TW201507333A - 靜電放電防護電路 - Google Patents

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Abstract

本發明一種靜電放電防護電路，該靜電放電防護電路應用於直流轉換器的輸入/輸出口，該直流轉換器包括串聯的上橋開關與下橋開關，該靜電放電防護電路與該直流轉換器形成於一積體電路上。該靜電放電防護電路包括：第一靜電防護元件的閘極與該上橋開關的閘極連接；第二靜電防護元件的閘極與該下橋開關的閘極連接；當靜電發生時，由於該上橋開關的寄生電容比該第一靜電防護的寄生電容大，下橋開關的寄生電容比該第二靜電防護元件的寄生電容大，從而使該第一、第二靜電防護元件不遲於該上橋開關及下橋開關導通。

Description

靜電放電防護電路
本發明涉及一種靜電放電防護電路，特別是一種應用於具有上橋開關與下橋開關的直流電壓轉換器的靜電放電防護電路。
通常，積體電路通常採用金屬氧化物半導體型電晶體(MOS)作為其輸入或輸出元件。尤其是對於直流電壓轉換器(DC-DC Converter)，通常包括串接在一外部電源與一連接節點之間的一上橋MOS電晶體及串接在該連接節點與地之間的下橋MOS電晶體，該上橋MOS電晶體與該下橋MOS之串接結構作為該直流電壓轉換器的輸出單元。為了防止積體電路受到靜電損害，通常，都需要設置包括電源鉗位元件(POWER CLAMP)、I/O端ESD防護元件及多重電源保護元件的ESD防護單元。其中，I/O端ESD防護元件用於限制輸入/輸出墊(I/O Pad)上的電壓低於導致輸出單元失效的電壓水平。然而，當ESD防護元件與上橋MOS電晶體或下橋MOS電晶體並聯時，受MOS晶體管產生的較大寄生電容的影響導致當靜電發生時MOS電晶體先於該ESD防護元件導通從而對MOS電晶體造成損害。
有鑑於此，有必要提供一種靜電放電防護電路，以避免因靜電而損壞元件。
一種靜電放電防護電路，該靜電放電防護電路應用於直流轉換器的輸入/輸出口，該直流轉換器包括串聯的上橋開關與下橋開關，該靜電放電防護電路與該直流轉換器形成於一積體電路上。該靜電放電防護電路包括：
第一靜電防護元件的閘極與該上橋開關的閘極連接；
第二靜電防護元件的閘極與該下橋開關的閘極連接；
當靜電發生時，該第一、第二靜電防護元件不遲於該上橋開關及下橋開關導通。
一種具有靜電防護功能的積體電路，包括：
直流轉換器包括串接的上橋開關與下橋開關；
靜電放電防護電電路包括第一靜電防護元件、第二靜電防護元件。
其中，第一靜電防護元件於積體電路的佈局面積小於該上橋開關的佈局面積且該第一靜電防護元件的閘極與該上橋開關的閘極連接；
第二靜電防護元件於積體電路的佈局面積小於該下橋開關的佈局面積且該第二靜電防護元件的閘極與該下橋開關的閘極連接。
一種靜電放電防護電路，該靜電放電防護電路應用於具有直流轉換器的輸入/輸出口，該直流轉換器包括串聯的上橋開關與下橋開關，該靜電放電防護電路與該直流轉換器形成於一積體電路上，，該靜電放電防護電路不遲於該直流轉換器導通。
相較於先前技術，本發明的靜電放電防護電路的第一、第二靜電防護元件的閘極分別與上橋開關及下橋開關的閘極耦接，從而使第一、第二靜電防護元件先於該上橋開關及下橋開關導通，從而使靜電電流通過該第一、第二靜電防護元件釋放，以避免靜電電流對上橋開關及下橋開關的損壞。
1‧‧‧積體電路
10‧‧‧靜電放電防護電路
11‧‧‧第一靜電防護元件
13‧‧‧第二靜電防護元件
20‧‧‧直流轉換器
21‧‧‧上橋開關
23‧‧‧下橋開關
25‧‧‧第一前驅動器
27‧‧‧第二前驅動器
29‧‧‧輸出端
A、B‧‧‧區域
G、G’‧‧‧閘極
D、D’‧‧‧汲極
S、S’‧‧‧源極
圖1是本發明的靜電放電防護電路一較佳實施方式的電路示意圖。
圖2是圖1所示的靜電防護電路於積體電路的佈局示意圖。
請參閱圖1，圖1是本發明的靜電放電防護電路一較佳實施方式的電路示意圖。該靜電放電防護電路10設置於積體電路1上，該積體電路1還包括直流轉換器20。該直流轉換器20包括上橋開關21、下橋開關23、第一前驅動器25及第二前驅動器27。在本發明中，該上橋開關21與下橋開關23均為一MOS電晶體，分別包括一閘極G、源極S及汲極D。
