Kette zum Aktivieren der ESD-Schutzschaltung. Bei einigen Beispielen ist die ESD-Erfassungsschaltung eingerichtet, das ESD-Ereignis zu erfassen und die ESD-Schutzschaltung zu aktivieren (z.B. den großen LDMOS 508), wenn eine Spannung über der Triggerdioden-Kette eine Durchbruchspannung übersteigt, die der Triggerdioden-Kette zugeordnet ist, und einen Frequenzschwellenwert basierend auf einer Zeitkonstante erfüllt, die der ESD-Erfassungsschaltung zugeordnet ist. Bei einigen Beispielen umfasst die ESD-Erfassungsschaltung mindestens einen Kondensator und mindestens einen Widerstand, und die Zeitkonstante, die der ESD-Erfassungsschaltung zugeordnet ist, basiert auf dem zumindest einen Kondensator und dem zumindest einen Widerstand. Bei einigen Beispielen basiert die Zeitkonstante, die der ESD-Erfassungsschaltung zugeordnet ist, auf einer parasitären Kapazität, die einem oder mehreren Elementen der ESD-Erfassungsschaltung zugeordnet ist.
  • 6 zeigt ein Beispiel einer aktiven Klemmschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Schaltung 600 umfasst eine Funktionsschaltung 601, ein geschütztes Pad 602, einen Vdd-Eingang 604 und Masse (GND) 606 und einen großen LDMOS 608.
  • Die Schaltung 600 umfasst zudem eine ESD-Erfassungsschaltung 612, eine Ausschalte-Halte-Schaltung 614 und eine Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 616. Die aktive Klemmschaltung der Schaltung 600 kann beispielsweise die Funktionsschaltung 601 vor einem ESD-Ereignis schützen, das sich zwischen dem geschützten Pad 602 und GND 606 ereignet. Das geschützte Pad 602 repräsentiert einen Eingang der Funktionsschaltung 601. Die ESD Erfassungsschaltung 612, die Ausschalte-Halte-Schaltung 614 und die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 616 werden in der Regel in der gleichen Weise wie die ESD-Erfassungsschaltung 512, die Ausschalte-Halte-Schaltung 514 und die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 516 aus 5 betrieben, 6 zeigt jedoch mehr Details und wird detaillierter beschrieben.
  • Der Vdd-Eingang 604 repräsentiert einen Versorgungsleitungs-Eingang für die Ausschalte-Halte-Schaltung 614. Wenn also die Schaltung 600 entweder deinstalliert oder ausgeschaltet ist, dann liegt der Vdd-Eingang 604 auf 0 V, und wie später noch genauer erklärt werden wird, ist die Ausschalte-Halte-Schaltung 614 ausgeschaltet. Wenn die Schaltung 600 in einem ausgeschalteten Zustand ist und die ESD-Erfassungsschaltung 612 ein ESD-Ereignis zwischen dem geschützten Pad 602 und GND 606 erfasst, dann schaltet die ESD Erfassungsschaltung 612 den großen LDMOS 608 ein, und Strom wird von dem geschützten Pad 602 durch den großen LDMOS 608 an Masse, anstatt durch die Funktionsschaltung 601 geleitet, die potentiell von dem ESD-Ereignis beschädigt werden kann.
  • Die ESD-Erfassungsschaltung 612 umfasst eine Triggerdioden-Kette 622, einen Widerstand 626, eine Triggerdioden-Kette 646, einen Widerstand 650 und einen Kondensator 652. Wenn die Schaltung 600 nicht installiert ist oder ausgeschaltet ist (d.h. Vdd-Eingang 604 = 0 V), dann kann die ESD-Erfassungsschaltung 612 ein ESD-Ereignis an dem geschützten Pad 602 erfassen, wenn die Spannung zwischen dem geschützten Pad 602 und GND 606 die Durchbruchspannung der Triggerdioden-Kette 622 übersteigt. Wenn die Spannung zwischen dem geschützten Pad 602 und GND 606 unterhalb der Durchbruchspannung der Triggerdioden-Kette 622 ist, dann fließt kein Strom durch die Triggerdioden-Kette 622. Wenn die Spannung zwischen dem geschützten Pad 602 und GND 606 die Durchbruchsspannung der Triggerdioden-Kette 622 überschreitet, dann fließt Spannung durch die Triggerdioden-Kette 622 und erzeugt eine Spannung am Knoten 624 über dem Widerstand (R) 626. Der Knoten 624 entspricht allgemein dem Gate-Anschluss des großen LDMOS 608, und die Spannung über dem Widerstand 626 (d.h. die Gate-Source-Spannung des großen LDMOS 608) bewirkt, wenn sie größer ist als die Schwellenspannung (Vth) des großen LDMOS 608 ist, dass Strom von dem geschützten Pad 602 zu GND 606 fließt.
  • Als ein Beispiel kann die normale Betriebsspannung an dem geschützten Pad 602 30V sein. Somit kann die ESD-Erfassungsschaltung 612 eingerichtet sein, den großen LDMOS 608 als Antwort auf eine Überspannung einzuschalten (z.B. eine Spannung von 35 V oder mehr), um die Funktionsschaltung 601 vor einem Überspannungsereignis zu schützen. Die Dioden der Triggerdioden-Kette 622 können so gewählt werden, dass die Durchbruchspannung der Triggerdioden-Kette 622 der Überspannung entspricht, bei der die aktive Klemmschaltung einschaltet.
  • Die Ausschalte-Halte-Schaltung 614 umfasst einen Pull-Down-Transistor 632, einen Kondensator 644 und einen Widerstand 648. Wenn die Schaltung 600 im Normalbetrieb ist, kann der Vdd-Eingang 604 beispielsweise auf 5V liegen. Während des Normalbetriebs kann die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 616 die Ausschalte-Halte-Schaltung 614 einschalten. Wenn die Ausschalte-Halte-Schaltung 614 eingeschaltet ist, schaltet die Ausschalte-Halte-Schaltung 614 die aktive Klemmschaltung der Schaltung 600 aus. Die Ausschalte-Halte-Schaltung 614 schaltet die aktive Klemmschaltung der Schaltung 600 durch Verringern der Gate-Spannung des großen LDMOS 608 auf Masse aus, so dass die Gate-Source-Spannung des großen LDMOS 608 ungefähr 0 V beträgt und der große LDMOS 608 ausgeschaltet ist, das heißt es gibt keinen Gate-Source-Strom durch den großen LDMOS 608.
  • Wenn in einigen Beispielen die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 616 aus der Schaltung 600 weggelassen wird, und wenn die Ausschalte-Halte-Schaltung 614 eingeschaltet ist, und der große LDMOS 608 ausgeschaltet ist, dann kann der große LDMOS 608 möglicherweise keinen Drain-Source-Strom aufweisen, selbst wenn die Spannung zwischen dem geschützten Pad 602 und GND 606 größer ist als die Überspannung (z.B. selbst wenn die Spannung zwischen dem geschützten Pad 602 und GND 606 größer als die Durchbruchsspannung der Triggerdioden-Kette 622 ist). Mit anderen Worten kann ohne die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 616, selbst wenn die ESD-Erfassungsschaltung 612 einen Überspannungswert erfasst, der große LDMOS 608 möglicherweise immer noch nicht einschalten, unabhängig davon, ob die Überspannung aufgrund eines EMV-Ereignisses (in diesem Fall ist es erwünscht, dass der große LDMOS ausgeschaltet ist) oder aufgrund eines ESD-Ereignisses (in diesem Fall ist es erwünscht, dass der große LDMOS eingeschaltet ist) zustande kommt.
  • Wenn bei einigen Beispielen die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 616 aus der Schaltung 600 weggelassen wird, und wenn die Schaltung 600 eingeschaltet ist, und wenn der Vdd-Eingang 604 auf 0 V liegt, dann kann eine Überspannung (z.B. 35 V) verursachen, dass der große LDMOS 608 Strom von dem geschützten Pad 602 auf Masse leitet. Wenn jedoch die Schaltung 600 im Normalbetrieb ist und der Vdd-Eingang 604 auf 5 V liegt, dann verursacht die Überspannung von 35 V möglicherweise nicht, dass der große LDMOS 608 Strom von dem geschützten Pad 602 zur Masse und weg von der Funktionsschaltung 601 leitet. Die 35V zwischen dem geschützten Pad und GND 606 können möglicherweise kein ESD-Ereignis sein, und damit kann das Einschalten des großen LDMOS 608 in einer Stromsenke (Abzug von Strom) resultieren, die bei der Funktionsschaltung 601 zu Fehlfunktionen führt. Auf der anderen Seite sollte, wenn die 35V über das geschützte Pad 602 und GND 606 ein ESD-Ereignis sein können, der große LDMOS 608 einschalten, um die Funktionsschaltung 601 zu schützen. Die Schaltung 600 kann sich möglicherweise auf die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 616 verlassen, um den großen LDMOS 608 einzuschalten, um die Funktionsschaltung 601 während eines tatsächlichen ESD-Ereignisses zu schützen, ohne den Betrieb der Funktionsschaltung 601 durch Einschalten des großen LDMOS 608 während eines Nicht-ESD-Ereignisses zu behindern.
  • Ein Drain-Anschluss des Pull-Down-Transistors 632 ist mit einem Gate-Anschluss des großen LDMOS 608 an einem Knoten 624 verbunden. Wenn der Pull-Down-Transistor 632 eingeschaltet ist, dann fließt ein Drain-Source-Strom des Pull-Down-Transistors 632 vom Knoten 624 über den Pull-Down-Transistor 632 zur GND 606. Wenn der Pull-Down-Transistor 632 daher eingeschaltet ist, wird die Spannung am Knoten 624 auf Masse reduziert, das heißt die Gate-Source-Spannung des großen LDMOS 608 ist ungefähr null. Eine Gate-Source-Spannung von ungefähr 0 V deaktiviert die aktive Klemmschaltung der Schaltung 600, das heißt der große LDMOS 608 leitet keinen Drain-Source-Strom, selbst wenn die Triggerdioden-Kette 622 ein ESD-Ereignis erfasst. Wenn der Pull-Down-Transistor 632 ausgeschaltet ist, dann wird die Gate-Spannung des großen LDMOS 608 nicht durch den Pull-Down-Transistor 632 auf Masse verringert, und die aktive Klemmschaltung ist aktiviert. In diesem Fall bedeutet, wenn die aktive Klemmschaltung aktiviert ist, dass sich der große LDMOS 608 als Antwort auf die Triggerdioden-Kette 622, die ein ESD-Ereignis erfasst, einschaltet. Die aktive Klemmschaltung der Schaltung 600 kann durch Aus- und Einschalten des Pull-Down-Transistors 632 aktiviert und deaktiviert werden. Wie weiter unten im Detail beschrieben wird, kann der Pull-Down-Transistor 632 basierend auf einem Gate-Steuersignal, das er von der Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 616 empfängt, eingeschaltet und ausgeschaltet werden.
