TWI416836B - 靜電防護電路 - Google Patents

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Description

靜電防護電路
本發明係有關於一種電子電路，尤指一種靜電防護電路。
靜電放電(Electrostatic Discharge,ESD)是造成大多數電子元件受到過度電性應力破壞的主要因素，這種破壞會導致電子元件形成一種永久性的毀壞，因而影響電子元件的正常運作。一般而言，會利用一靜電防護電路以避免靜電放電的破壞。
傳統的靜電防護電路係利用電壓爬升的速度來分辨是否為靜電放電，然而如果發生開機速度過快，導致電壓爬升過於迅速，使傳統的靜電防護電路無法分辨出是正常開機，導致靜電防護電路被誤啟動，使得一非預期之電流通過靜電防護電路。
本發明之目的之一，是在提供一種靜電防護電路，其可避免非預期的誤動作發生。
本發明之目的之一，是在提供一種靜電防護電路，可避免因開機行為而被誤啟動。
本發明之目的之一，是在提供一種靜電防護電路，可避免因電源充電瞬間電壓高速爬升而被誤啟動。
本發明之目的之一，是在提供一種靜電防護電路，可避免因電壓爬升速度過快而被誤啟動。
本發明之一實施例提供了一種靜電防護電路，具有一第一節點，用以接收一輸入電壓，靜電防護電路包含一分壓產生電路、一判斷電路、以及一開關電路。分壓產生電路係輸出一第一電壓與一第二電壓，其中，第一電壓與第二電壓係用以反應出輸入電壓之暫態電壓的變化情形，其中，第一電壓之暫態電壓與第二電壓之暫態電壓兩者不相同。判斷電路耦接分壓產生電路，接收第一電壓與第二電壓，並依據第一電壓與第二電壓決定一輸出電壓之電壓準位。開關電路耦接判斷電路，並依據輸出電壓之準位決定開關電路導通狀態。
本發明之靜電防護電路可在電壓爬升快速情況下，分辨出是靜電放電或正常工作電壓，避免靜電防護電路誤動作。
第1圖顯示本發明靜電防護電路之一實施例示意圖。如第1圖所示，靜電防護電路100包含一分壓產生電路101、一判斷電路102、以及一開關電路103。靜電防護電路100具有一節點N1，係用來接收一輸入電壓Vin，並根據輸入電壓Vin之電壓大小與輸入電壓Vin之於一暫態期間之爬升速度，決定是否導通(On)開關電路103。當開關電路103被導通時，則電流經開關電路103釋放至地電位G。
在一實施例中，如第1圖所示，分壓產生電路101可包含電阻101a、101b、以及電容101c。電阻101a之一端耦接節點N1，另一端串聯電阻101b。判斷電路102耦接至電阻101a與101b間之一節點N2，電容101c耦接電阻101b，判斷電路102耦接至電阻101b與電容101c間之一節點N3，且節點N2與N3分別輸出電壓Vp與Vn。
請注意，一實施例中，若電阻101a與101b為串聯，則其電壓Vp與Vn之電壓大小係依據電阻101a、101b、及電容101c之阻抗值大小而決定。另一實施例，電阻與電容的數目與耦接方式(例如串並聯方式)均可由設計者決定，不限制於此；另外電阻及/或電容亦可由目前現有或未來發展出之各種半導體元件實施，例如電晶體...等。
一實施例，如第1圖所示，判斷電路102可包含開關102a與102b。開關102a之一端耦接分壓產生電路101之節點N2、另一端耦接輸入電壓Vin，另一端耦接開關102b形成一節點Nj；開關102b之一端耦接分壓產生電路101之節點N3、另一端耦接節點Nj、以及另一端耦接一地電位G。
開關102a與102b分別接收電壓Vp與Vn，依據電壓Vp與Vn決定一輸出電壓V3，故判斷電路102會因電壓Vp與Vn之電壓大小變化，使輸出電壓V3之電壓準位也產生變化。
一實施例中，開關102a可為一P型金氧半場效電晶體所實現，開關102b係為一N型金氧半場效電晶體所實現。當然，另一實施例中，開關102a、102b並不限於此，其可由其他目前現有或未來發展出之半導體元件實施。
