TWI655816B - 晶片保護電路 - Google Patents

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TWI655816B TW107101315A TW107101315A TWI655816B TW I655816 B TWI655816 B TW I655816B TW 107101315 A TW107101315 A TW 107101315A TW 107101315 A TW107101315 A TW 107101315A TW I655816 B TWI655816 B TW I655816B
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白秋陽
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Abstract

一種晶片保護電路，應用於晶片，包含變壓電路、第一保護電路以及第二保護電路。變壓電路具有各自設置於電壓電路的第一側與第二側的第一端、第二端及心抽頭端，且設置於第二側的中心抽頭端接地。第一保護電路包含二極體，二極體的一端耦接設置於第一側的中心抽頭端，二極體的另一端接地。第二保護電路包含輸入端及輸出端，第二保護電路的輸入端耦接設置於第二側的第一端及第二端，第二保護電路的輸出端耦接晶片。

Description

晶片保護電路
本揭示文件係關於一種晶片保護電路，尤指一種保護晶片不受突波訊號(例如雷擊)影響的晶片保護電路。
電子產品(例如晶片)屬於精密的儀器，因此容易受到外在環境的影響而損壞。除物理性的碰撞會導致電子產品的損壞外，難以避免的靜電及雷擊也都會導致電子產品的損壞。因此，如何設計晶片保護電路來保護電子產品，將是本發明亟欲解決的問題。
本揭示文件之一實施例揭示一種晶片保護電路，應用於晶片，包含變壓電路、第一保護電路以及第二保護電路。變壓電路具有各自設置於變壓電路的第一側與第二側的至少一第一端、至少一第二端及至少一中心抽頭端，且設置於第二側的至少一中心抽頭端接地。第一保護電路包含二極體，二極體的一端耦接設置於第一側的至少一中心抽頭端，二極體的另一端接地。第二保護電路包含輸入端及輸出端，第二保護電路的輸入端耦接設置於第二側的至少一第一端及至少一第 二端，第二保護電路的輸出端耦接晶片，其中當設置於第一側的至少一第一端及至少一第二端接收第一突波訊號時，設置於第一側的至少一中心抽頭端將根據第一突波訊號而產生至少一第一感應電流，至少一第一感應電流通過二極體而被導引至地；當第二保護電路的輸入端中之第一輸入端接收第二突波訊號時，第二保護電路控制第二突波訊號透過第二保護電路的輸入端中之第二輸入端流出，並將第二突波訊號導引至地。
100‧‧‧晶片保護電路
110‧‧‧變壓電路
111‧‧‧第一變壓器組
112‧‧‧第二變壓器組
120‧‧‧第一保護電路
130‧‧‧第二保護電路
131‧‧‧第一保護晶片
132‧‧‧第二保護晶片
140‧‧‧第三保護電路
150‧‧‧扼流圈
200‧‧‧晶片
300‧‧‧網路接頭
A1‧‧‧第一側的第一端
A2‧‧‧第二側的第一端
B1‧‧‧第一側的第二端
B2‧‧‧第二側的第二端
C1‧‧‧第一側的第三端
C2‧‧‧第二側的第三端
C‧‧‧電容
D‧‧‧二極體
R‧‧‧電阻
S10‧‧‧第一突波訊號
S20‧‧‧第二突波訊號
S21‧‧‧第二突波分流訊號
S30‧‧‧第三突波訊號
I10‧‧‧第一感應電流
IT1‧‧‧第一輸入端
IT2‧‧‧第二輸入端
OT1‧‧‧第一輸出端
為讓本揭示內容之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖為根據本揭示文件之一實施例所示之晶片保護電路耦接於晶片與網路接頭之間的電路示意圖。
第2圖為根據本揭示文件之一實施例所示之第一突波訊號作用於晶片保護電路的示意圖。
第3圖為根據本揭示文件之一實施例所示之第二突波訊號及第三突波訊號作用於晶片保護電路的示意圖。
第4圖為根據本揭示文件之另一實施例所示之第二突波訊號及第三突波訊號作用於晶片保護電路的示意圖。