該上橋開關21的閘極G與該第一前驅動器25電連接，該上橋開關21的汲極D與直流電源Vcc電連接，該上橋開關21的源極S與輸出端29電連接。該第一前驅動器25用於控制該上橋開關21的導通與關斷。該下橋開關23的閘極G與該第二前驅動器27電連接，該下橋開關23的汲極D與該輸出端29電連接，該下橋開關23的源極S接地。該第二前驅動器27用於控制該下橋開關23的導通與關斷。該第一前驅動器25及第二前驅動器27相互配合以控制該上橋開關21及下橋開關23交替導通。
在本實施方式中，該上橋開關21與該下橋開關23均為一N型金屬半導體氧化物 (N-Metal Oxide Semiconductor, NMOS)電晶體。
該靜電放電防護電路10包括第一靜電防護元件11及第二靜電防護元件13。該二靜電防護元件11、13分別為一電晶體結構，分別包括一閘極G’、一源極S’及一汲極D’。其中，該第一靜電防護元件11與該上橋開關21並聯，且與該上橋開關21連接在該第一前驅動器25的同一端；該第二靜電防護元件13與該下橋開關23並聯，且與該下橋開關23連接在該第二前驅動器27的同一端。當靜電產生時，由於第一靜電防護元件11與第二靜電防護元件13具有比上橋開關21及下橋開關23小的寄生電容，該第一靜電防護元件11先於該上橋開關21導通，而該第二靜電防護元件13先於該下橋開關23導通，從而達到釋放靜電的目的。
具體地，該第一靜電防護元件11的閘極G’與該上橋開關21的閘極G相連，該第一靜電防護元件11的汲極D’與直流電源Vcc電連接，該第一靜電防護元件11的源極S’接地。該第二靜電防護元件13的閘極G’與該下橋開關23的閘極G相連，該第二靜電防護元件13的汲極D’與該輸出端29連接，該第二靜電防護元件13的源極S’接地。在本實施方式中，相應地，該第一靜電防護元件11及該第二靜電防護元件13均為一N型金屬半導體氧化物 (N-Metal Oxide Semiconductor, NMOS)電晶體。
請一併參閱圖2，圖2是圖1所示的靜電放電防護電路10於積體電路1的佈局示意圖。該上橋開關21及下橋開關23佈局於區域A，該第一靜電防護元件11及第二靜電防護元件13佈局於區域B，且該區域A的面積遠大於該區域B的面積。故該第一靜電防護元件11的寄生電容小於該上橋開關21的寄生電容；該第二靜電防護元件13的寄生電容小於該下橋開關23的寄生電容。則當靜電發生時，該靜電放電防護電路10先於該直流轉換器20導通，可以理解為該第一靜電防護元件11先於與之並聯的上橋開關21導通，該第二靜電防護元件13先於與之並聯的下橋開關23導通，從而有效地釋放靜電電流，使該直流轉換器20，尤其是作為輸出單元的上橋開關21與下橋開關23不受靜電損壞。當該直流轉換器20正常工作時，該靜電放電防護電路10還可起到直流電轉換的作用，從而提高直流轉換器20的效率。
前述的靜電放電防護電路10包括第一、第二靜電防護元件11、13且該第一、第二靜電防護元件11、13的閘極G’分別與上橋開關21及下橋開關23的閘極G相連，從而使第一、第二靜電防護元件11、13分別不遲於該上橋開關21及下橋開關23導通，使靜電電流通過該第一、第二靜電防護元件11、13釋放，以避免靜電電流對上橋開關21及下橋開關23的損壞，進一步，當該直流轉換器20正常工作時，該靜電放電防護電路10還可起到直流電轉換的作用，從而提高直流轉換器20的效率。
雖然本發明以優選實施例揭示如上，然其並非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可做各種的變化，這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求的保護範圍之內。
無
1‧‧‧積體電路
10‧‧‧靜電放電防護電路
11‧‧‧第一靜電防護元件
13‧‧‧第二靜電防護元件
20‧‧‧直流轉換器
21‧‧‧上橋開關
23‧‧‧下橋開關
25‧‧‧第一前驅動器
27‧‧‧第二前驅動器
29‧‧‧輸出端
G、G’‧‧‧閘極
D、D’‧‧‧汲極
S、S’‧‧‧源極