如第1圖之示例，開關102a之源極耦接節點N1並接收輸入電壓Vin，且開關102a之閘極依據電壓Vp之大小決定導通狀態、非導通狀態、或電流流過開關102a之大小。另外，導通電壓V1為輸入電壓Vin與電壓Vp之電壓差(即V1=Vin-Vp)，又導通電壓V2為電壓Vn與地電位G之電壓差(即V2=Vn-0)。相對應地，開關102b之汲極耦接開關102a之汲極，開關102b之源極耦接地電位G，開關102b之閘極依據電壓Vn之大小決定導通狀態、非導通狀態、或電流流過開關102b之大小。因此，藉由控制開關102a與102b之導通狀態，可以達成調整判斷電路102之輸出電壓V3大小。
一實施例，開關電路103耦接判斷電路102與輸入電壓Vin，並依據輸出電壓V3以決定開關電路103之之導通狀態、非導通狀態、或電流流過開關電路103的大小，進而可達成控制開關電路103動作之功效。例如，當開關電路103導通時，電流可經由開關電路103釋放至地電位G。在本實施例中，開關電路103可為一N型金氧半場效電晶體所實現，但本發明不應以此為限。另一實施例，亦可由目前現有或未來發展出之半導體元件實施。
為使靜電防護電路100能夠判斷節點N1接收輸入電壓Vin為快速啟動之工作電壓Vdd或靜電電壓VESD ，因此，請同時參考第2A圖，在本發明一實作中，當輸入電壓Vin為快速啟動之工作電壓Vdd時，輸入電壓Vin於快速啟動期間Tr，意即輸入電壓Vin處於快速爬升期間，一般而言Tr係小於10 μs，電壓Vp、電阻101a與101b之關係式實質上符合下列方程式：
其中，Z1與Z2分別表示電阻101a與101b之等效阻抗值，Vdd為輸入電壓Vin的工作電壓，Vthp 為開關102a之臨界電壓(threshold voltage)，V1為開關102a之導通電壓；特別說明的是，在輸入電壓Vin快速啟動期間Tr，由於輸入電壓Vin爬升速度非常快，使得電容101c之電壓差不會瞬間變化，且電容101c之一端耦接地電位G，因此，電壓Vn趨近於零。須注意的是，在快速啟動期間Tr之後，電容101c的效應即開始發生，因此由第2A圖中可發現，電壓Vp及電壓Vn開始緩緩上升。
並請同時參考第2A圖，第2A圖顯示本發明之靜電防護電路100在初啟動(power on)時，輸入電壓Vin快速爬升情況下之電壓模擬圖，由第2A圖可以了解輸入電壓Vin、電壓Vp以及電壓Vn三者之關係。
分壓產生電路101接收輸入電壓Vin，並依據輸入電壓Vin輸出一電壓Vp與一電壓Vn，其中，當輸入電壓Vin於快速啟動期間Tr(例如：電路初啟動)，經由設計電阻101a與電阻101b之阻抗值Z1及Z2，電壓Vp之暫態電壓與工作電壓Vdd所形成之導通電壓V1，使得開關102a處於非導通狀態；由第2A圖可以了解，於一暫態期間Tt，即自電路初啟動(t=0)至穩態的期間(包含快速啟動期間Tr)，電壓Vp之暫態電壓與工作電壓Vdd所形成之導通電壓V1，仍然使得開關102a處於非導通狀態。故，由上述可以了解，本實施例之靜電防護電路100，當輸入電壓Vin快速爬升情況下，輸入電壓Vin小於一預設值時，電壓Vp之暫態電壓使得開關102a為非導通狀態，舉例說明，於一實作中，工作電壓為3.3V，因此預設值可設定為3.3V(或可設定為略高於3.3V)，當輸入電壓Vin小於等於3.3V時，分壓產生電路101所輸出之電壓Vp之暫態電壓使得開關102a處於非導通狀態。
同理，當輸入電壓Vin快速爬升情況下，輸入電壓Vin大於另一預設值時，電壓Vp之暫態電壓使得開關102a為導通狀態，舉例說明，於一實作中工作電壓為3.3V，因此預設值可設定為5V，當輸入電壓Vin大於5V時，分壓產生電路101所輸出之電壓Vp之暫態電壓使得開關102a處於導通狀態。
另外，在暫態期間Tt，電壓Vp與電壓Vn之暫態電壓的大小不相等。為了使開關電路103於暫態期間Tt不被導通，本發明之電壓Vp、電壓Vn及工作電壓Vdd之間係具有一預設關係，即Vp與Vdd所形成之導通電壓V1，使得開關102a處於非導通狀態。