下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，以更好地理解本案的態樣，但所提供之實施例並非用以限制本案所涵蓋的範圍，而結構操作之描述非用以限制其執行之順 序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本案所涵蓋的範圍。
請參照第1圖，其為根據本揭示文件之一實施例所示之晶片保護電路100耦接於晶片200與網路接頭300之間的電路示意圖。
晶片保護電路100包含變壓電路110、第一保護電路120及第二保護電路130。於一實施例中，晶片保護電路100更包含第三保護電路140。
變壓電路110具有設置於變壓電路110的第一側(即一次側)的第一端A1、第二端B1及中心抽頭端C1，以及設置於變壓電路110的第二側(即二次側)的第一端A2、第二端B2及中心抽頭端C2，且變壓電路110的第二側的中心抽頭端C2透過電容而接地。
進一步地，變壓電路110包含第一變壓器組111及第二變壓器組112，第一變壓器組111包含二第一變壓器，第二變壓器組112包含二第二變壓器。第一變壓器具有設置於第一變壓器的第一側(即一次側)的第一端A1、第二端B1及中心抽頭端C1，以及設置於第一變壓器的第二側(即二次側)的第一端A2、第二端B2及中心抽頭端C2，且第一變壓器的第二側的中心抽頭端C2透過電容而接地；第二變壓器具有設置於第二變壓器的第一側(即一次側)的第一端A1、第二端B1及中心抽頭端C1，以及設置於第二變壓器的第二側(即二次側)的第一端A2、第二端B2及中心抽頭端C2，且第二變壓器的第二側的中心抽頭端C2透過電容而接地。
第一保護電路120包含二極體D，二極體D包含第一端及第二端，二極體D的第一端耦接第一變壓器及第二變壓器的第一側之中心抽頭端C1，二極體D的第二端接地。於一實施例中，第一保護電路120更包含電阻R，電阻R與二極體D並聯。於一實施例中，第一保護電路120更包含電容C，電容C與電阻R串聯。
於一實施例中，二極體為瞬態電壓抑制(transient-voltage-suppression,TVS)二極體。
第二保護電路130包含輸入端及輸出端，第二保護電路130的輸入端耦接第一變壓器及第二變壓器的第二側之各第一端A2、各第二端B2及各中心抽頭端C2，第二保護電路130的輸出端耦接晶片200。
進一步地，第二保護電路130包含第一保護晶片131及第二保護晶片132。第一保護晶片131包含輸入端及輸出端，第二保護晶片132包含輸入端及輸出端。第一保護晶片131的輸入端耦接各第一變壓器的第二側之第一端A2及第二端B2，第二保護晶片132的輸入端耦接各第二變壓器的第二側之第一端A2及第二端B2。於一實施例中，第一保護晶片131及第二保護晶片132係TVS晶片。
第三保護電路140包含電阻R，電阻R耦接於第二保護電路130的輸出端與晶片200的輸入端之間。
於一實施例中，晶片保護電路100更包含扼流圈150，扼流圈150耦接於變壓電路110與第二保護電路130之間。
進一步地，各扼流圈150包含輸入端與輸出端， 各扼流圈150的輸入端耦接變壓電路110的第二側之各第一端A2、各第二端B2及各中心抽頭端C2，各扼流圈150的輸出端耦接第二保護電路130的輸入端。
再請參照第2圖，其為根據本揭示文件之一實施例所示之第一突波訊號S10作用於晶片保護電路100的示意圖。
當第一變壓器組111的第一變壓器及第二變壓器組112的第二變壓器的第一側之第一端A1及第二端B1接收第一突波訊號S10時，由於第一變壓器及第二變壓器的特性，第一變壓器及第二變壓器的第一側之中心抽頭端C1將根據第一突波訊號S10而感應出第一感應電流I10，且第一感應電流I10將流至第一保護電路120。由於對應第一感應電流I10的感應電勢大於第一保護電路120的二極體D之崩潰電壓，此時二極體D將會導通，故第一感應電流I10將依據箭頭方向且經過電容C後導引至地。於一實施例中，二極體D之崩潰電壓可為6.4~7.0V，然並不以此為限。藉此，第一感應電流I10因而可被疏通，而不會發生亂竄的狀況，進而避免造成晶片200的損壞。
另外，當第一變壓器組111的第一變壓器及第二變壓器組112的第二變壓器的第一側之第一端A1及第二端B1接收一般訊號時，第一變壓器及第二變壓器的第一側之中心抽頭端C1將根據此訊號而感應出一般感應電流，且此感應電流I10將流至第一保護電路120。由於對應此感應電流的感應電勢小於於第一保護電路120的二極體D之崩潰電壓，此時二極體D將不會導通，故此感應電流將流經電阻R，且經過電容C後導引至地。