  • Während der Normalbetriebsart kann der große LDMOS 608 in einigen Fällen basierend auf ESD-Ereignissen, die durch die ESD-Erfassungsschaltung 612 erfasst werden, einschalten. Um festzustellen, wann der große LDMOS 608 einzuschalten ist und wann der große LDMOS 608 auszuschalten ist, kann die ESD-Erfassungsschaltung 612 eingerichtet sein, zwischen einem ESD-Ereignis und anderen Schaltereignissen basierend auf einer Kombination aus der Frequenz und der Amplitude der Ereignisse zu unterscheiden. Als Antwort auf ein Ereignis mit einer ESD-ähnlichen Frequenz und Amplitude kann die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 616 die Ausschalte-Halte-Schaltung 614 ausschalten. Wenn die Ausschalte-Halte-Schaltung 614 ausgeschaltet ist, kann der große LDMOS 608 als Antwort darauf, dass die ESD-Erfassungsschaltung 612 ein ESD-Ereignis erfasst, einschalten.
  • Die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 616 umfasst den Pull-Down-Transistor 642 und wahlweise einen Widerstand 648 und einen Kondensator 644. Ein Source-Anschluss des Pull-Down-Transistors 642 ist mit einem Gate-Anschluss des Pull-Down-Transistors 632 verbunden. Wenn der Pull-Down-Transistor 642 eingeschaltet ist, dann fließt ein Drain-Source-Strom des Pull-Down-Transistors 642 vom Knoten 654 über den Pull-Down-Transistor 642 auf GND 606. Wenn somit der Pull-Down-Transistor 642 eingeschaltet ist, ist die Spannung am Knoten 654 auf Masse verringert, das heißt die Gate-Source-Spannung des Pull-Down-Transistors 632 ist ungefähr Null. Eine Gate-Source-Spannung von ungefähr 0 V schaltet den Pull-Down-Transistor 632 aus, was bedeutet, dass der Pull-Down-Transistor 632 keinen Drain-Source-Strom leitet. Wenn der Pull-Down-Transistor 642 ausgeschaltet ist, wird die Gate-Spannung des Pull-Down-Transistors 632 nicht auf Masse verringert, und der Pull-Down-Transistor 632 leitet Strom von Drain zu Source, wenn er durch den Knoten 604 eingeschaltet wird (z.B. wenn der Chip eingeschaltet ist). Der Widerstand 648 und der Kondensator 644 sind in der Schaltung 600 bereitgestellt, um den Gate-Anschluss des Pull-Down-Transistors 632 auf Vdd vorzuspannen, und auch den Strom am Knoten 654 im Fall von Rauschen am Knoten 604 zu stabilisieren, und außerdem um den Strom von dem Knoten 604 zu dem Knoten 606 zu begrenzen, wenn der Pull-Down-Transistor 642 eingeschaltet wird.
  • In der Schaltung 600 verursacht das Einschalten des Pull-Down-Transistors 642 ein Ausschalten des Pull-Down-Transistors 632, und das Ausschalten des Pull-Down-Transistors 632 verursacht, dass die aktive Klemmschaltung aktiviert wird. Das Ausschalten des Pull-Down-Transistors 642 verursacht, dass der Pull-Down-Transistor 632 eingeschaltet wird, und das Einschalten des Pull-Down-Transistors 632 verursacht, dass die aktive Klemmschaltung während des eingeschalteten Zustands (z.B. Vdd = 5 V) deaktiviert ist. Dieses Verhalten ist in Tabelle 1 unten für den Fall zusammengefasst, dass der Chip eingeschaltet ist, das heißt, dass die Spannung an dem Knoten 604 höher als ein Schwellenwert des Pull-Down-Transistors 632 ist. TABELLE 1
    PULL-DOWN 642 PULL-DOWN 632 Aktive Klemmenschaltung
    Ein Ein Aktiviert
    Aus Aus Deaktiviert
  • Wie oben dargestellt, ist die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 616 während des Normalbetriebs eingerichtet, die Ausschalte-Halte-Schaltung 614 in einer Weise zu steuern, dass die Ausschalte-Halte-Schaltung 614 die aktive Klemmschaltung der Schaltung 600 als Antwort auf ESD-Ereignisse aktiviert, aber die aktive Klemmschaltung als Antwort auf andere Schaltereignisse deaktiviert. Die ESD-Erfassungsschaltung 612 unterscheidet zwischen ESD-Ereignissen und anderen Ereignissen basierend auf einer Kombination aus der Frequenz und Amplitude der Ereignisse. Als Antwort auf die Spannung zwischen dem geschützten Pad 602 und GND 606, die die Durchbruchsspannung der Triggerdioden-Kette 646 überschreitet, wird Strom durch die Triggerdioden-Kette 646 fließen, wodurch eine Spannung über dem Widerstand 650 entsteht, die mit einer Gate-Source-Spannung des Pull-Down-Transistors 642 korrespondiert.
  • Bei einigen Beispielen kann die Triggerdioden-Kette 646 eine Durchbruchspannung aufweisen, die ausreichend groß ist, um sicher zwischen ESD- und Nicht-ESD-Ereignissen zu unterscheiden, wenn sie mit einem Kriterium einer Spannungszunahmerate kombiniert werden, die durch den Kondensator 652 vorgegeben wird. Bei einigen Beispielen kann die Durchbruchspannung der Triggerdioden-Kette 646 ungefähr die gleiche wie eine Überspannung zwischen einem geschützten Pad und Masse sein. In Abhängigkeit von der Kapazität des Kondensators 652 und von der Größe des Widerstands 650 kann sich bei einigen Beispielen die Durchbruchspannung der Triggerdioden-Kette 646 von einer Überspannung zwischen einem geschützten Pad und Masse unterscheiden.
  • Um eine Häufigkeit von Spannungserhöhungen zu berücksichtigen (z.B. langsame Spannungserhöhungen oder schnelle Spannungserhöhungen), stützt sich die Erfassungsschaltung 612 auf eine Zeitkonstante (z.B. RC) des Kondensators 652 und des Widerstandes 650. Bei einigen Beispielen, bei denen keine Überspannung auftritt, ist der Gate-Anschluss des Pull-Down-Transistors 642 durch den Kondensator 652 und die Triggerdioden-Kette 646 entkoppelt und durch den Widerstand 650 auf GND 606 gesetzt. Wenn ein Überspannungsereignis eine Spannungserhöhungsrate in einem ähnlichen Zeitrahmen oder kürzer als die Zeitkonstante des Kondensators 652 und des Widerstandes 650 aufweist, und die Spannungsamplitude eine Schwellenwertspannung (z.B. Durchbruch) der Triggerdioden-Kette 646 überschreitet, dann wird sich die Spannung am Gate-Anschluss des Pull-Down-Transistors 642 entsprechend der Spannungserhöhung des Überspannungsereignisses erhöhen.
  • 7 zeigt ein Beispiel einer aktiven Klemmschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Eine Schaltung 700 umfasst eine Funktionsschaltung 701, ein geschütztes Pad 702, einen Vdd-Eingang 704 und Masse (GND) 706, und einen großen LDMOS 708. Die Schaltung 700 umfasst zudem eine ESD-Erfassungsschaltung 712, eine Ausschalte-Halte-Schaltung 714 und eine Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 716. In der Schaltung 700 arbeiten die Ausschalte-Halte-Schaltung 714 und die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 716 in der Regel auf die gleiche Weise wie oben in Bezug auf die Ausschalte-Halte-Schaltung 614 und die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 616 der Schaltung 600 beschrieben, aber die Schaltung 700 implementiert eine alternative Konfiguration für seine ESD-Erfassungsschaltung. Die aktive Klemmschaltung der Schaltung 700 kann beispielsweise die Funktionsschaltung 701 vor einem ESD-Ereignis schützen, das sich zwischen dem geschützten Pad 702 und GND 706 ereignet. Das geschützte Pad 702 stellt einen Eingang an einer Funktionsschaltung 701 dar. Die ESD Erfassungsschaltung 712, die Ausschalte-Halte-Schaltung 714 und die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 716 arbeiten in der Regel in der gleichen Weise wie die ESD-Erfassungsschaltung 512, die Ausschalte-Halte-Schaltung 514 und die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 516 aus 5, jedoch zeigt die 7 mehr Details und wird detaillierter beschrieben.
  • Der Eingang Vdd 704 repräsentiert einen Versorgungsleitungseingang für die Ausschalte-Halte-Schaltung 714. Wenn also die Schaltung 700 entweder deinstalliert wird oder in einem ausgeschalteten Zustand ist, dann ist Vdd gleich 0 V, und wie weiter unten näher erläutert wird, ist die Ausschalte-Halte-Schaltung 714 deaktiviert. Wenn die Schaltung 700 in einem ausgeschalteten Zustand ist und die ESD-Erfassungssschaltung 712 ein ESD-Ereignis zwischen dem geschützten Pad 702 und GND 706 erfasst, dann schaltet die ESD-Erfassungsschaltung 712 den großen LDMOS 708 ein, und es wird Strom von dem geschützten Pad 702 über den großen LDMOS 708 an Masse geleitet, anstatt durch die Funktionsschaltung 701, die sonst möglicherweise durch das ESD-Ereignis beschädigt werden würde.