須注意，當電壓Vin為工作電壓Vdd、且無VESD 干擾時，靜電防護電路100之輸入電壓Vin於快速啟動期間Tr中，由前述式(2)可得知，，工作電壓Vdd將因阻抗Z1與Z2的分壓，而使導通電壓V1之電壓值小於開關102a之臨界電壓Vthp ；當然，由於電容101c的影響，在快速啟動期間Tt之後至靜電防護電路100處於穩態前，電壓Vp逐漸上升，因此導通電壓V1之電壓值仍然小於開關102a之臨界電壓Vthp 。因此，開關102a將處於非導通(Off)狀態，可避免當輸入電壓Vin爬升速度接近靜電放電的速度，造成開關102a導通而讓開關電路103誤啟動。至於節點N3之導通電壓V2之電壓值，因輸入電壓Vin(Vdd)快速爬升的關係導致電容101c累積電荷速度較慢，使得導通電壓V2之電壓準位仍處於低電壓(趨近於0)，則開關102b處於非導通(Off)狀態。因開關102a與102b皆處於非導通(Off)狀態，故此時節點Nj為浮接(floating)，輸出電壓V3處於未知狀態，請參考第2B圖，上述之輸出電壓V3處於未知狀態，可能導致開關電路103導通，靜電防護電路100可能產生一非預期電流通過開關電路103，但由於電壓Vn(即導通電壓V2)，於快速啟動期間Tr之後會緩緩上升，當電壓Vn大於開關102b之臨界電壓Vthn 時，開關102b隨即處於導通(On)狀態，此時輸出電壓V3為低電壓準位，以確保開關電路103處於非導通狀態；且相較於習知之靜電防護電路之非預期之電流最大值可達400mA以上，本實施例之非預期之電流最大值遠小於400mA，故非預期之電流可大幅下降。而靜電防護電路100進入穩態後，由第2A圖可以了解，電壓Vp、Vn之電壓準位與工作電壓Vdd相等，開關電路103仍維持非導通狀態。
當輸入電壓Vin為靜電電壓VESD 時，且輸入電壓Vin處於快速爬升期間Tr，靜電防護電路實質上符合下列方程式：
其中，VESD 表示為靜電放電所產生時之電壓值。
請同時參考第3A圖，第3A圖顯示本發明之靜電防護電路，在靜電電壓VESD 被引入情況下之電壓模擬圖。第3A圖可以了解輸入電壓Vin、電壓Vp、以及電壓Vn三者之關係。
當靜電放電的狀況發生，輸入電壓Vin為靜電電壓VESD 時，由前述式(3)可得知，，雖然靜電電壓VESD 仍被阻抗Z1與Z2分壓，但因為靜電電壓VESD 的電壓值一般係遠大於工作電壓Vdd，所以即使經過分壓，由靜電電壓VESD 造成的導通電壓V1之電壓值仍會大於開關102a之臨界電壓Vthp ，故開關102a將處於導通(On)狀態，而開關電路103處於導通狀態，以釋放靜電電壓VESD 所造成之電流；特別說明的是，在靜電電壓VESD 快速爬升期間Tr之後，由於仍有些微電流通過電容101c，電容101c之電壓會略為上升，由第3A圖中可發現，電壓Vp及電壓Vn仍會緩緩上升，且逐漸接近輸入電壓Vin；第3A圖中，所註明之t2時間為電壓Vp與靜電電壓所形成之導通電壓V1小於開關102a之臨界電壓Vthp ，此時開關電路103處於非導通狀態。
而節點N3之導通電壓V2之電壓值，因靜電電壓VESD 快速爬升之關係，導致電容101c累積電荷速度較慢，使得導通電壓V2之電壓準位仍處於低電壓(趨近於0)，則開關102b處於非導通(Off)狀態，特別注意的是，在本實施例中，電阻101a、101b及電容101c所組成之RC時間常數需大於靜電放電的發生時間，使得開關102b在靜電放電的發生時間內，仍處於非導通狀態。
請再參考第3B圖，第3B圖顯示靜電防護電路100相對應於第3A圖之電流模擬圖。在導通電壓V1大於開關102a之臨界電壓Vthp 的期間，由於開關電路103被導通，故產生一靜電放電電流(如第3B圖所示之電流)，其流過開關電路103，使電流經由開關電路103釋放至地電位G，避免電路因靜電電壓VESD 受到永久性破壞。