換句話說，電阻R用以形成適用於一般訊號的導通路徑，可作為一種終端電阻。
於一實施例中，第一突波訊號S10為共模訊號。
再請參照第3圖，其為根據本揭示文件之一實施例所示之第二突波訊號S20及第三突波訊號S30作用於晶片保護電路100的示意圖。
當第二保護電路130的第一保護晶片131的第一輸入端IT1接收第二突波訊號S20時，基於第一保護晶片131的特性，第二突波訊號S20的第二突波分流訊號S21自第一保護晶片131的第二輸入端IT2、第三輸入端IT3及第四輸入端IT4之任一者、任二者或全部流出並被導引至地。於第3圖的實施例中，第二突波分流訊號S21的輸出端係以第二輸入端IT2為示例。藉此，第二突波訊號S20因而可被疏通，而不會發生亂竄的狀況，進而避免造成晶片200的損壞。
若第二突波訊號S20不會全部自第一保護晶片131的第二輸入端T2流出並被導引至地時，仍有少數的訊號(例如第三突波訊號S30)將通過第一保護晶片131，自第一保護晶片131的第一輸出端OT1輸出，第三突波訊號S30在通過與第一輸出端OT1耦接的電阻R之後被衰減，因此流至晶片200的第三突波訊號S30將不易造成晶片200的損壞。
應注意的是，上述係以第一保護晶片131進行說明，然而第二保護晶片132的作動機致亦與第一保護晶片131相同，故不另贅述。
再請參照第4圖，其為根據本揭示文件之另一實 施例所示之第二突波訊號S20及第三突波訊號S30作用於晶片保護電路100的示意圖。
當第二保護電路130的第一保護晶片131的第一輸入端IT2接收第二突波訊號S20時，基於第一保護晶片131的特性，第二突波訊號S20的第二突波分流訊號S21將自第一保護晶片131的第一輸入端IT1、第三輸入端IT3及第四輸入端IT4之任一者、任二者或全部流出並被導引至地。於第4圖的實施例中，第二突波分流訊號S21的輸出端係以第一輸入端IT1為示例。藉此，第二突波訊號S20因而可被疏通，而不會發生亂竄的狀況，進而避免造成晶片200的損壞。
若第二突波訊號S20不會全部自第一保護晶片131的第一輸入端T1流出並被導引至地時，仍有少數的訊號(例如第三突波訊號S30)將通過第一保護晶片131，自第一保護晶片131的第二輸出端OT1輸出，第三突波訊號S30在通過與第二輸出端OT2耦接的電阻R之後被衰減，因此流至晶片200的第三突波訊號S30將不易造成晶片200的損壞。
應注意的是，上述的變壓電路110的變壓器之數量、第二保護電路130的保護晶片之數量，以及扼流圈150之數量僅為例是，並不以此為限。於另一實施例中，晶片保護電路100的變壓電路110僅包含一個變壓器(即第一變壓器)，第二保護電路130僅包含一個保護晶片(即第一保護晶片131)，且第一變壓器與第二保護電路130之間耦接一個扼流圈150。換言之，晶片保護電路100的變壓器(即第一變壓器)、扼流圈(即扼流圈150)及保護晶片(即第一保護晶片131)的數量可以一個來實施。應注意的是，第一變壓 器、扼流圈150及第一保護晶片131的結構及作動方式如前所述，故不另贅述。
接著，進一步說明本揭示文件之晶片保護電路100的實際應用。
晶片200可為閘道器(gateway)內部的晶片，網路接頭300可為RJ-45接頭，晶片保護電路100透過八條乙太網路高速訊號線而連接於晶片200與網路接頭300之間。
當有突波訊號從網路接頭300產生時，例如靜電或雷擊，晶片保護電路100將依據前述的保護機制將靜電或雷擊產生的突波訊號(例如共模訊號及差模訊號)導引至地，藉以避免突波訊號流竄至晶片200中或其他電子元件，進而達到保護晶片200或其他電子元件之目的。
再者，本揭示文件之晶片保護電路100更可用以滿足乙太網路傳輸測試規範，因此對於製造商的產品而言具有更多的優勢。
綜上所述，本創作之晶片保護電路藉由變壓電路、第一保護電路及第二保護電路，以將第一突波訊號、第二突波訊號及第三突波訊號導引至地，進而避免第一突波訊號、第二突波訊號及第三突波訊號流竄至晶片或其它電子元件，達到保護晶片或其他電子元件之目的。