  • Die ESD-Erfassungsschaltung 712 umfasst eine Triggerdioden-Kette 722 und einen Widerstand 726. Falls die Schaltung 700 nicht installiert ist oder ausgeschaltet ist (d.h. Vdd = 0 V), kann die ESD-Erfassungsschaltung 712 ein ESD-Ereignis an dem geschützten Pad 702 erfassen, wenn die Spannung zwischen dem geschützten Pad 702 und GND 706 die Durchbruchsspannung der Triggerdioden-Kette 722 überschreitet. Wenn die Spannung zwischen dem geschützten Pad 702 und GND 706 unterhalb der Durchbruchspannung der Triggerdioden-Kette 722 liegt, dann fließt kein Strom durch die Triggerdioden-Kette 722. Wenn die Spannung zwischen dem geschützten Pad 702 und GND 706 die Durchbruchsspannung der Triggerdioden-Kette 722 übersteigt, dann fließt Strom durch die Triggerdioden-Kette 722 und erzeugt eine Spannung am Knoten 724 über den Widerstand (R) 726. Der Knoten 724 entspricht im Allgemeinen dem Gate-Anschluss des großen LDMOS 708, und die Spannung über dem Widerstand 726 (d.h. die Gate-Source-Spannung des großen LDMOS 708) bewirkt, dass der große LDMOS 708 von dem geschützten Pad 702 Strom zu GND 706 leitet.
  • Als ein Beispiel kann die normale Betriebsspannung an dem geschützten Pad 702 30V sein. Somit kann die ESD-Erfassungsschaltung 712 eingerichtet sein, den großen LDMOS als Antwort auf eine Überspannung einzuschalten (z.B. eine Spannung von 35 V oder mehr), um die Funktionsschaltung 701 vor einem Überspannungsereignis zu schützen. Die Dioden der Triggerdioden-Kette 722 können so gewählt werden, dass die Durchbruchspannung der Triggerdioden-Kette 722 der Überspannung entspricht, bei der die aktive Klemmschaltung einschaltet.
  • Die Ausschalte-Halte-Schaltung 714 enthält einen Pull-Down-Transistor 732, einen Kondensator 744 und einen Widerstand 748. Wenn die Schaltung 700 im Normalbetrieb ist, kann Vdd beispielsweise 5V sein. Während des Normalbetriebs kann die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 716 die Ausschalte-Halte-Schaltung 714 einschalten. Wenn die Ausschalte-Halte-Schaltung 714 eingeschaltet ist, schaltet die Ausschalte-Halte-Schaltung 714 die aktive Klemmschaltung der Schaltung 700 aus. Die Ausschalte-Halte-Schaltung 714 schaltet die aktive Klemmschaltung der Schaltung 700 durch Verringern der Gate-Spannung des großen LDMOS 708 auf Masse aus, so dass die Gate-Source-Spannung des großen LDMOS 708 ungefähr 0 V beträgt, und der große LDMOS 708 ausgeschaltet ist, was bedeutet, dass es keinen Drain-Source-Strom durch den großen LDMOS 708 gibt. Wenn die Ausschalte-Halte-Schaltung 714 eingeschaltet ist und der große LDMOS 708 ausgeschaltet ist, dann weist der große LDMOS 708 möglicherweise keinen Drain-Source-Strom auf, auch wenn die Spannung zwischen dem geschützten Pad 702 und GND 706 größer ist als die Überspannung. Mit anderen Worten, auch wenn die ESD-Erfassungsschaltung 712 einen Überspannungswert erfasst, dann kann der große LDMOS 708 möglicherweise noch nicht einschalten. Wenn die Schaltung 700 nicht eingeschaltet ist, und Vdd 0V ist, kann eine Überspannung (z.B. 35 V) verursachen, dass der große LDMOS 708 Strom von dem geschützten Pad 702 zu Masse leitet, aber wenn die Schaltung 700 im Normalbetrieb ist und Vdd 5 V beträgt, dann sollte die Überspannung von 35 V nicht dazu führen, dass der große LDMOS 708 Strom von dem geschützten Pad 702 zu Masse und weg von der Funktionsschaltung 701 leitet. Die 35V zwischen dem geschützten Pad 702 und GND 706 dürfen in diesem Fall kein ESD-Ereignis sein, und daher kann das Einschalten des großen LDMOS 708 in einer Stromsenke resultieren, die dazu führt, dass die Funktionsschaltung 701 fehlerhaft funktioniert.
  • Ein Drain-Anschluss des Pull-Down-Transistors 732 ist mit einem Gate-Anschluss des großen LDMOS 708 am Knoten 724 verbunden. Wenn der Pull-Down-Transistor 732 eingeschaltet ist, dann fließt ein Drain-Source-Strom des Pull-Down-Transistors 732 vom Knoten 724 über den Pull-Down-Transistor 732 zu GND 706. Wenn der Pull-Down-Transistor 732 eingeschaltet ist, ist die Spannung am Knoten 724 auf Masse verringert, was bedeutet, dass die Gate-Source-Spannung des großen LDMOS 708 ungefähr null ist. Eine Gate-Source-Spannung von ungefähr 0 V deaktiviert die aktive Klemmschaltung der Schaltung 700, was bedeutet, dass der große LDMOS 708 keinen Drain-Source-Strom leitet, selbst wenn die ESD-Erfassungsschaltung 712 ein ESD-Ereignis erfasst. Wenn der Pull-Down-Transistor 732 ausgeschaltet ist, dann wird die Gate-Spannung des großen LDMOS 708 durch den Pull-Down-Transistor 732 nicht bis auf Masse reduziert und die aktive Klemmschaltung ist aktiviert. In diesem Fall ist also die aktive Klemmschaltung aktiviert, was bedeutet, dass der große LDMOS 708 als Antwort auf die Erfassung eines ESD-Ereignisses durch die ESD-Erfassungsschaltung 712 eingeschaltet wird. Die aktive Klemmschaltung der Schaltung 700 kann durch Aus- und Einschalten des Pull-Down-Transistors 732 aktiviert bzw. deaktiviert werden. Wie weiter unten detaillierter beschrieben wird, kann der Pull-Down-Transistor 732 basierend auf einem von der Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 716 empfangen Gate-Steuersignal ein- und ausgeschaltet werden.
  • Während der normalen Betriebsart kann der große LDMOS 708 noch in einigen Fällen basierend auf ESD-Ereignissen, die durch die ESD-Erfassungsschaltung 712 erfasst werden, einschalten. Um festzustellen, wann der große LDMOS 708 einzuschalten ist und wann der große LDMOS 708 ausgeschaltet bleibt, kann die ESD Erfassungsschaltung 712 eingerichtet sein, zwischen einem ESD-Ereignis und anderen Schaltereignissen basierend auf einer Kombination aus der Frequenz und der Amplitude der Ereignisse zu unterscheiden. Als Antwort auf ein Ereignis mit ESD-ähnlicher Frequenz und Amplitude kann die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 716 die Ausschalte-Halte-Schaltung 714 ausschalten. Wenn die Ausschalte-Halte-Schaltung 714 ausgeschaltet ist, kann der große LDMOS 708 als Antwort auf die Erfassung eines ESD-Ereignisses durch die ESD-Erfassungsschaltung 712 eingeschaltet werden.
  • Die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 716 umfasst den Pull-Down-Transistor 742. Ein Drain-Anschluss des Pull-Down-Transistors 742 ist mit einem Gate-Anschluss des Pull-Down-Transistors 732 verbunden. Wenn der Pull-Down-Transistor 742 eingeschaltet ist, dann fließt ein Drain-Source-Strom des Pull-Down-Transistors 742 vom Knoten 754 über den Pull-Down-Transistor 742 zu GND 706. Wenn der Pull-Down-Transistor 742 eingeschaltet ist, ist die Spannung am Knoten 754 auf Masse reduziert, das heißt die Gate-Source-Spannung des Pull-Down-Transistors 732 ist ungefähr Null. Eine Gate-Source-Spannung von ungefähr 0 V schaltet den Pull-Down-Transistor 732 aus, was bedeutet, dass der Pull-Down-Transistor 732 keinen Drain-Source-Strom leitet. Wenn der Pull-Down-Transistor 742 ausgeschaltet ist, wird die Gate-Spannung des Pull-Down-Transistors 732 nicht auf Masse verringert, und der Pull-Down-Transistor 732 leitet Strom von Drain zu Source, wenn er durch den Knoten 704 eingeschaltet wird, d.h. wenn der Chip eingeschaltet ist.
  • In der Schaltung 700 bewirkt das Einschalten des Pull-Down-Transistors 742 das Ausschalten des Pull-Down-Transistors 732, und das Ausschalten des Pull-Down-Transistors 732 bewirkt, dass die aktive Klemmschaltung aktiviert wird. Das Ausschalten des Pull-Down-Transistors 742 bewirkt, dass der Pull-Down-Transistor 732 eingeschaltet wird, und das Einschalten des Pull-Down-Transistors 732 bewirkt, dass die aktive Klemmschaltung deaktiviert ist. Dieses Verhalten ist in oben stehender Tabelle 1 für den Fall zusammengefasst, dass der Chip eingeschaltet ist, das heißt, dass die Spannung an dem Knoten 704 höher ist als der Schwellenwert des Pull-Down-Transistors 732. Auf diese Weise ist das Verhalten des Pull-Down-Transistors 742 und des Pull-Down-Transistors 732 gleich wie das des Pull-Down-Transistor 642 und des Pull-Down-Transistors 632, so wie oben in der Tabelle 1 zusammengefasst.
  • Die ESD-Erfassungsschaltung 712 arbeitet im Allgemeinen in der gleichen Weise wie die oben beschriebene ESD-Erfassungsschaltung 612, aber die ESD Erfassungsschaltung 712 enthält weniger Komponenten als die ESD-Erfassungsschaltung 612 und enthält keine Komponenten, die den Komponenten Triggerdioden-Kette 646, Widerstand 650 oder Kondensator 652 ähnlich sind. Einige der in 7 gezeigten Komponenten der ESD-Erfassungsschaltung 712 können tatsächliche elektrische Komponenten sein oder in einigen Beispielen können sie parasitäre Eigenschaften der tatsächlichen elektrischen Komponenten sein.
