静电保护电路装置转让专利
申请号 : CN200710127385.8
文献号 : CN100581021C
文献日 : 2010-01-13
发明人 : 林孟勇 , 吴柏樟 , 欧威扬 , 黄启模
申请人 : 奕力科技股份有限公司
摘要 :
本发明揭露了一种静电保护电路装置，包含有一第一开关元件具有一第一端耦接于一第一信号；一第一控制元件耦接于该第一信号，用来依据该第一信号以产生一第一控制信号；一第二开关元件具有一第一端耦接于一第二信号，一第二端耦接于该第一开关元件的一第二端，一控制端耦接于该第一控制元件；以及一第二控制元件耦接于该第二信号与第一开关元件的一控制端，用来依据该第二信号以产生一第二控制信号；其中，该第一控制信号耦接于该第二开关的该控制端，以及该第二控制信号耦接于该第一开关的该控制端。
权利要求 :
1.一种静电保护电路装置，包含有：
一第一开关元件，具有一第一端耦接于一第一信号；
一第一控制元件，耦接于该第一信号，用来依据该第一信号以产生一第 一控制信号；
一第二开关元件，具有一第一端耦接于一第二信号，一第二端耦接于该 第一开关元件的一第二端，以及一控制端耦接于该第一控制元件；以及一第二控制元件，耦接于该第二信号与第一开关元件的一控制端，用来 依据该第二信号以产生一第二控制信号；
其中，该第一控制信号耦接于该第二开关的该控制端，以及该第二控制 信号耦接于该第一开关的该控制端。
2.如权利要求1所述的静电保护电路装置，其中，该第一开关元件是一 第一晶体管，且该第一开关元件的该控制端是该第一晶体管的一栅极；该第 二开关元件是一第二晶体管，且该第二开关元件的该控制端是该第二晶体管 的一栅极；该第一控制元件是一第一滤波器，用来对该第一信号进行滤波产 生该第一控制信号；以及该第二控制元件是一第二滤波器，用来对该第二信 号进行滤波以产生该第二控制信号。
3.如权利要求2所述的静电保护电路装置，其中，该第一晶体管的一基 底耦接于该第一晶体管的该第二端，而该第二晶体管的一基底耦接于该第二 晶体管该第二端。
4.如权利要求3所述的静电保护电路装置，其中，该第一晶体管的该基 底和该第二晶体管的该基底均为浮接状态。
5.如权利要求2所述的静电保护电路装置，其中，该第一晶体管和该第 二晶体管均是P型场效晶体管。
6.如权利要求2所述的静电保护电路装置，其中，该第一晶体管和该第 二晶体管均是N型场效晶体管。
7.如权利要求2所述的静电保护电路装置，其中，该第一滤波器和该第 二滤波器均是低通滤波器。
8.如权利要求1所述的静电保护电路装置，其中，该第一、第二信号是 不同电压电平的供应电源信号。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种静电保护电路装置，特别涉及一种利用晶体管元件来对 两个不同的电源电压之间静电保护的装置。
背景技术
请参考图1，图1所示是一现有静电保护电路10的示意图。静电保护电 路10包含有一第一组串联的二极管11以及一第二组串联的二极管12。第一 组串联的二极管11耦接于一第一电源端N1以及一第二电源端N2，其中，第 一电源端N1用来接收一第一电压源Vdd1以及第二电源端N2用来接收一第二 电压源Vdd2。同样地，第二组串联的二极管12亦耦接于第一电源端N1以及 第二电源端N2，二者的差别在于相对于第一电压源Vdd1与第二电压源Vdd2， 以在正常操作时Vdd2＞Vdd1为例，第一组串联的二极管11是顺向的，而第 二组串联的二极管12是反向的。当第一电源端N1以及第二电源端N2的其中 一端具有静电脉冲信号产生时，以第一电源端N1为例，则第二组串联的二极 管12就会导通并依据静电脉冲信号的振幅同步提升第一电源端N1以及第二 电源端N2分别的电压。