在此請注意，由第3A圖可知，當靜電防護電路100處於穩態時，靜電電壓VESD 、電壓Vp以及電壓Vn之電壓準位會趨近於相等。
請參閱第4圖，第4圖顯示本發明靜電防護電路之分壓產生電路於一實施例示意圖，如第4圖所示，靜電防護電路200與靜電防護電路100之差異在於，電阻201a、201b係分別由P型金氧半場效電晶體所實現，電阻201a、201b之閘極端分別耦接至地電位G，電阻201a、201b之等效阻抗為Z1、Z2，揭露至此，其餘操作原理與靜電防護電路100相同，為求簡潔故其詳細操作並不另贅述於此。
請參閱第5圖，第5圖顯示本發明靜電防護電路之分壓產生電路於一實施例示意圖中如第5圖所示，靜電防護電路300與靜電防護電路100之差異在於，電阻301a、301b係分別由N型金氧半場效電晶體所實現，電阻301a、301b之閘極端分別耦接至輸入電壓Vdd，電阻301a、301b之等效阻抗為Z1、Z2，揭露至此，其餘操作原理與靜電防護電路100相同，為求簡潔故，在此不另行贅述。
請參閱第6圖，第6圖顯示本發明靜電防護電路之一實施例示意圖，如第6圖所示，靜電防護電路400與靜電防護電路100之差異在於，分壓產生電路401包含一電阻401a、401b、401c、以及電容401d。
電阻401a之一端耦接耦接節點N1，另一端串聯電阻401b，電阻401c之兩端分別串聯電阻401b與電容401d。
且判斷電路402耦接電阻401a與401b間之一節點N2，除此之外，判斷電路402亦耦接電阻401b與401c之間一節點N3，且節點N2與N3分別輸出電壓Vp與Vn。
請注意，由於電阻401a、401b、401c三者為串聯，則其電壓Vp與Vn之電壓大小係分別透過分壓定理為電阻401a、401b、401c、及電容401d之阻抗值所決定。
一實施例，如第6圖所示，判斷電路402可包含開關402a與402b，開關402a之一端耦接分壓產生電路401之節點N2、另一端耦接輸入電壓Vin，另一端耦接開關402b形成一節點Nj；開關402b之一端耦接分壓產生電路401之節點N3、另一端耦接節點Nj、以及另一端耦接一地電位G。
開關402a與402b分別接收電壓Vp與Vn，依據電壓Vp與Vn決定一輸出電壓V3之電壓準位，故判斷電路402會因電壓Vp與Vn之電壓大小變化，使輸出電壓V3之電壓準位也產生變化。
一實施例中，開關402a係為一P型金氧半場效電晶體所實現，開關402b係為一N型金氧半場效電晶體所實現。當然，另一實施例中，開關402a、402b並不限於此，其可由其他目前現有或未來發展出之半導體元件實施。
如第6圖所示，開關402a之源極耦接節點N1並接收輸入電壓Vin，且開關402a之閘極端依據電壓Vp之大小決定導通狀態、非導通狀態、或電流流過開關402a之大小。
相對應地，開關402b之汲極耦接開關402a之汲極，開關402b之源極耦接地電位G，開關402b之閘極依據電壓Vn之大小決定導通狀態、非導通、或電流流過開關402b之大小。因此，藉由控制開關402a與402a之導通狀態，可以達成調整判斷電路402之輸出電壓V3大小。
一實施例，開關電路403耦接判斷電路402與輸入電壓Vin，並依據輸出電壓V3以決定開關電路403之之導通狀態、非導通狀態、或電流流過開關電路403的大小，進而可達成控制開關電路403動作之功效。例如，當開關電路403導通時，電流可經由開關電路403釋放至地電位G。在本實施例中，開關電路403可為一N型金氧半場效電晶體所實現，但本發明不應以此為限。另一實施例，亦可由目前現有或未來發展出之半導體元件實施。
為使靜電防護電路400能夠判斷節點N1接收輸入電壓Vin為快速啟動之工作電壓Vdd或靜電電壓VESD ，因此，請同時參考第7A圖，在本發明一實作中，當輸入電壓Vin為快速啟動之工作電壓Vdd時，輸入電壓Vin於快速啟動期間Tr，意即輸入電壓Vin處於快速爬升期間，一般而言Tr係小於10 μs ，電壓Vp、Vn、電阻401a、401b、401c之關係式如下所示：