  • 8 zeigt ein Beispiel einer aktiven Klemmschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Schaltung 800 umfasst eine Funktionsschaltung 801, ein geschütztes Pad 802, einen Vdd-Eingang 804, und eine Masse (GND) 806, und einen großen LDMOS 808. Die Schaltung 800 umfasst zudem eine ESD-Erfassungsschaltung 812, eine Ausschalte-Halte-Schaltung 814, und eine Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 816. In der Schaltung 800 arbeiten die Ausschalte-Halte-Schaltung 814 und die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 816 auf die gleiche Weise wie oben für die Ausschalte-Halte-Schaltung 614 und die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 616 der Schaltung 600 beschrieben, aber die Schaltung 800 implementiert eine alternative Konfiguration für seine ESD-Erfassungsschaltung. Die aktive Klemmschaltung der Schaltung 800 kann beispielsweise die Funktionsschaltung 801 vor einem ESD-Ereignis schützen, das zwischen dem geschützten Pad 802 und GND 806 auftritt. Das geschützte Pad 802 repräsentiert einen Eingang zur Funktionsschaltung 801. Die ESD-Erfassungsschaltung 812, die Ausschalte-Halte-Schaltung 814, und die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 816 arbeiten in der Regel in der gleichen Weise wie die ESD-Erfassungsschaltung 512, die Ausschalte-Halte-Schaltung 514, und die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 516 aus 5, jedoch zeigt 8 mehr Details und wird detaillierter beschrieben.
  • Der Eingang Vdd 804 repräsentiert einen Eingang für die Ausschalte-Halte-Schaltung 814. Wenn also die Schaltung 800 entweder deinstalliert ist oder in einem ausgeschalteten Zustand ist, dann ist Vdd gleich 0 V, und wie weiter unten näher erläutert wird, übt die Ausschalte-Halte-Schaltung 814 keine Funktion aus. Wenn die Schaltung 800 in einem ausgeschalteten Zustand ist, und die ESD-Erfassungsschaltung 812 ein ESD-Ereignis zwischen dem geschützten Pad 802 und GND 806 erfasst, dann schaltet die ESD-Erfassungsschaltung 812 den großen LDMOS 808 ein, und Strom wird von dem geschützten Pad 802 durch den großen LDMOS 508 zu Masse geleitet, anstatt durch die Funktionsschaltung 801 zu fließen, die potenziell durch das ESD-Ereignis beschädigt werden könnte.
  • Die ESD-Erfassungsschaltung 812 umfasst eine Triggerdioden-Kette 822, einen Widerstand 826, einen Widerstand 850 und einen Kondensator 852. Wenn die Schaltung 800 nicht installiert ist oder ausgeschaltet ist (d.h. Vdd = 0 V), kann die ESD-Erfassungsschaltung 812 ein ESD-Ereignis an dem geschützten Pad 802 erfassen, wenn die Spannung zwischen dem geschützten Pad 802 und GND 806 die Durchbruchsspannung der Triggerdioden-Kette 822 übersteigt. Wenn die Spannung zwischen dem geschützten Pad 802 und GND 806 unterhalb der Durchbruchspannung der Triggerdioden-Kette 822 liegt, dann fließt durch die Triggerdioden-Kette 822 kein Strom. Wenn die Spannung zwischen dem geschützten Pad 802 und GND 806 die Durchbruchsspannung der Triggerdioden-Kette 822 übersteigt, dann fließt durch die Triggerdioden-Kette 822 Strom und erzeugt eine Spannung am Knoten 824 über den Widerstand (R) 826. Der Knoten 824 entspricht im Allgemeinen dem Gate-Anschluss des großen LDMOS 808, und die Spannung über dem Widerstand 826 (d.h. die Gate-Source-Spannung des großen LDMOS 808) bewirkt, dass der große LDMOS 808 Strom aus dem geschützten Pad 802 zu GND 806 leitet.
  • Als ein Beispiel kann die normale Betriebsspannung an dem geschützten Pad 802 30V sein. Somit kann die ESD-Erfassungsschaltung 812 eingerichtet sein, den großen LDMOS als Antwort auf eine Überspannung (z.B. eine Spannung von 35 V oder mehr) einzuschalten, um die Funktionsschaltung 801 vor einem Überspannungsereignis zu schützen. Die Dioden der Triggerdioden-Kette 822 können so gewählt werden, dass die Durchbruchspannung der Triggerdioden-Kette 822 der Überspannung entspricht, bei der die aktive Klemmschaltung einschaltet.
  • Die Ausschalte-Halte-Schaltung 814 umfasst den Pull-Down-Transistor 832, den Kondensator 844, und den Widerstand 848. Wenn die Schaltung 800 im Normalbetrieb ist, kann Vdd beispielsweise 5V sein. Während des Normalbetriebs kann die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 816 die Ausschalte-Halte-Schaltung 814 ausschalten. Wenn die Ausschalte-Halte-Schaltung 814 eingeschaltet ist, schaltet die Ausschalte-Halte-Schaltung 814 die aktive Klemmschaltung der Schaltung 800 aus. Die Ausschalte-Halte-Schaltung 814 schaltet die aktive Klemmschaltung der Schaltung 800 aus, indem sie die Gate-Spannung des großen LDMOS 808 auf Masse verringert, so dass die Gate-Source-Spannung des großen LDMOS 808 ungefähr 0 V ist und der große LDMOS 808 ausgeschaltet ist, was bedeutet, dass es keinen signifikanten Drain-Source-Strom durch den großen LDMOS 808 gibt. Wenn die Ausschalte-Halte-Schaltung 814 eingeschaltet ist und der große LDMOS 808 ausgeschaltet ist, dann hat der große LDMOS 808 möglicherweise keinen Drain-Source-Strom, selbst wenn die Spannung zwischen dem geschützten Pad 802 und GND 806 größer als die Überspannung ist. Mit anderen Worten, auch wenn die ESD-Erfassungsschaltung 812 einen Überspannungswert feststellt, dann schaltet der große LDMOS 808 möglicherweise nicht ein. Wenn die Schaltung 800 nicht eingeschaltet ist und Vdd 0V ist, dann kann eine Überspannung (z.B. 35 V) dazu führen, dass der große LDMOS 808 Strom von dem geschützten Pad 802 zu Masse leitet, aber wenn die Schaltung 800 im Normalbetrieb ist und Vdd 5 V ist, dann wird die Überspannung von 35V möglicherweise nicht dazu führen, dass der große LDMOS 808 Strom von dem geschützten Pad 802 zu Masse und weg von der Funktionsschaltung 801 leitet. Die 35 V zwischen dem geschützten Pad 802 und GND 806 brauchen möglicherweise kein ESD-Ereignis zu sein, und dann könnte das Einschalten des großen LDMOS 808 zu einer Stromsenke führen, die verursacht, dass die Funktionsschaltung 801 fehlerhaft arbeitet.
  • Ein Drain-Anschluss des Pull-Down-Transistors 832 ist mit einem Gate-Anschluss des großen LDMOS 808 am Knoten 824 verbunden. Wenn der Pull-Down-Transistor 832 eingeschaltet ist, dann fließt ein Drain-Source-Strom des Pull-Down-Transistors 832 vom Knoten 824 über den Pull-Down-Transistor 832 zu GND 806. Wenn der Pull-Down-Transistor 832 daher eingeschaltet ist, wird die Spannung am Knoten 824 auf Masse verringert, das heißt die Gate-Source-Spannung des großen LDMOS 808 ist ungefähr null. Eine Gate-Source-Spannung von ungefähr 0 V deaktiviert die aktive Klemmschaltung der Schaltung 800, das heißt der große LDMOS 808 leitet keinen Drain-Source-Strom, selbst wenn die Triggerdioden-Kette 822 ein ESD-Ereignis erfasst. Wenn der Pull-Down-Transistor 832 ausgeschaltet ist, dann wird die Gate-Spannung des großen LDMOS 808 nicht durch den Pull-Down-Transistor 832 auf Masse verringert, und die aktive Klemmschaltung ist aktiviert. In diesem Fall bedeutet, wenn die aktive Klemmschaltung aktiviert ist, dass sich der große LDMOS 808 als Antwort darauf, dass die ESD-Erfassungsschaltung 812 ein ESD-Ereignis erfasst, einschaltet. Die aktive Klemmschaltung der Schaltung 800 kann durch Aus- und Einschalten des Pull-Down-Transistors 832 aktiviert und deaktiviert werden. Wie weiter unten im Detail beschrieben wird, kann der Pull-Down-Transistor 832 basierend auf einem Gate-Steuersignal, das von dem Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 816 empfangen wird, eingeschaltet und ausgeschaltet werden.
  • Während der Normalbetriebsart kann der große LDMOS 808 in einigen Fällen basierend auf ESD-Ereignissen, die durch die ESD-Erfassungsschaltung 812 erfasst werden, einschalten. Um festzustellen, wann der große LDMOS 808 einzuschalten ist und wann der große LDMOS 808 auszuschalten ist, kann die ESD Erfassungsschaltung 812 eingerichtet sein, zwischen einem ESD-Ereignis und anderen Schaltereignissen basierend auf einer Kombination aus der Frequenz und der Amplitude der Ereignisse zu unterscheiden. Als Antwort auf ein Ereignis mit einer ESD-ähnlichen Frequenz und Amplitude kann die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 816 die Ausschalte-Halte-Schaltung 814 ausschalten. Wenn die Ausschalte-Halte-Schaltung 814 ausgeschaltet ist, kann der große LDMOS 808 als Antwort darauf, dass die ESD-Erfassungsschaltung 812 ein ESD-Ereignis erfasst, einschalten.
  • Die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 816 umfasst den Pull-Down-Transistor 842. Ein Source-Anschluss des Pull-Down-Transistors 842 ist mit einem Gate-Anschluss des Pull-Down-Transistors 832 verbunden. Wenn der Pull-Down-Transistor 842 eingeschaltet ist, dann fließt ein Drain-Source-Strom des Pull-Down-Transistors 842 vom Knoten 854 über den Pull-Down-Transistor 842 auf GND 806. Wenn somit der Pull-Down-Transistor 842 eingeschaltet ist, ist die Spannung am Knoten 854 auf Masse verringert, das heißt die Gate-Source-Spannung des Pull-Down-Transistors 832 ist ungefähr Null. Eine Gate-Source-Spannung von ungefähr 0 V schaltet den Pull-Down-Transistor 832 aus, was bedeutet, dass der Pull-Down-Transistor 832 keinen Drain-Source-Strom leitet. Wenn der Pull-Down-Transistor 842 ausgeschaltet ist, wird die Gate-Spannung des Pull-Down-Transistors 832 nicht auf Masse verringert, und der Pull-Down-Transistor 832 leitet Strom von Drain zu Source, wenn er durch den Knoten 804 eingeschaltet wird, d.h. wenn der Chip eingeschaltet ist.