Claims (9)

  1. 一種靜電放電防護電路，該靜電放電防護電路應用於直流轉換器的輸入/輸出口，該直流轉換器包括串聯的上橋開關與下橋開關，該靜電放電防護電路與該直流轉換器形成於一積體電路上，該靜電放電防護電路包括：
    第一靜電防護元件的閘極與該上橋開關的閘極連接；
    第二靜電防護元件的閘極與該下橋開關的閘極連接；
    當靜電發生時，該第一、第二靜電防護元件不遲於該上橋開關及下橋開關導通。
  2. 如請求項1所述之靜電放電防護電路，其中，該直流轉換器還包括與上橋開關電連接的第一前驅動器及與下橋開關電連接的第二前驅動器；該第一前驅動器用於控制該上橋開關的導通與關斷；該第二前驅動器用於控制該下橋開關的導通與關斷。
  3. 如請求項2所述之靜電放電防護電路，其中，該第一前驅動器與該第二前驅動器相互配合以控制該上橋開關及下橋開關交替導通。
  4. 如請求項2所述之靜電放電防護電路，其中，該上橋開關及該下橋開關為N型金屬半導體氧化物 (N-Metal Oxide Semiconductor, NMOS)。
  5. 如請求項4所述之靜電放電防護電路，其中，該上橋開關的閘極與該第一前驅動器電連接，該上橋開關的汲極與直流電源電連接，該上橋開關的源極與輸出端電連接；該下橋開關的閘極與該第二前驅動器電連接，該下橋開關的汲極與該輸出端電連接，該下橋開關的源極接地。
  6. 如請求項5所述之靜電放電防護電路，其中，該第一、第二靜電防護元件為一N型金屬半導體氧化物 (N-Metal Oxide Semiconductor, NMOS)。
  7. 如請求項6所述之靜電放電防護電路，其中，該第一靜電防護元件的汲極與直流電源電連接，該第一靜電防護元件的源極接地；該第二靜電防護元件的汲極與該輸出端連接，該第二靜電防護元件的源極接地。
  8. 一種具有靜電防護功能的積體電路，包括：
    直流轉換器包括串接的上橋開關與下橋開關；
    靜電放電防護電電路包括第一靜電防護元件、第二靜電防護元件；
    其中，第一靜電防護元件的閘極與該上橋開關的閘極連接；
    第二靜電防護元件的閘極與該下橋開關的閘極連接。
  9. 一種靜電放電防護電路，該靜電放電防護電路應用於具有直流轉換器的輸入/輸出口，該直流轉換器包括串聯的上橋開關與下橋開關，該靜電放電防護電路與該直流轉換器形成於一積體電路上，該靜電放電防護電路不遲於該直流轉換器導通。
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