雖然本案已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本案，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (16)

  1. 一種晶片保護電路，應用於一晶片，包含：一變壓電路，具有各自設置於該電壓電路的一第一側與一第二側的至少一第一端、至少一第二端及至少一中心抽頭端，且設置於該第二側的該至少一中心抽頭端接地；一第一保護電路，包含一二極體，該二極體的一端耦接設置於該第一側的該至少一中心抽頭端，該二極體的另一端接地；以及一第二保護電路，包含複數輸入端及複數輸出端，該第二保護電路的該些輸入端耦接設置於該第二側的該至少一第一端及該至少一第二端，該第二保護電路的該些輸出端耦接該晶片，其中當設置於該第一側的該至少一第一端及該至少一第二端接收一第一突波訊號時，設置於該第一側的該至少一中心抽頭端將根據該第一突波訊號而產生至少一第一感應電流，該至少一第一感應電流通過該二極體而被導引至地；當該第二保護電路的該些輸入端中之一第一輸入端接收一第二突波訊號時，該第二保護電路控制該第二突波訊號透過該第二保護電路的該些輸入端中之一第二輸入端流出，並將該第二突波訊號導引至地。
  2. 如請求項1所述之晶片保護電路，更包含：一第三保護電路，包含複數電阻，該些電阻耦接於該第二保護電路的該些輸出端與該晶片的複數輸入端之間，其中當該第二保護電路的該些輸出端之一第一輸出端輸出一第三突波訊號時，該第三突波訊號在通過與該第一輸出端耦接的該電阻之後被衰減。
  3. 如請求項2所述之晶片保護電路，其中該第一突波訊號為一共模訊號，該第二突波訊號及該第三突波訊號為一差模訊號。
  4. 如請求項1所述之晶片保護電路，更包含：至少一扼流圈，耦接於該變壓電路與該第二保護電路之間。
  5. 如請求項4所述之晶片保護電路，其中該至少一扼流圈包含三輸入端及三輸出端，該至少一扼流圈的該些輸入端耦接該變壓電路的設置於該第二側的該至少一第一端、該至少一第二端及該至少一中心抽頭端，該至少一扼流圈的該些輸出端之其中二者耦接該保護晶片的該些輸入端。
  6. 如請求項1所述之晶片保護電路，其中該變壓電路包含一變壓器，該變壓器包含設置於該第一側的該第一端、該第二端及該中心抽頭端，以及設置於該第二側的該第一端、該第二端及該中心抽頭端。
  7. 如請求項6所述之晶片保護電路，其中該第二保護電路包含一保護晶片，該保護晶片包含二輸入端及二輸出端，該保護晶片的該些輸入端分別耦接該變壓器的設置於該第二側的該第一端及該第二端。
  8. 如請求項7所述之晶片保護電路，更包含：一扼流圈，該扼流圈耦接於該變壓器與該保護晶片之間。
  9. 如請求項8所述之晶片保護電路，其中該扼流圈包含三輸入端及三輸出端，該扼流圈的該些輸入端耦接該變壓器的設置於該第二側的該第一端、該第二端及該中心抽頭端，該扼流圈的該些輸出端之其中二者耦接該保護晶片的該些輸入端。
  10. 如請求項1所述之晶片保護電路，其中該變壓電路包含四變壓器，該些變壓器各自包含設置於該第一側的該第一端、該第二端及該中心抽頭端，以及設置於該第二側的該第一端、該第二端及該中心抽頭端。
  11. 如請求項10所述之晶片保護電路，其中該第二保護電路包含二保護晶片，該些保護晶片各自包含四輸入端及四輸出端，每一個保護晶片的該些輸入端耦接該些變壓器中之其中二者的設置於其第二側的該些第一端及該些第二端。
  12. 如請求項11所述之晶片保護電路，更包含：四扼流圈，該些扼流圈耦接於該變壓電路與該第二保護電路之間。
  13. 如請求項12所述之晶片保護電路，其中該些扼流圈各自包含三輸入端及三輸出端，該些扼流圈的該些輸入端分別耦接該些變壓器的設置於其第二側的該些第一端、該些第二端及該些中心抽頭端，該些扼流圈的該些輸出端之其中二者耦接該些保護電路的該些輸入端。
  14. 如請求項1所述之晶片保護電路，其中該第一保護電路更包含一電阻，該電阻與該二極體並聯。
  15. 如請求項14所述之晶片保護電路，其中該第一保護電路更包括一電容，該電容與該電阻串聯。
  16. 如請求項1所述之晶片保護電路，其中該二極體為一瞬態電壓抑制(transient-voltage-suppression,TVS)二極體。
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