相反地，当第二电源端N2具有静电脉冲信号产生时， 则第一组串联的二极管11就会导通并依据静电脉冲信号的振幅同步提升第 一电源端N1以及第二电源端N2分别的电压。如此一来，第一电压源Vdd1与 第二电压源Vdd2所对应的电路系统就不会产生巨大的电压差而造成电路系 统内元件的损坏。然而，现有静电保护电路10具有至少两个问题，第一，当 系统所要求的第一电压源Vdd1与第二电压源Vdd2之间的电压差太大时，则 第一组串联的二极管11以及第二组串联的二极管12的二极管数目就必适当 地增加，但是当二极管数目太多时就会造成现有静电保护电路10的反应过慢 而无法及时地同步提升第一电源端N1以及第二电源端N2分别的电压。第二， 在实作上，第一电压源Vdd1与第二电压源Vdd2为二独立的电压源，因此当 第一电压源Vdd1与第二电压源Vdd2不是同步开启或关闭时都会在第一组串 联的二极管11或第二组串联的二极管12产生巨大的顺向导通电流，此一顺 向导通电流就极容易地对电路系统内的元件造成损坏。
发明内容
因此，本发明的一目的在于提供一种利用晶体管元件来对两个不同的电 源电压之间静电保护的装置。
本发明的一实施例提供一种电路装置，包含有一第一开关元件、一第一 控制元件、一第二开关元件以及一第二控制元件。该第一开关元件具有一第 一端耦接于一第一信号；该第一控制元件耦接于该第一信号与该第二开关元 件的一控制端，用来依据该第一信号以产生一第一控制信号；该第二开关元 件具有一第一端耦接于一第二信号，一第二端耦接于该第一开关元件的一第 二端；以及该第二控制元件，耦接于该第二信号与该第一开关元件的一控制 端，用来依据该第二信号以产生一第二控制信号；其中，该第一控制信号耦 接于该第二开关的该控制端，以及该第二控制信号耦接于该第一开关的该控 制端。
本发明的一实施例提供一种电路装置，包含有一第一开关元件、一第一 控制元件、一第二开关元件以及一第二控制元件。该第一开关元件具有一第 一端耦接于一第一信号；该第一控制元件耦接于该第一信号与该第二开关元 件的一控制端，用来依据该第一信号以产生一第一控制信号；该第二开关元 件具有一第一端耦接于一第二信号，一第二端耦接于该第一开关元件的一第 二端；以及该第二控制元件，耦接于该第二信号与该第一开关元件的一控制 端，用来依据该第二信号以产生一第二控制信号；其中，该第一控制信号耦 接于该第二开关的该控制端，以及该第二控制信号耦接于该第一开关的该控 制端。
附图说明
图1所示是一现有静电保护电路的示意图。
图2所示是依据本发明的一种静电保护电路装置的一实施例实意图
图3所示是图2所示的静电保护电路装置操作于该直流供应模式的示意 图。
图4所示是图2所示的静电保护电路装置操作于该静电保护模式的示意 图。
附图符号说明
10 静电保护电路 11、12 串联二极管 200 静电保护电路装置 201、203 开关元件 202、204 控制元件
图2所示是依据本发明的一种静电保护电路装置的一实施例实意图
图3所示是图2所示的静电保护电路装置操作于该直流供应模式的示意 图。
图4所示是图2所示的静电保护电路装置操作于该静电保护模式的示意 图。
附图符号说明
10 静电保护电路 11、12 串联二极管 200 静电保护电路装置 201、203 开关元件 202、204 控制元件
具体实施方式
在说明书及后续的申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的元 件。所属领域中具有通常知识者应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词 来称呼同一个元件。本说明书及后续的申请专利范围并不以名称的差异来作 为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇 说明书及后续的请求项当中所提及的「包含」是一开放式的用语，故应解释 成「包含但不限定于」。以外，「耦接」一词在此包含任何直接及间接的电气 连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一 装置可直接电气连接于该第二装置，或透过其它装置或连接手段间接地电气 连接至该第二装置。