其中，Z1、Z2、Z3分別表示電阻101a與101b之等效阻抗值，Vdd為輸入電壓Vin的工作電壓，Vthp 為開關402a之臨界電壓(threshold voltage)，Vthn 為開關402b之臨界電壓，V1為開關402a之導通電壓，V2為開關402b之導通電壓，其中，導通電壓V1為輸入電壓Vin與電壓Vp之電壓差(即V1=Vin-Vp)，又導通電壓V2為電壓Vn與地電位G之電壓差(即V2=Vn-0)。
特別說明的是，在輸入電壓Vin快速啟動期間Tr，由於輸入電壓Vin爬升速度非常快，使得電容401d之電壓差不會瞬間變化，又因分壓原理，故節點N3所輸出之電壓Vn在一實施例中趨近於1V。須注意的是，在快速啟動期間Tr之後，電容401d的效應即開始發生，因此由第7A圖中可發現，電壓Vp及電壓Vn開始緩緩上升。
請同時參考第7A圖，第7A圖顯示本發明之靜電防護電路400在初啟動(power on)時，輸入電壓Vin快速爬升情況下之電壓模擬圖，第7A圖可以了解輸入電壓Vin、電壓Vp、以及電壓Vn三者之關係。
分壓產生電路401接收輸入電壓Vin，並依據輸入電壓Vin輸出一電壓Vp與一電壓Vn，其中，當輸入電壓Vin於快速啟動期間Tr(例如：電路初啟動時)，經由設計電阻401a、401b、401c以及所對應之阻抗值Z1、Z2、Z3，電壓Vp之暫態電壓與工作電壓Vdd所形成之導通電壓V1，使得開關402a處於非導通狀態；由第7A圖可以了解，於一暫態期間Tt，即自電路初啟動(t=0)至穩態的期間(包含快速啟期間Tr)，電壓Vp之暫態電壓與工作電壓Vdd所形成之導通電壓V1，仍然使得開關402a處於非導通狀態；另外，在暫態期間Tt，電壓Vp與電壓Vn之暫態電壓的大小不相等。為了使開關電路403於暫態期間Tt不被導通，本發明之電壓Vp與電壓Vn之設計條件係具有一預設關係，即Vp與Vdd所形成之導通電壓V1，使得開關402a處於非導通狀態。
須注意，當電壓Vin為工作電壓Vdd、且無靜電電壓VESD 干擾時，靜電防護電路400之輸入電壓Vin於快速啟動期間Tr，由前述式(7)可得知，，工作電壓Vdd將因阻抗Z1、Z2、Z3的分壓，而使導通電壓V1之電壓值會小於開關402a之臨界電壓Vthp ；當然，由於電容401d的影響，在快速啟動期間Tt之後至靜電防護電路400處於穩態前，電壓Vp逐漸上升，因此導通電壓V1之電壓值仍然小於開關402a之臨界電壓Vthp 。因此，開關402a將處於非導通(Off)狀態，可避免當輸入電壓Vin爬升速度接近靜電放電的速度時，造成開關402a被導通，而讓開關電路403被誤啟動。
至於節點N3之導通電壓V2之電壓值，由前述式(8)，，可得知導通電壓V2之電壓值係被設計會大於開關402b之臨界電壓Vthn ，在本實施例中，開關402b處於導通狀態，換言之，無論在暫態期間Tt或靜電防護電路400處於穩態後，開關402b皆處於導通狀態。故節點Nj之輸出電壓V3被拉至低電壓，可確保開關電路403在快速啟動期間Tr是處於非導通狀態，故開關電路403不會被誤啟動，避免前述之實施例，因開關102a與102b皆處於非導通(Off)狀態，使節點Nj為浮接(floating)狀態，而輸出電壓V3處於未知狀態。
請參考第7B圖，第7B圖顯示靜電防護電路相對應於第7A圖之電流模擬圖，當電壓爬升過於迅速時(電路初啟動時)，非預期之電流趨近於0(如第7B圖所示之電流)，相較於習知之靜電防護電路之非預期之電流最大值可能達400mA以上，本實施例之非預期之電流最大值約1.4mA，故非預期之電流可大幅下降顯著地大幅下降，減少短路的風險發生。
而靜電防護電路400進入穩態後，由第7A圖可以了解，電壓Vp、Vn之電壓準位與工作電壓Vdd相等，開關402a仍處於非導通狀態，此時開關402b仍處於導通狀態，輸出電壓V3則仍為低電壓準位，此時開關電路403為不導通，則靜電防護電路100恢復為不啟動狀態。