  • In der Schaltung 800 verursacht das Einschalten des Pull-Down-Transistors 842 das Ausschalten des Pull-Down-Transistors 832, und das Ausschalten des Pull-Down-Transistors 832 verursacht, dass die aktive Klemmschaltung aktiviert wird. Das Ausschalten des Pull-Down-Transistors 842 verursacht, dass der Pull-Down-Transistor 832 eingeschaltet wird, und das Einschalten des Pull-Down-Transistors 832 verursacht, dass die aktive Klemmschaltung während des eingeschalteten Zustands (z.B. Vdd = 5 V) deaktiviert ist. Dieses Verhalten ist in Tabelle 1 oben für den Fall zusammengefasst, dass der Chip eingeschaltet ist, das heißt dass die Spannung an dem Knoten 804 höher als ein Schwellenwert des Pull-Down-Transistors 832 ist. Auf diese Weise ist das Verhalten des Pull-Down-Transistors 842 und des Pull-Down-Transistors 832 gleich wie das des Pull-Down-Transistor 642 und des Pull-Down-Transistors 632, so wie oben in der Tabelle 1 zusammengefasst.
  • Die ESD-Erfassungsschaltung 812 arbeitet im Allgemeinen in der gleichen Weise wie die oben beschriebene ESD- Erfassungsschaltung 612, aber die ESD-Erfassungsschaltung 812 enthält keine zweite Triggerdioden-Ketten-Komponente, wie beispielsweise Triggerdioden-Kette 646.
  • 9 zeigt ein Beispiel einer aktiven Klemmschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Schaltung 900 umfasst eine Funktionsschaltung 901, ein geschütztes Pad 902, einen Vdd-Eingang 904 und Masse (GND) 906, und einen großen LDMOS 908. Die Schaltung 900 umfasst zudem eine ESD-Erfassungsschaltung 912, eine Ausschalte-Halte-Schaltung 914 und eine Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 916. In der Schaltung 900 arbeiten die Ausschalte-Halte-Schaltung 914 und die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 916 auf die gleiche Weise wie oben für die Ausschalte-Halte-Schaltung 614 und die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 616 der Schaltung 600 beschrieben, aber die Schaltung 900 implementiert eine alternative Konfiguration für seine ESD-Erfassungsschaltung. Die aktive Klemmschaltung der Schaltung 900 kann beispielsweise die Funktionsschaltung 901 vor einem ESD-Ereignis schützen, das zwischen dem geschützten Pad 902 und GND 906 auftritt. Das geschützte Pad 902 repräsentiert einen Eingang zur Funktionsschaltung 901. Die ESD Erfassungsschaltung 812, die Ausschalte-Halte-Schaltung 914, und die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 916 arbeiten in der Regel in der gleichen Weise wie die ESD-Erfassungsschaltung 512, die Ausschalte-Halte-Schaltung 514, und die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 516 aus 5, jedoch zeigt 9 mehr Details und wird detaillierter beschrieben.
  • Der Eingang Vdd 904 repräsentiert einen Eingang für die Ausschalte-Halte-Schaltung 914. Wenn also die Schaltung 900 entweder deinstalliert ist oder in einem ausgeschalteten Zustand ist, dann ist Vdd gleich 0 V, und wie weiter unten näher erläutert wird, ist die Ausschalte-Halte-Schaltung 914 ausgeschaltet. Wenn die Schaltung 900 in einem ausgeschalteten Zustand ist, und die ESD-Erfassungsschaltung 912 ein ESD-Ereignis zwischen dem geschützten Pad 902 und GND 906 erfasst, dann schaltet die ESD-Erfassungsschaltung 912 den großen LDMOS 908 ein, und Strom wird von dem geschützten Pad 902 durch den großen LDMOS 508 zu Masse geleitet, anstatt durch die Funktionsschaltung 901, die potentiell durch das ESD-Ereignis beschädigt werden kann.
  • Die ESD-Erfassungsschaltung 912 umfasst eine Triggerdioden-Kette 922, einen Widerstand 926 und einen Kondensator 952. Wenn die Schaltung 900 eingeschaltet ist (d.h. Vdd = 0 V), dann kann die ESD-Erfassungsschaltung 912 ein ESD-Ereignis an dem geschützten Pad 902 erfassen, wenn die Spannung zwischen dem geschützten Pad 902 und GND 906 die Durchbruchspannung der Triggerdioden-Kette 922 übersteigt. Wenn die Spannung zwischen dem geschützten Pad 902 und GND 906 unterhalb der Durchbruchspannung der Triggerdioden-Kette 922 liegt, dann fließt kein Strom durch die Triggerdioden-Kette 922. Wenn die Spannung zwischen dem geschützten Pad 902 und GND 906 die Durchbruchsspannung der Triggerdioden-Kette 922 überschreitet, dann fließt Spannung durch die Triggerdioden-Kette 922 und erzeugt eine Spannung am Knoten 924 über dem Widerstand (R) 926. Der Knoten 924 entspricht allgemein dem Gate-Anschluss des großen LDMOS 908, und die Spannung über dem Widerstand 926 (d.h. die Gate-Source-Spannung des großen LDMOS 908) verursacht, dass Strom von dem geschützten Pad 902 zu GND 906 fließt.
  • Als ein Beispiel kann die normale Betriebsspannung an dem geschützten Pad 902 30V sein. Somit kann die ESD-Erfassungsschaltung 912 eingerichtet sein, den großen LDMOS 908 als Antwort auf eine Überspannung einzuschalten (z.B. eine Spannung von 35 V oder mehr), um die Funktionsschaltung 901 vor einem Überspannungsereignis zu schützen. Die Dioden der Triggerdioden-Kette 922 können so gewählt werden, dass die Durchbruchspannung der Triggerdioden-Kette 922 der Überspannung entspricht, bei der die aktive Klemmschaltung einschaltet.
  • Die Ausschalte-Halte-Schaltung 914 umfasst den Pull-Down-Transistor 932, den Kondensator 944 und den Widerstand 948. Wenn die Schaltung 900 im Normalbetrieb ist, kann der Vdd-Eingang 904 beispielsweise auf 5 V liegen. Während des Normalbetriebs kann die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 916 die Ausschalte-Halte-Schaltung 914 einschalten. Wenn die Ausschalte-Halte-Schaltung 914 eingeschaltet ist, schaltet die Ausschalte-Halte-Schaltung 914 die aktive Klemmschaltung der Schaltung 900 aus. Die Ausschalte-Halte-Schaltung 914 schaltet die aktive Klemmschaltung der Schaltung 900 durch Verringern der Gate-Spannung des großen LDMOS 908 auf Masse aus, so dass die Gate-Source-Spannung des großen LDMOS 908 ungefähr 0 V beträgt und der große LDMOS 908 ausgeschaltet ist, das heißt es gibt keinen Gate-Source-Strom durch den großen LDMOS 908. Wenn die Ausschalte-Halte-Schaltung 914 eingeschaltet ist, und der große LDMOS 908 ausgeschaltet ist, dann kann der große LDMOS 908 möglicherweise keinen Drain-Source-Strom haben, selbst wenn die Spannung zwischen dem geschützten Pad 902 und GND 909 größer ist als die Überspannung. Mit anderen Worten kann, selbst wenn die ESD-Erfassungsschaltung 912 einen Überspannungswert erfasst, der große LDMOS 908 möglicherweise immer noch nicht einschalten. Wenn die Schaltung 900 nicht eingeschaltet ist, und wenn Vdd 0 V beträgt, dann kann eine Überspannung (z.B. 35 V) verursachen, dass der große LDMOS 908 Strom von dem geschützten Pad 902 auf Masse leitet, aber wenn jedoch die Schaltung 900 im Normalbetrieb ist und der Vdd-Eingang 904 auf 5 V liegt, dann verursacht die Überspannung von 35 V möglicherweise nicht, dass der große LDMOS 908 Strom von dem geschützten Pad 902 zu Masse und weg von der Funktionsschaltung 901 leitet. Die 35V über dem geschützten Pad 902 und GND 906 können möglicherweise kein ESD-Ereignis sein, und damit kann das Einschalten des großen LDMOS 908 in einer Stromsenke resultieren, die bei der Funktionsschaltung 901 zu Fehlfunktionen führt.
  • Ein Drain-Anschluss des Pull-Down-Transistors 932 ist mit einem Gate-Anschluss des großen LDMOS 908 am Knoten 924 verbunden. Wenn der Pull-Down-Transistor 932 eingeschaltet ist, dann fließt ein Drain-Source-Strom des Pull-Down-Transistors 932 vom Knoten 924 über den Pull-Down-Transistor 932, zu GND 906. Wenn der Pull-Down-Transistor 932 daher eingeschaltet ist, wird die Spannung am Knoten 924 auf Masse verringert, das heißt die Gate-Source-Spannung des großen LDMOS 908 ist ungefähr null. Eine Gate-Source-Spannung von ungefähr 0 V deaktiviert die aktive Klemmschaltung der Schaltung 900, das heißt der große LDMOS 908 leitet keinen Drain-Source-Strom, selbst wenn die Triggerdioden-Kette 922 ein ESD-Ereignis erfasst. Wenn der Pull-Down-Transistor 932 ausgeschaltet ist, dann wird die Gate-Spannung des großen LDMOS 908 nicht durch den Pull-Down-Transistor 932 auf Masse verringert, und die aktive Klemmschaltung ist aktiviert. In diesem Fall bedeutet, wenn die aktive Klemmschaltung aktiviert wird, dass sich der große LDMOS 908 als Antwort darauf, dass die ESD-Erfassungsschaltung 912 ein ESD-Ereignis erfasst, einschaltet. Die aktive Klemmschaltung der Schaltung 900 kann durch Aus- bzw. Einschalten des Pull-Down-Transistors 932 aktiviert bzw. deaktiviert werden. Wie weiter unten im Detail beschrieben wird, kann der Pull-Down-Transistor 932 basierend auf einem Gate-Steuersignal, das von der Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 916 empfangen wird, eingeschaltet und ausgeschaltet werden.