请参考图2，图2所示是依据本发明的一种静电保护电路装置200的一 实施例实意图，静电保护电路装置200包含有一第一开关元件201、一第一 控制元件202、一第二开关元件203以及一第二控制元件204。本发明的实施 例静电保护电路装置200用来提供一第一电源电压端NVDD1和一第二电源电压 端NVDD2之间的一个静电保护机制，其中，第一电源电压端NVDD1和第二电源电 压端NVDD2分别用来接受一第一电源电压VDD1和一第二电源电压端VDD2，而第一 电源电压VDD1并不相等于第二电源电压端VDD2。因此，当本发明的静电保护电 路装置200操作在一正常模式下时，第一开关元件201的一第一端(亦即第一 电源电压端NVDD1)用来接收第一电源电压VDD1；第一控制元件202耦接于第一 电源电压端NVDD1与第二开关元件203的一控制端Nc2，用来依据第一电源电压 VDD1以产生一第一控制信号Vc1；第二开关元件202具有一第一端(亦即第一电 源电压端NVDD2)用来接收第二电源电压端VDD2，一第二端Nbulk耦接于第一开关元 件201的一第二端(亦即Nbulk)；以及第二控制元件204耦接于第二电源电压 端VDD2与第一开关元件201的一控制端Nc1，用来依据第二电源电压端VDD2以产 生一第二控制信号Vc2；其中，第一控制信号Vc1耦接于第一控制元件202的控 制端Nc2，以及第二控制信号Vc2耦接于第二控制元件204的控制端Nc1。另一 方面，为了更清楚地描述本发明的精神所在，本实施例静电保护电路装置200 中的第一开关元件201是一第一P型场效晶体管MP1，且第一开关元件201的 控制端Nc1是第一P型场效晶体管的一栅极；第二开关元件203是一第二P型 场效晶体管MP2，且第二开关元件203的控制端Nc2是第二P型场效晶体管MP2 的一栅极。请注意，熟悉此项技术者应可了解，经由对本发明实施例静电保 护电路装置200适当地调整，第一开关元件201与第二开关元件203亦可分 别由二N型场效晶体管来实作。另一方面，第一控制元件202是一第一滤波 器，其由一电容C1和一电阻R1所组成，用来对第一电源电压VDD1进行滤波产 生第一控制信号Vc1；以及第二控制元件204是一第二滤波器，其由一电容C2 和一电阻R2所组成，用来对第二电源电压VDD2进行滤波以产生第二控制信号 Vc2。请注意，该第一滤波器与该第二滤波器均是低通滤波电路，而第一P型 场效晶体管MP1的一基底(Substrate)耦接于第一P型场效晶体管MP1的第二端 Nbulk，第二P型场效晶体管MP2的一基底耦接于第二P型场效晶体管MP2的第二 端(亦即Nbulk)，同时第一P型场效晶体管MP1的该基底和第二P型场效晶体管 MP2的该基底均为浮接(floating)状态，如图2所示。
依据本发明的实施例静电保护电路装置200，其操作可分为一直流供应 模式以及一静电保护模式。请参考图3，图3所示是本发明实施例的静电保 护电路装置200操作于该直流供应模式的示意图。为了更清楚描述本发明的 精神所在，第一电源电压VDD1设定高于第二电源电压VDD2，例如VDD1＝10V， VDD2＝5V。因此，当VDD1＝10V时，第二P型场效晶体管MP2的控制端Nc2亦会使充 电至10V(亦即第一控制信号Vc1)。