當輸入電壓Vin為靜電電壓VESD 時，且輸入電壓Vin處於快速爬升期間Tr，靜電防護電路實質上符合下列方程式：
其中VESD 表示為靜電放電所產生時之電壓值。
在此請注意，由式(8)、(10)可了解，無論在正常工作狀態或靜電放電之狀態，導通電壓V2之電壓值係被設計大於開關402b之臨界電壓Vthn 。
請同時參考第8A圖，第8A圖顯示本發明之靜電防護電路，在靜電電壓VESD 被引入情況下之電壓模擬圖。第8A圖可以了解輸入電壓Vin、電壓Vp、以及電壓Vn三者之關係。
開關電路403耦接判斷電路402與輸入電壓Vin，並依據輸出電壓V3以決定開關電路403導通與否，當開關電路403導通時，使電流經由開關電路403釋放至地電位G。在本實施例中，開關電路403係為一N型金氧半場效電晶體所實現，但本發明不應以此為限。
當靜電放電的狀況發生，輸入電壓Vin為靜電電壓 VESD 時，由前述式(9)可得知，，雖 然靜電電壓VESD 仍被阻抗Z1、Z2、Z3分壓，但因為靜電電壓VESD 的電壓值一般係遠大於工作電壓Vdd，所以即使經過分壓，由靜電電壓VESD 造成的導通電壓V1之電壓值會大於開關402a之臨界電壓Vthp，故開關402a將處於導通(On)狀態，而開關電路403處於導通狀態，以釋放靜電電壓VESD 所造成之電流；特別說明的是，在靜電電壓VESD 快速爬升期間Tr之後，由於仍有些微電流通過電容401d，電容401d之電壓會略為上升，由第8A圖中可發現，電壓Vp及電壓Vn仍會緩緩上升，且逐漸接近輸入電壓Vin；第8A圖中，所註明之t2時間為電壓Vp與靜電電壓所形成之導通電壓V1開始小於開關402a之臨界電壓Vthp ，此時開關電路403處於非導通狀態。
而節點N3之導通電壓V2之電壓值，由前述式(10)可得知，導通電壓V2之電壓值會大於開關402b之臨界電 壓Vthn ，故開關402b將處於導通狀態。
請再參考第8B圖，第8B圖顯示靜電防護電路400相對應於第8A圖之電流模擬圖。在導通電壓V1大於開關402a之臨界電壓Vthp 的期間，由於開關電路403被導通，故產生一電流(如第8B圖所示之電流)，電流係流過開關電路403，使電流經由開關電路403釋放至地電位G，避免電路因靜電電壓VESD 受到永久性破壞。
另外，電阻401a、401b、401c及電容401d所對應之一時間常數大於一靜電放電時間，換言之，由電阻401a、401b、401c及電容401d所組成之RC時間常數需大於靜電放電的發生時間。
在此請注意，由第8A圖可知，當靜電防護電路400處於穩態時，靜電電壓VESD 、電壓Vp以及電壓Vn之電壓準位會趨近於相等。
在本實作中，當靜電放電狀況發生時，開關402a與402b同時被導通，且輸出電壓V3係由開關402a與402b之導通阻抗值所決定，換言之，可以適當設計開關402a與402b之導通阻抗值，使得輸出電壓V3之電壓值足以啟動開關電路403。由於開關電路403之等效阻抗值小於判斷電路402之等效阻抗值，因此，靜電放電所產生之較大電流將透過開關電路403而釋放至地電位G，以避免電子元件受到破壞。
綜上所述，本發明之靜電防護電路可在電壓爬升快速情況下，分辨出是靜電放電或正常工作電壓，避免靜電防護電路誤動作。
100、200、300、400、500、600．．．靜電防護電路
101、401．．．分壓產生電路
101a、101b、201a、201b、301a、301b、401a、401b、401c．．．電阻
101c、401d．．．電容
102、402．．．判斷電路
102a、102b、402a、402b．．．開關
103、403．．．開關電路
N1、N2、N3、Nj．．．節點
第1圖顯示本發明靜電防護電路之一實施例示意圖。
第2A圖顯示本發明之一實施例靜電防護電路在電路初啟動時，電壓爬升迅速情況下之電壓模擬圖