  • Während des normalen Betriebsmodus kann der große LDMOS 908 in einigen Fällen basierend auf ESD-Ereignissen, die durch die ESD-Erfassungsschaltung 912 erfasst werden, einschalten. Um festzustellen, wann der große LDMOS 908 einzuschalten ist und wann der große LDMOS 908 auszuschalten ist, kann die ESD-Erfassungsschaltung 912 eingerichtet sein, zwischen einem ESD-Ereignis und anderen Schaltereignissen basierend auf einer Kombination aus der Frequenz und der Amplitude der Ereignisse zu unterscheiden. Als Antwort auf ein Ereignis mit einer ESD-ähnlichen Frequenz und Amplitude kann die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 916 die Ausschalte-Halte-Schaltung 914 ausschalten. Wenn die Ausschalte-Halte-Schaltung 914 ausgeschaltet ist, kann der große LDMOS 908 als Antwort darauf, dass die ESD-Erfassungsschaltung 912 ein ESD-Ereignis erfasst, einschalten.
  • Die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 916 umfasst den Pull-Down-Transistor 942. Ein Drain-Anschluss des Pull-Down-Transistors 942 ist mit einem Gate-Anschluss des Pull-Down-Transistors 932 verbunden. Wenn der Pull-Down-Transistor 942 eingeschaltet ist, dann fließt ein Drain-Source-Strom des Pull-Down-Transistors 942 vom Knoten 954 über den Pull-Down-Transistor 942 zu GND 906. Wenn der Pull-Down-Transistor 942 eingeschaltet ist, ist die Spannung am Knoten 954 auf Masse verringert, das heißt die Gate-Source-Spannung des Pull-Down-Transistors 932 ist ungefähr Null. Eine Gate-Source-Spannung von ungefähr 0 V schaltet den Pull-Down-Transistor 932 aus, was bedeutet, dass der Pull-Down-Transistor 932 keinen Drain-Source-Strom leitet. Wenn der Pull-Down-Transistor 942 ausgeschaltet ist, wird die Gate-Spannung des Pull-Down-Transistors 932 nicht auf Masse verringert, und der Pull-Down-Transistor 932 leitet Strom von Drain zu Source, wenn er durch den Knoten 904 eingeschaltet wird, d.h. wenn der Chip eingeschaltet ist.
  • In der Schaltung 900 bewirkt das Einschalten des Pull-Down-Transistors 942 das Ausschalten des Pull-Down-Transistors 932, und das Ausschalten des Pull-Down-Transistors 932 bewirkt, dass die aktive Klemmschaltung aktiviert wird. Das Ausschalten des Pull-Down-Transistors 942 bewirkt, dass der Pull-Down-Transistor 932 eingeschaltet wird, und das Einschalten des Pull-Down-Transistors 932 bewirkt, dass die aktive Klemmschaltung deaktiviert ist. Dieses Verhalten ist in oben stehender Tabelle 1 für den Fall zusammengefasst, dass der Chip eingeschaltet ist, das heißt, dass die Spannung an dem Knoten 904 höher ist als der Schwellenwert des Pull-Down-Transistors 932. Auf diese Weise ist das Verhalten des Pull-Down-Transistors 942 und des Pull-Down-Transistors 932 gleich wie das des Pull-Down-Transistors 642 und des Pull-Down-Transistors 632, so wie oben in der Tabelle 1 zusammengefasst.
  • Die ESD Erfassungsschaltung 912 arbeitet im Allgemeinen in der gleichen Weise wie die oben beschriebene ESD-Erfassungsschaltung 612, aber die ESD-Erfassungsschaltung 912 enthält keine zweite Triggerdioden-Ketten-Komponente, wie beispielsweise die Triggerdioden-Kette 646.
  • 10 ist ein Spannungs-Zeit-Diagramm, das ein transientes Ansprechverhalten der beispielhaften aktiven Klemmschaltung aus 6 darstellt. 10 zeigt grafische Darstellungen 1010–1040, die eine Spannungsmessung zeigen, die zwischen den Zeitpunkten t0 und t3 am Knoten 624 aufgenommen wurden. (z.B. am Gate des großen LDMOS 608). Die 10 ist unten im Kontext der Komponenten der Schaltung 600 aus 6 beschrieben. Spannung V0 entspricht annähernd null Volt. Eine Spannung über V1 (typischerweise gleich der Schwellenspannung (Vth) des großen LDMOS 608) wird den großen LDMOS 608 einschalten, und so einen Stromfluss durch den großen LDMOS 608 ermöglichen.
  • Die grafischen Darstellungen 1010 und 1020 aus 10 zeigen eine Spannung an dem Knoten 624 während eines EMV-Ereignisses (z.B. Anstieg von 24 V nach 30V innerhalb von 1ns) zwischen den Zeitpunkten t1 und t2. Die grafische Darstellung 1010 zeigt, dass bei eingeschalteter Schaltung 600 (z.B. Vdd ist 5V, anschließend als "Ein-Zustand" bezeichnet), die Spannung am Knoten 624 während eines Schaltereignisses niedriger als die Spannung am Knotenpunkt 624 in der grafischen Darstellung 1020 ist, wenn die Schaltung 600 ohne Strom ist (z.B. Vdd ist 0V, anschließend als "Aus-Zustand" bezeichnet). Außerdem zeigt die grafische Darstellung 1010 auch, dass wenn die Schaltung 600 im "Ein-Zustand" ist, die Spannung am Knotenpunkt 624 für eine viel kürzere Zeitdauer größer null ist als die Spannung am Knoten 624 in der grafischen Darstellung 1020, wenn die Schaltung 600 im "Aus-Zustand" ist.
  • Die grafischen Darstellungen 1030 und 1040 aus 10 zeigen eine Spannung an dem Knoten 624 während eines ESD-Ereignisses (z.B. von 24V bis 80V in 100ps). Die grafische Darstellung 1030 zeigt, dass, wenn die Schaltung 600 im "Ein-Zustand" arbeitet und die Schaltung 600 keine Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 616 umfasst, die Spannung am Knoten 624 schnell auf fast 0 V zurückgeht, und Strom, der mit dem ESD-Ereignis verbunden ist, nicht durch den großen LDMOS 608 geleitet wird. Die grafische Darstellung 1040 zeigt, dass, wenn die Schaltung 600 die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 616 enthält und die Schaltung 600 im "Ein-Zustand" auch während eines ESD-Ereignisses arbeiten kann, die Spannung am Knoten 624 über V1 bleibt und Strom, der mit ESD-Ereignis verbunden ist, durch den großen LDMOS 608 fließen wird.
  • 11 ist ein Spannungs-Zeit-Diagramm, das ein transientes Ansprechverhalten der beispielhaften aktiven Klemmschaltung aus 7 darstellt. 11 zeigt grafische Darstellungen 1110 und 1120, die eine Spannungsmessung zwischen den Zeitpunkten t0 und t3 am Knoten 724 repräsentieren (z.B. am Gate des großen LDMOS 708). 11 ist unten im Kontext der Komponenten der Schaltung 700 von 7 beschrieben.
  • Die grafischen Darstellungen 1110 und 1120 aus 11 zeigen eine Spannung an dem Knoten 724 während eines EMV-Ereignisses (z.B. von 24 V bis 30 V) bzw. eines ESD-Ereignisses (beispielsweise von 24V bis 80V) (z.B. mit einer Anstiegszeit von 1 ns bzw. 100 ps). Ähnlich wie die grafischen Darstellungen 1010 und 1030 aus 10 wird ein schnell ansteigendes EMV- oder ESD-Ereignis mit einer hohen Amplitude am Knoten 724 durch eine parasitäre Drain-Source-Kapazität des großen LDMOS 708 und den Durchbruch der Triggerdioden-Kette 722 aufgeladen. Der erste Effekt ist abhängig von der Anstiegszeit, der zweite Effekt ist abhängig von der Amplitude des Ereignisses. Dieses Aufladen des Knotens 724 kann den Pull-Down-Transistor 742 aktivieren, und folglich den Pull-Down-Transistor 732 ausschalten.
  • 12 ist ein Flussdiagramm, das beispielhafte Vorgänge und Arbeitsweisen eines Beispiels einer ESD-Schutzschaltung gemäß der Verfahren der vorliegenden Offenbarung darstellt. 12 ist unten im Rahmen der Schaltung 500 beschrieben.
  • 12 zeigt, dass eine ESD-Erfassungsschaltung (z.B. die ESD-Erfassungsschaltung 512 der Schaltung 500) ein Spannungsereignis an einem Eingang erfassen kann (z.B. am geschützten Pad 502 der Schaltung 500) (1200). Zum Beispiel wird während des Normalbetriebs (z.B. wenn Leistung an Vdd 504 anliegt) ein ESD-Ereignis (z.B. eine Überspannung oder Spannungsspitze) durch die ESD-Erfassungsschaltung 512 erkannt.
  • 12 stellt dar, dass die ESD-Erfassungsschaltung der Schaltung 500 bestimmen kann, ob das Spannungsereignis am Eingang ein ESD-Ereignis anzeigt. Zum Beispiel kann die ESD-Erfassungsschaltung 512 die Spannung, die dem Spannungsereignis am Eingang zugeordnet ist (z.B. eine Überspannung oder Spannungsspitze) mit einem Spannungsschwellenwert und einem Frequenzschwellenwert vergleichen, um zu bestimmen, ob die Amplitude und Frequenz, die dem Spannungsereignis zugeordnet sind, ein tatsächliches ESD-Ereignis anzeigen, das die Schaltung 500 beschädigen kann und kein Nicht-ESD-Ereignis (z.B. Rauschen) anzeigt, das systemimmanent im Gesamtsystem ist, in dem die Schaltung 500 installiert ist.
  • 12 zeigt dass als Antwort auf die Bestimmung, dass das Spannungsereignis ein ESD-Ereignis (1220) anzeigt, die ESD-Erfassungsschaltung der Schaltung 500 die Ausschalte-Halte-Schaltung der Schaltung 500 deaktivieren kann (1230) und die ESD-Schutzschaltung der Schaltung 500 aktivieren kann (1240). Beispielsweise kann die ESD-Erfassungsschaltung 512 nach der Bestimmung, dass das Spannungsereignis (z.B. die Überspannung oder Spannungsspitzen) an dem geschützten Pad 502 ein ESD-Ereignis sein kann, Informationen an die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 516 weiterleiten, die bewirkt, dass die Ausschalte-Halte-Schaltung 514 durch Ausschalten oder Deaktivieren eines Pull-Down-Transistors oder Schalters, die der Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 514 zugeordnet sind, deaktiviert wird. Die ESD-Erfassungsschaltung kann weiterhin den großen LDMOS 508 einschalten oder aktivieren, wodurch die ESD-Schutzschaltung der Schaltung 500 aktiviert wird.