另一方面，当VDD2＝5V时，第一P型场效晶 体管MP1的控制端Nc1亦会使充电至5V(亦即第二控制信号Vc2)，因此，第一P 型场效晶体管MP1会被导通而产生一导通电流Iturn_on1对第一P型场效晶体管MP1 的第二端Nbulk进行充电，一直到第二端Nbulk的电压达到10V为止。如此一来， 第二P型场效晶体管MP2会被关闭。由此可以得知，当本发明实施例的静电保 护电路装置200操作于该直流供应模式时，第一电源电压VDD1不会导通至第二 电源电压VDD2。反之，当第一电源电压VDD1设定低于第二电源电压VDD2，例如 VDD1＝5V，VDD2＝10V时，第二P型场效晶体管MP2导通而第一P型场效晶体管MP1 是关闭的。因此在该直流供应模式下，第一电源电压VDD1以及第二电源电压 VDD2得以正常地对其相对应的电路提供电压源。
请参考图4，图4所示是本发明实施例的静电保护电路装置200操作于 该静电保护模式的示意图。为了更清楚描述本发明的精神所在，在初始的状 态下，静电保护电路装置200正操作在该直流供应模式，例如第一电源电压 VDD1是10V而第二电源电压VDD1是5V。当第一电源电压端NVDD1的第一电源电压 VDD1具有一静电(ESD)脉冲时，该静电脉冲就会马上将第一电源电压VDD1提升远 超过正常的10V，例如当该静电脉冲为一10V的瞬时脉冲时，第一电源电压 端NVDD1的第一电源电压VDD1就会被提升至20V，如图4所示。由于在初始的状 态下该第一P型场效晶体管MP1是导通的状态，因此第一P型场效晶体管MP1 会产生一导通电流Iturn_on2流向第一P型场效晶体管MP1的第二端Nbulk。请注意， 由于在该直流供应模式时，第二端Nbulk已被充电至10V，因此导通电流Iturn_on2 就会瞬间开启第二P型场效晶体管MP2。请注意，在同一时间，该第一滤波器 会使得第二P型场效晶体管MP2的控制端Nc2暂时处于10V(第一控制信号VC1)。 因此，第二P型场效晶体管MP2就会被导通并将该导通电流Iturn_on2流向第二电 源电压端NVDD2，而该静电脉冲就会被导通至第二电源电压端NVDD2的第二电源电 压VDD2。如此一下，第二电源电压端NVDD2的第二电源电压VDD2就会从原本的5V 被提升至20V。请注意，当该静电脉冲被导通至第二电源电压端NVDD2时，该第 二滤波器会使得第一P型场效晶体管MP1的控制端Nc1暂时维持在5V(第二控 制信号VC2)而使得第二P型场效晶体管MP2得以持续导通，一直到该静电脉冲 结束为止。由此可以得知，当本发明实施例的静电保护电路装置200操作于 该静电保护模式时，第一电源电压VDD1以及第二电源电压VDD2会随着该静电脉 冲的脉冲振幅而同步提升相对应的电压电平，因此，第一电源电压VDD1以及第 二电源电压VDD2所对应的电路就可以避免静电的干扰而得以正常地运作。反 之，当第二电源电压端NVDD2的第二电源电压VDD2具有一静电(ESD)脉冲时，熟 习此项技艺者在阅读完以上所揭露的实施操作后必可了解本发明实施例的操 作流程，因此不另赘述。
另一方面，由于当本发明的实施例静电保护电路装置200操作在该直流 供应模式时，其中，一颗P型场效晶体管必为关闭的状态，因此当第一电源 电压VDD1以及第二电源电压VDD2不是同步关闭时，第一电源电压VDD1以及第二 电源电压VDD2之间所产生巨大的顺向电流就无法在第一电源电压端NVDD1与第二 电源电压端NVDD2之间导通。如此一来，第一电源电压VDD1以及第二电源电压 VDD2所对应的电路不会被该巨大的顺向电流所损坏。反之，当本发明的实施例 静电保护电路装置200在关闭时，第一P型场效晶体管MP1与第二P型场效晶 体管MP2均为关闭的状态，且其共同浮接的第二端Nbulk亦处于未被充电的状态， 亦即第二端Nbulk的电压为0V。