第2B圖顯示相對應於第2A圖之電流模擬圖。
第3A圖顯示本發明之一實施例靜電防護電路，在靜電電壓VESD 發生之情況下之電壓模擬圖。
第3B圖顯示相對應於第3A圖之電流模擬圖。
第4圖顯示本發明靜電防護電路之一實施例示意圖。
第5圖顯示本發明靜電防護電路之一實施例示意圖。
第6圖顯示本發明靜電防護電路之一實施例示意圖。
第7A圖顯示本發明之一實施例靜電防護電路在電路初啟動時，電壓爬升迅速情況下之電壓模擬圖
第7B圖顯示相對應於第7A圖之電流模擬圖。
第8A圖顯示本發明一實施例之靜電防護電路，在靜電電壓VESD 發生之情況下之電壓模擬圖。
第8B圖顯示相對應於第8A圖之電流模擬圖。
100．．．靜電防護電路
101．．．分壓產生電路
101a、101b．．．電阻
101c．．．電容
102．．．判斷電路
102a、102b．．．開關
103．．．開關電路
N1、N2、N3、Nj．．．節點

Claims (24)

  1. 一種靜電防護電路，具有一第一節點，用以接收一輸入電壓，該靜電防護電路包含：一分壓產生電路，耦接該第一節點，該分壓產生電路包含有一第二節點與一第三節點，該分壓產生電路對該輸入電壓分壓後由該第二節點輸出一第一電壓與由該第三節點輸出一第二電壓，其中，當該輸入電壓處於一暫態期間，該第一電壓之暫態電壓與該第二電壓之暫態電壓不相同；一判斷電路，耦接該分壓產生電路，且該判斷電路包含有一第一開關與一第二開關，該第一開關與該第二開關耦接形成一輸出電壓之節點，該第一開關與該第二開關分別接收該第二節點之該第一電壓與該第三節點之該第二電壓，並依據該第一電壓、該第二電壓決定該輸出電壓之電壓準位；以及一開關電路，耦接該判斷電路之該輸出電壓之節點，並依據該輸出電壓之節點之該輸出電壓之電壓準位決定該開關電路導通狀態。
  2. 如申請專利範圍第1項記載之靜電防護電路，其中該分壓產生電路包含：一第一電阻，一端耦接該第一節點；一第二電阻，串聯該第一電阻之另一端，該判斷電路耦接至該第二電阻與該第一電阻間之該第二節點；以及一電容，耦接該第二電阻，該判斷電路耦接至該第二電阻與該電容間之該第三節點。
  3. 如申請專利範圍第2項記載之靜電防護電路，其中，該暫態期間係為該輸入電壓之一爬升期間，該第一電壓之暫態電壓與該第二電壓之暫態電壓由該輸入電壓、第一電阻以及該第二電阻決定。
  4. 如申請專利範圍第2項記載之靜電防護電路，其中該判斷電路之該第一開關，耦接該第二節點，依據該第一電壓決定該第一開關是否導通；以及該第二開關，一端耦接該第三節點，另一端耦接該第一開關，該第二開關依據該第二電壓決定該第二開關是否導通； 其中，該輸出電壓之電壓準位係依據該第一開關與該第二開關導通與否來決定。
  5. 如申請專利範圍第4項記載之靜電防護電路，其中該暫態期間係為該輸入電壓之一爬升期間。
  6. 如申請專利範圍第5項記載之靜電防護電路，其中，當該輸入電壓為一工作電壓時，該第一電壓之暫態電壓使得該第一開關保持非導通狀態。
  7. 如申請專利範圍第6項記載之靜電防護電路，其中，當該輸入電壓為一靜電電壓時，該第一電壓之暫態電壓使得該第一開關保持導通狀態。
  8. 如申請專利範圍第4項記載之靜電防護電路，其中，當該輸入電壓小於或等於一預設值時，該第一電壓之暫態電壓使得該第一開關為非導通狀態。
  9. 如申請專利範圍第4項記載之靜電防護電路，其中，當該輸入電壓大於一預設值時，該第一電壓之暫態電壓使得該第一開關為導通狀態。
  10. 如申請專利範圍第5項記載之靜電防護電路，其中該第一電阻具有一第一阻抗值Z1、該第二電阻具有一第二阻抗值Z2、該第一開關具有一臨界電壓 Vthp ；當該輸入電壓為一工作電壓Vdd時，該第一電壓Vp之暫態電壓實質上符合下列方程式：
  11. 如申請專利範圍第10項記載之靜電防護電路，其中當該輸入電壓為一靜電電壓VESD 時，該第一電壓Vp之暫態電壓實質上符合下列方程式：