  • Bei einigen Beispielen kann die ESD-Erfassungsschaltung der Schaltung 500 durch wenigstens das Bestimmen, ob das Spannungsereignis ein ESD-Ereignis anzeigt, während die Schaltung in einen eingeschalteten Zustand arbeitet, bestimmen, ob das Spannungsereignis ein ESD-Ereignis anzeigt. Mit anderen Worten können die ESD-Erfassungsschaltung 512, die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 516, die Ausschalte-Halte-Schaltung 514 und der große LDMOS 508 ESD-Schutz-Verfahren für den Schutz der Schaltung 500 vor ESD-Ereignissen ausführen, auch wenn Strom an der Funktionsschaltung 501 anliegt und die Schaltung 500 in einem eingeschalteten Betriebszustand ist.
  • Bei einigen Beispielen ist die ESD-Schutzschaltung der Schaltung 500 aktiviert, wenn die Schaltung 500 in einem ausgeschalteten Zustand arbeitet. Mit anderen Worten kann der große LDMOS 508 weiterhin ESD-Schutzfähigkeit bereitstellen, wenn kein Strom an Vdd 504 anliegt und die Funktionsschaltung 501 in einem stromlosen oder ausgeschalteten Zustand ist.
  • Bei einigen Beispielen kann als Antwort auf die Bestimmung, dass das Spannungsereignis kein ESD-Ereignis anzeigt, die ESD-Erfassungsschaltung der Schaltung die Ausschalte-Halte-Schaltung mit Hilfe der Ausschalte-Halte-Steuerschaltung aktivieren und die ESD-Schutzschaltung deaktivieren. Mit anderen Worten kann die ESD-Erfassungsschaltung 512, nachdem die ESD-Erfassungsschaltung 512 bestimmt, dass ein Spannungsereignis (z.B. eine Überspannung bzw. Spannungsspitze) ein Nicht-ESD-Ereignis repräsentiert, Informationen an die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 516 weiterleiten, die verursachen, dass die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 516 die Ausschalte-Halte-Schaltung 514 aktiviert und verhindert, dass die Schaltung 500 durch Rauschen oder anderen nicht-ESD-artigen Ereignissen gestört wird.
  • Bei einigen Beispielen können die ESD-Erfassungsschaltung 512 (z.B. die ESD-Erfassungsschaltung der Schaltung 500) und die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung 516 durch zumindest entweder die Bestimmung, ob die Spannung eine Durchbruchspannung überschreitet, die einer Triggerdioden-Kette der ESD-Erfassungsschaltung zugeordnet ist, oder durch die Bestimmung, ob die Spannung einen Frequenzschwellenwert erfüllt, bestimmen, ob das Spannungsereignis ein ESD-Ereignis darstellt. In anderen Worten kann die ESD-Erfassungsschaltung 512 eine Triggerdioden-Kette umfassen, die eine Durchbruchspannung aufweist, die einem ESD-Ereignis zugeordnet ist. Die ESD-Erfassungsschaltung 512 kann weiterhin einen tatsächlichen Kondensator- und / oder Widerstandselemente umfassen, und / oder eine(n) systemimmanente(n) parasitäre Kapazität und Widerstand aufweisen, so dass die ESD-Erfassungsschaltung 512 eine Zeitkonstante aufweisen kann (z.B. R × C), die der ESD-Erfassungsschaltung 512 zugeordnet ist. Wenn ein potentielles ESD-Ereignis eine Frequenz entsprechend der Zeitkonstante der ESD-Erfassungsschaltung 512 zusätzlich zu einer Amplitude hat, die eine Durchbruchspannung einer Triggerdioden-Kette übersteigt, dann kann die ESD-Erfassungsschaltung 512 bestimmen, dass ein erfasstes Spannungsereignis (z.B. eine Überspannung oder Spannungsspitze) ein ESD-Ereignis und kein Nicht-ESD-Ereignis darstellt.
    • Absatz 1. Schaltung, umfassend: eine elektrostatische Entladungs(ESD)-Schutzschaltung; eine Ausschalte-Halte-Schaltung; und eine ESD-Erfassungsschaltung, die eingerichtet ist, die ESD-Schutzschaltung zu aktivieren und die Ausschalte-Halte-Schaltung zu deaktivieren, wenn die ESD-Erfassungsschaltung ein ESD-Ereignis erfasst. Eine Ausschalte-Halte-Schaltung kann dabei allgemein eine Schaltung sein, die, wenn sie aktiviert oder eingeschaltet ist, die ESD-Schutzschaltung in einem ausgeschalteten oder inaktiven Zustand hält.
    • Absatz 2. Schaltung nach Absatz 1, umfassend eine Ausschalte-Halte-Steuerschaltung, wobei die ESD-Erfassungsschaltung eingerichtet ist, die Ausschalte-Halte-Schaltung durch die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung zu deaktivieren, wenn die ESD-Erfassungsschaltung das ESD-Ereignis erfasst.
    • Absatz 3. Schaltung nach Absatz 2, wobei die ESD-Erfassungsschaltung weiterhin eingerichtet ist, die ESD-Schutzschaltung zu aktivieren und die Ausschalte-Halte-Schaltung durch die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung zu deaktivieren, wenn die ESD-Erfassungsschaltung ein ESD-Ereignis erfasst, und wenn die Schaltung in einem eingeschalteten Betriebszustand arbeitet.
    • Absatz 4. Schaltung nach einem der Absätze 2–3, wobei die ESD-Erfassungsschaltung weiterhin eingerichtet ist, die ESD-Schutzschaltung zu deaktivieren und die Ausschalte-Halte-Schaltung durch die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung zu aktivieren, wenn die ESD-Erfassungsschaltung das ESD-Ereignis nicht erfasst.
    • Absatz 5. Schaltung nach Absatz 4, wobei die ESD-Erfassungsschaltung weiterhin eingerichtet ist, die ESD-Schutzschaltung zu deaktivieren und die Ausschalte-Halte-Schaltung durch die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung zu aktivieren, wenn die ESD-Erfassungsschaltung das ESD-Ereignis nicht erfasst und die Schaltung in einem eingeschalteten Betriebszustand arbeitet.
    • Absatz 6. Schaltung nach einem der Absätze 2–5, wobei die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung einen Schalter umfasst, und wobei die ESD-Erfassungsschaltung eingerichtet ist, die ESD-Schutzschaltung durch die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung durch Steuern des Schalters nicht zu aktivieren, wenn die Ausschalte-Halte-Schaltung aktiviert ist.
    • Absatz 7. Schaltung nach einem der Absätze 2–6, wobei die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung einen Schalter umfasst, und wobei die ESD-Erfassungsschaltung eingerichtet ist, die ESD-Schutzschaltung durch die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung durch Steuern des Schalters zu aktivieren, um die Ausschalte-Halte-Schaltung zu deaktivieren.
    • Absatz 8. Schaltung nach einem der Absätze 1–7, wobei die ESD-Erfassungsschaltung eingerichtet ist, das ESD-Ereignis zu erfassen, wenn die ESD-Erfassungsschaltung bestimmt, dass eine Spannung an einem Eingang der Schaltung mindestens ein Spannungspegel-Schwellenwertkriterium oder mindestens ein Frequenz-Schwellenwertkriterium erfüllt.
    • Absatz 9. Schaltung nach einem der Absätze 1–8, wobei die ESD-Erfassungsschaltung eingerichtet ist, ein Nicht-ESD-Ereignis zu erfassen und das ESD-Ereignis nicht zu erfassen, wenn die ESD-Erfassungsschaltung an einem Eingang der Schaltung eine Spannung erfasst, die mindestens ein Spannungspegel-Schwellenwertkriterium oder mindestens einem Frequenz-Schwellenwertkriterium nicht erfüllt.
    • Absatz 10. Schaltung nach einem der Absätze 1–9, wobei die ESD-Erfassungsschaltung eine Triggerdioden-Kette zur Aktivierung der ESD-Schutzschaltung umfasst.
    • Absatz 11. Schaltung nach Absatz 10, wobei die ESD-Erfassungsschaltung eingerichtet ist, das ESD-Ereignis zu erfassen und die ESD-Schutzschaltung zu aktivieren, wenn eine Spannung an der Triggerdioden-Kette eine Durchbruchspannung übersteigt, die der Triggerdioden-Kette zugeordnet ist, und einen Frequenz-Schwellenwert basierend auf einer Zeitkonstante, die der ESD-Erfassungsschaltung zugeordnet ist, erfüllt.
    • Absatz 12. Schaltung nach Absatz 11, wobei die ESD-Erfassungsschaltung mindestens einen Kondensator und mindestens einen Widerstand umfasst, und die Zeitkonstante, die der ESD-Erfassungsschaltung zugeordnet ist, auf dem mindestens einen Kondensator und dem mindestens einen Widerstand basiert.
    • Absatz 13. Schaltung nach einem der Absätze 11–12, wobei die Zeitkonstante, die der ESD-Erfassungsschaltung zugeordnet ist, auf einer parasitären Kapazität mit einem oder mehreren Elementen der ESD-Erfassungsschaltung basiert.
    • Absatz 14. Verfahren, umfassend: Erfassen eines Spannungsereignisses an einem Eingang der Schaltung durch eine elektrostatische Entladungs(ESD)-Erfassungsschaltung der Schaltung; Bestimmen, durch die ESD-Erfassungsschaltung, ob das Spannungsereignis an dem Eingang ein ESD-Ereignis anzeigt; und in Antwort auf das Bestimmen, dass das Spannungsereignis ein ESD-Ereignis anzeigt: Deaktivieren einer Ausschalte-Halte-Schaltung der Schaltung durch die ESD-Erfassungsschaltung der Schaltung; und Aktivieren einer ESD-Schutzschaltung der Schaltung durch die ESD-Erfassungsschaltung der Schaltung und durch eine Ausschalte-Halte-Steuerschaltung der Schaltung.
    • Absatz 15. Verfahren nach Absatz 14, wobei das Bestimmen, ob das Spannungsereignis ein ESD-Ereignis anzeigt, ein Bestimmen durch die ESD-Erfassungsschaltung der Schaltung umfasst, ob das Spannungsereignis ein ESD-Ereignis anzeigt, während die Schaltung in einem aktiven Betriebszustand arbeitet.