因此，当第一电源电压VDD1以及第二电源电压 VDD2不是同步被开启时，第一电源电压VDD1以及第二电源电压VDD2之间所产生巨 大的顺向电流就必需先对第二端Nbulk进行充电，如此一来，该巨大的顺向电 流就不会瞬间地流向另一端，因此第一电压VDD1以及第二电源电压VDD2所对应 的电路不会被该巨大的顺向电流所损坏。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均 等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
请参考图2，图2所示是依据本发明的一种静电保护电路装置200的一 实施例实意图，静电保护电路装置200包含有一第一开关元件201、一第一 控制元件202、一第二开关元件203以及一第二控制元件204。本发明的实施 例静电保护电路装置200用来提供一第一电源电压端NVDD1和一第二电源电压 端NVDD2之间的一个静电保护机制，其中，第一电源电压端NVDD1和第二电源电 压端NVDD2分别用来接受一第一电源电压VDD1和一第二电源电压端VDD2，而第一 电源电压VDD1并不相等于第二电源电压端VDD2。因此，当本发明的静电保护电 路装置200操作在一正常模式下时，第一开关元件201的一第一端(亦即第一 电源电压端NVDD1)用来接收第一电源电压VDD1；第一控制元件202耦接于第一 电源电压端NVDD1与第二开关元件203的一控制端Nc2，用来依据第一电源电压 VDD1以产生一第一控制信号Vc1；第二开关元件202具有一第一端(亦即第一电 源电压端NVDD2)用来接收第二电源电压端VDD2，一第二端Nbulk耦接于第一开关元 件201的一第二端(亦即Nbulk)；以及第二控制元件204耦接于第二电源电压 端VDD2与第一开关元件201的一控制端Nc1，用来依据第二电源电压端VDD2以产 生一第二控制信号Vc2；其中，第一控制信号Vc1耦接于第一控制元件202的控 制端Nc2，以及第二控制信号Vc2耦接于第二控制元件204的控制端Nc1。另一 方面，为了更清楚地描述本发明的精神所在，本实施例静电保护电路装置200 中的第一开关元件201是一第一P型场效晶体管MP1，且第一开关元件201的 控制端Nc1是第一P型场效晶体管的一栅极；第二开关元件203是一第二P型 场效晶体管MP2，且第二开关元件203的控制端Nc2是第二P型场效晶体管MP2 的一栅极。请注意，熟悉此项技术者应可了解，经由对本发明实施例静电保 护电路装置200适当地调整，第一开关元件201与第二开关元件203亦可分 别由二N型场效晶体管来实作。另一方面，第一控制元件202是一第一滤波 器，其由一电容C1和一电阻R1所组成，用来对第一电源电压VDD1进行滤波产 生第一控制信号Vc1；以及第二控制元件204是一第二滤波器，其由一电容C2 和一电阻R2所组成，用来对第二电源电压VDD2进行滤波以产生第二控制信号 Vc2。请注意，该第一滤波器与该第二滤波器均是低通滤波电路，而第一P型 场效晶体管MP1的一基底(Substrate)耦接于第一P型场效晶体管MP1的第二端 Nbulk，第二P型场效晶体管MP2的一基底耦接于第二P型场效晶体管MP2的第二 端(亦即Nbulk)，同时第一P型场效晶体管MP1的该基底和第二P型场效晶体管 MP2的该基底均为浮接(floating)状态，如图2所示。