  12. 如申請專利範圍第2項記載之靜電防護電路，其中該第一電阻、該第二電阻、以及該電容所對應之一時間常數大於一靜電放電時間。
  13. 如申請專利範圍第11項記載之靜電防護電路，其中該第一電阻與該第二電阻係為一P型金氧半場效電晶體，其閘極端分別耦接一地電位。
  14. 如申請專利範圍第11項記載之靜電防護電路，其中該第一電阻與該第二電阻係為一N型金氧半場效電晶體，其閘極端分別耦接該工作電壓。
  15. 如申請專利範圍第1項記載之靜電防護電路，其中該分壓產生電路包含： 一第一電阻，一端耦接至該第一節點；一第二電阻，串聯該第一電阻之另一端，該判斷電路耦接至該第二電阻與該第一電阻間之該第二節點；一第三電阻，串聯該第二電阻，判斷電路耦接至該第二電阻與該第三電阻間之該第三節點；以及一電容，其一端耦接至該第三電阻，另一端耦接至一地電位。
  16. 如申請專利範圍第15項記載之靜電防護電路，其中當該輸入電壓處於一爬升期間時，該第一電壓之暫態電壓與該第二電壓之暫態電壓由該輸入電壓、第一電阻、該第二電阻以及該第三電阻決定。
  17. 如申請專利範圍第15項記載之靜電防護電路，其中該判斷電路包含：一第一開關，耦接該第二節點，依據該第一電壓決定該第一開關是否導通；以及一第二開關，一端耦接該第三節點，另一端耦接該第一開關，該第二開關依據該第二電壓決定該第二開關是否導通； 其中，該輸出電壓之電壓準位係依據該第一開關與該第二開關導通與否來決定。
  18. 如申請專利範圍第17項記載之靜電防護電路，其中，當該輸入電壓處於一爬升期間，該第二電壓之暫態電壓使得該第二開關保持導通狀態。
  19. 如申請專利範圍第17項記載之靜電防護電路，其中該第一電阻具有一第一阻抗值Z1、該第二電阻具有一第二阻抗值Z2、該第三電阻具有一第三阻抗值Z3、該第一開關具有一臨界電壓Vthp 、該第二開關具有一臨界電壓Vthn ；當該輸入電壓為一工作電壓Vdd，該第一電壓Vp之暫態電壓，以及該第二電壓Vn之暫態電壓符合下列方程式：
  20. 如申請專利範圍第19項記載之靜電防護電路，當該輸入電壓為一靜電電壓VESD ，其中，該第一電壓Vp之暫態電壓，以及該第二電壓Vn之暫態電壓符合下列方程式：
  21. 如申請專利範圍第20項記載之靜電防護電路，其中當該輸入電壓為一靜電電壓時，該判斷電路依據該第一開關及第二開關之導通阻抗值產生該輸出電壓，且該輸出電壓係使得該開關電路為導通狀態。
  22. 一種靜電防護電路，具有一第一節點，用以接收一輸入電壓，該靜電防護電路包含：一分壓產生電路，耦接該第一節點與一低電位之間，該分壓產生電路包含有一第二節點與一第三節點，該分壓產生電路對該輸入電壓分壓後由該第二節點輸出一第一電壓與由該第三節點輸出一第二電壓，其中，當該輸入電壓處於一暫態期間，該第一電壓之暫態電壓與該第二電壓之暫態電壓不相同；且該第一電壓之暫態電壓之電壓位準介於該輸入電壓與該低電位之間；一判斷電路，耦接該分壓產生電路，且該判斷電路包含有一第一開關與一第二開關，該第一開關與該 第二開關耦接形成一輸出電壓之節點，該第一開關與該第二開關分別接收該第二節點之該第一電壓與該第三節點之該第二電壓，並依據該第一電壓、該第二電壓決定該輸出電壓之電壓準位；以及一開關電路，耦接該判斷電路之該輸出電壓之節點，並依據該輸出電壓之節點之該輸出電壓之電壓準位決定該開關電路導通狀態。
  23. 如申請專利範圍第22項記載之靜電防護電路，其中當該第一節點接收之輸入電壓為快速啟動之工作電壓時，該第一電壓之暫態電壓小於該第一開關之臨界電壓，該第一開關處於非導通狀態，該開關電路處於非導通狀態。
  24. 如申請專利範圍第22項記載之靜電防護電路，其中當該第一節點接收之輸入電壓為該靜電電壓時，該第一電壓之暫態電壓大於該第一開關之臨界電壓，該第一開關處於導通狀態，該開關電路處於導通狀態。
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