    • Absatz 16. Verfahren nach einem der Absätze 14–15, wobei die ESD-Schutzschaltung der Schaltung aktiviert ist, wenn die Schaltung in einem ausgeschalteten Zustand arbeitet.
    • Absatz 17. Verfahren nach einem der Absätze 14–16, weiterhin umfassend: in Antwort auf das Bestimmen, dass das Spannungsereignis kein ESD-Ereignis anzeigt: Aktivieren der Ausschalte-Halte-Schaltung durch die ESD-Erfassungsschaltung der Schaltung und durch die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung; und Deaktivieren der ESD-Schutzschaltung durch die ESD-Erfassungsschaltung der Schaltung.
    • Absatz 18. Verfahren nach einem der Absätze 14–17, wobei das Bestimmen, ob das Spannungsereignis ein ESD-Ereignis anzeigt, zumindest das Bestimmen durch die ESD-Erfassungsschaltung der Schaltung, ob ein Spannungspegel, der dem Spannungsereignis zugeordnet ist, eine Durchbruchspannung übersteigt, die einer Triggerdioden-Kette der ESD-Erfassungsschaltung zugeordnet ist, oder das Bestimmen durch die ESD-Erfassungsschaltung der Schaltung, ob ein Frequenzwert, der dem Spannungsereignis zugeordnet ist, einen Frequenz-Schwellenwert erfüllt, umfasst.
    • Absatz 19. Verfahren nach Absatz 18, wobei der Frequenz-Schwellenwert auf einer Zeitkonstante basiert, die einer ESD-Erfassungsschaltung zugeordnet ist.
    • Absatz 20. System, umfassend: Mittel zum Erfassen eines Spannungsereignisses an einem Eingang einer Schaltung; Mittel zum Bestimmen, ob das Spannungsereignis am Eingang ein ESD-Ereignis anzeigt; und Mittel zum Deaktivieren einer Ausschalte-Halte-Schaltung der Schaltung als Antwort auf das Bestimmen, dass das Spannungsereignis ein ESD-Ereignis anzeigt; und Mittel zum Aktivieren einer ESD-Schutzschaltung der Schaltung als Antwort auf das Bestimmen, dass das Spannungsereignis das ESD-Ereignis anzeigt.
  • Es wurden verschiedene Beispiele von Verfahren und Schaltungen beschrieben. Diese und andere Beispiele sind im Umfang der folgenden Ansprüche.

Claims (20)

  1. Schaltung, umfassend: eine ESD-Schutzschaltung; eine Ausschalte-Halte-Schaltung; und eine ESD-Erfassungsschaltung, die eingerichtet ist, die ESD-Schutzschaltung zu aktivieren und die Ausschalte-Halte-Schaltung zu deaktivieren, wenn die ESD-Erfassungsschaltung ein ESD-Ereignis erfasst.
  2. Schaltung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: eine Ausschalte-Halte-Steuerschaltung, wobei die ESD-Erfassungsschaltung eingerichtet ist, die Ausschalte-Halte-Schaltung durch die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung zu deaktivieren, wenn die ESD-Erfassungsschaltung das ESD-Ereignis erfasst.
  3. Schaltung nach Anspruch 2, wobei die ESD-Erfassungsschaltung weiterhin eingerichtet ist, die ESD-Schutzschaltung zu aktivieren und die Ausschalte-Halte-Schaltung durch die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung zu deaktivieren, wenn die ESD-Erfassungsschaltung ein ESD-Ereignis erfasst, und wenn die Schaltung in einem eingeschalteten Betriebszustand arbeitet.
  4. Schaltung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die ESD-Erfassungsschaltung weiterhin eingerichtet ist, die ESD-Schutzschaltung zu deaktivieren und die Ausschalte-Halte-Schaltung durch die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung zu aktivieren, wenn die ESD-Erfassungsschaltung das ESD-Ereignis nicht erfasst.
  5. Schaltung nach Anspruch 4, wobei die ESD-Erfassungsschaltung weiterhin eingerichtet ist, die ESD-Schutzschaltung zu deaktivieren und die Ausschalte-Halte-Schaltung durch die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung zu aktivieren, wenn die ESD-Erfassungsschaltung das ESD-Ereignis nicht erfasst und die Schaltung in einem eingeschalteten Betriebszustand arbeitet.
  6. Schaltung nach einem der Ansprüche 2–5, wobei die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung einen Schalter umfasst, und wobei die ESD-Erfassungsschaltung eingerichtet ist, die ESD-Schutzschaltung durch die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung durch Steuern des Schalters nicht zu aktivieren, wenn die Ausschalte-Halte-Schaltung aktiviert ist.
  7. Schaltung nach einem der Ansprüche 2–6, wobei die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung einen Schalter umfasst, und wobei die ESD-Erfassungsschaltung eingerichtet ist, die ESD-Schutzschaltung durch die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung durch Steuern des Schalters zu aktivieren, um die Ausschalte-Halte-Schaltung zu deaktivieren.
  8. Schaltung nach einem der Ansprüche 1–7, wobei die ESD-Erfassungsschaltung eingerichtet ist, das ESD-Ereignis zu erfassen, wenn die ESD-Erfassungsschaltung bestimmt, dass eine Spannung an einem Eingang der Schaltung mindestens ein Spannungspegel-Schwellenwertkriterium oder mindestens ein Frequenz-Schwellenwertkriterium erfüllt.
  9. Schaltung nach einem der Ansprüche 1–8, wobei die ESD-Erfassungsschaltung eingerichtet ist, ein Nicht-ESD-Ereignis zu erfassen und das ESD-Ereignis nicht zu erfassen, wenn die ESD-Erfassungsschaltung an einem Eingang der Schaltung eine Spannung erfasst, die mindestens ein Spannungspegel-Schwellenwertkriterium oder mindestens einem Frequenz-Schwellenwertkriterium nicht erfüllt.
  10. Schaltung nach einem der Ansprüche 1–9, wobei die ESD-Erfassungsschaltung eine Triggerdioden-Kette zur Aktivierung der ESD-Schutzschaltung umfasst.
  11. Schaltung nach Anspruch 10, wobei die ESD-Erfassungsschaltung eingerichtet ist, das ESD-Ereignis zu erfassen und die ESD-Schutzschaltung zu aktivieren, wenn eine Spannung an der Triggerdioden-Kette eine Durchbruchspannung übersteigt, die der Triggerdioden-Kette zugeordnet ist, und einen Frequenz-Schwellenwert basierend auf einer Zeitkonstante, die der ESD-Erfassungsschaltung zugeordnet ist, erfüllt.
  12. Schaltung nach Anspruch 11, wobei die ESD-Erfassungsschaltung mindestens einen Kondensator und mindestens einen Widerstand umfasst, und die Zeitkonstante, die der ESD-Erfassungsschaltung zugeordnet ist, auf dem mindestens einen Kondensator und dem mindestens einen Widerstand basiert.
  13. Schaltung nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Zeitkonstante, die der ESD-Erfassungsschaltung zugeordnet ist, auf einer parasitären Kapazität mit einem oder mehreren Elementen der ESD-Erfassungsschaltung basiert.
  14. Verfahren, umfassend: Erfassen eines Spannungsereignisses an einem Eingang der Schaltung durch eine ESD-Erfassungsschaltung einer Schaltung; Bestimmen, durch die ESD-Erfassungsschaltung, ob das Spannungsereignis an dem Eingang ein ESD-Ereignis anzeigt; und in Antwort auf das Bestimmen, dass das Spannungsereignis ein ESD-Ereignis anzeigt: Deaktivieren einer Ausschalte-Halte-Schaltung der Schaltungen durch die ESD-Erfassungsschaltung der Schaltungen; und Aktivieren einer ESD-Schutzschaltung der Schaltung durch die ESD-Erfassungsschaltung der Schaltung und durch eine Ausschalte-Halte-Steuerschaltung der Schaltung.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Bestimmen, ob das Spannungsereignis ein ESD-Ereignis anzeigt, ein Bestimmen durch die ESD-Erfassungsschaltung der Schaltung umfasst, ob das Spannungsereignis ein ESD-Ereignis anzeigt, während die Schaltung in einem aktiven Betriebszustand arbeitet.
  16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei die ESD-Schutzschaltung der Schaltung aktiviert wird, wenn die Schaltung in einem ausgeschalteten Zustand arbeitet.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14–16, weiterhin umfassend: in Antwort auf das Bestimmen, dass das Spannungsereignis ein ESD-Ereignis nicht anzeigt: Aktivieren der Ausschalte-Halte-Schaltung durch die ESD-Erfassungsschaltung der Schaltung und durch die Ausschalte-Halte-Steuerschaltung; und Deaktivieren der ESD-Schutzschaltung durch die ESD-Erfassungsschaltung der Schaltung.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14–17, wobei das Bestimmen, ob das Spannungsereignis ein ESD-Ereignis anzeigt, zumindest ein Bestimmen durch die ESD-Erfassungsschaltung der Schaltung, ob ein Spannungspegel, der dem Spannungsereignis zugeordnet ist, eine Durchbruchspannung übersteigt, die einer Triggerdioden-Kette der ESD-Erfassungsschaltung zugeordnet ist, oder ein Bestimmen durch die ESD-Erfassungsschaltung der Schaltung umfasst, ob ein Frequenzwert, der dem Spannungsereignis zugeordnet ist, einen Frequenz-Schwellenwert erfüllt, umfasst.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Frequenz-Schwellenwert auf einer Zeitkonstante basiert, die der ESD-Erfassungsschaltung zugeordnet ist.
  20. System, umfassend: Mittel zum Erfassen eines Spannungsereignisses an einem Eingang einer Schaltung; Mittel zum Bestimmen, ob das Spannungsereignis am Eingang ein ESD-Ereignis anzeigt; und Mittel zum Deaktivieren einer Ausschalte-Halte-Schaltung der Schaltung in Antwort auf das Bestimmen, dass das Spannungsereignis ein ESD-Ereignis anzeigt; und Mittel zum Aktivieren einer ESD-Schutzschaltung der Schaltung in Antwort auf das Bestimmen, dass das Spannungsereignis das ESD-Ereignis anzeigt.
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