依据本发明的实施例静电保护电路装置200，其操作可分为一直流供应 模式以及一静电保护模式。请参考图3，图3所示是本发明实施例的静电保 护电路装置200操作于该直流供应模式的示意图。为了更清楚描述本发明的 精神所在，第一电源电压VDD1设定高于第二电源电压VDD2，例如VDD1＝10V， VDD2＝5V。因此，当VDD1＝10V时，第二P型场效晶体管MP2的控制端Nc2亦会使充 电至10V(亦即第一控制信号Vc1)。另一方面，当VDD2＝5V时，第一P型场效晶 体管MP1的控制端Nc1亦会使充电至5V(亦即第二控制信号Vc2)，因此，第一P 型场效晶体管MP1会被导通而产生一导通电流Iturn_on1对第一P型场效晶体管MP1 的第二端Nbulk进行充电，一直到第二端Nbulk的电压达到10V为止。如此一来， 第二P型场效晶体管MP2会被关闭。由此可以得知，当本发明实施例的静电保 护电路装置200操作于该直流供应模式时，第一电源电压VDD1不会导通至第二 电源电压VDD2。反之，当第一电源电压VDD1设定低于第二电源电压VDD2，例如 VDD1＝5V，VDD2＝10V时，第二P型场效晶体管MP2导通而第一P型场效晶体管MP1 是关闭的。因此在该直流供应模式下，第一电源电压VDD1以及第二电源电压 VDD2得以正常地对其相对应的电路提供电压源。
请参考图4，图4所示是本发明实施例的静电保护电路装置200操作于 该静电保护模式的示意图。为了更清楚描述本发明的精神所在，在初始的状 态下，静电保护电路装置200正操作在该直流供应模式，例如第一电源电压 VDD1是10V而第二电源电压VDD1是5V。当第一电源电压端NVDD1的第一电源电压 VDD1具有一静电(ESD)脉冲时，该静电脉冲就会马上将第一电源电压VDD1提升远 超过正常的10V，例如当该静电脉冲为一10V的瞬时脉冲时，第一电源电压 端NVDD1的第一电源电压VDD1就会被提升至20V，如图4所示。由于在初始的状 态下该第一P型场效晶体管MP1是导通的状态，因此第一P型场效晶体管MP1 会产生一导通电流Iturn_on2流向第一P型场效晶体管MP1的第二端Nbulk。请注意， 由于在该直流供应模式时，第二端Nbulk已被充电至10V，因此导通电流Iturn_on2 就会瞬间开启第二P型场效晶体管MP2。请注意，在同一时间，该第一滤波器 会使得第二P型场效晶体管MP2的控制端Nc2暂时处于10V(第一控制信号VC1)。 因此，第二P型场效晶体管MP2就会被导通并将该导通电流Iturn_on2流向第二电 源电压端NVDD2，而该静电脉冲就会被导通至第二电源电压端NVDD2的第二电源电 压VDD2。如此一下，第二电源电压端NVDD2的第二电源电压VDD2就会从原本的5V 被提升至20V。请注意，当该静电脉冲被导通至第二电源电压端NVDD2时，该第 二滤波器会使得第一P型场效晶体管MP1的控制端Nc1暂时维持在5V(第二控 制信号VC2)而使得第二P型场效晶体管MP2得以持续导通，一直到该静电脉冲 结束为止。由此可以得知，当本发明实施例的静电保护电路装置200操作于 该静电保护模式时，第一电源电压VDD1以及第二电源电压VDD2会随着该静电脉 冲的脉冲振幅而同步提升相对应的电压电平，因此，第一电源电压VDD1以及第 二电源电压VDD2所对应的电路就可以避免静电的干扰而得以正常地运作。反 之，当第二电源电压端NVDD2的第二电源电压VDD2具有一静电(ESD)脉冲时，熟 习此项技艺者在阅读完以上所揭露的实施操作后必可了解本发明实施例的操 作流程，因此不另赘述。
另一方面，由于当本发明的实施例静电保护电路装置200操作在该直流 供应模式时，其中，一颗P型场效晶体管必为关闭的状态，因此当第一电源 电压VDD1以及第二电源电压VDD2不是同步关闭时，第一电源电压VDD1以及第二 电源电压VDD2之间所产生巨大的顺向电流就无法在第一电源电压端NVDD1与第二 电源电压端NVDD2之间导通。如此一来，第一电源电压VDD1以及第二电源电压 VDD2所对应的电路不会被该巨大的顺向电流所损坏。反之，当本发明的实施例 静电保护电路装置200在关闭时，第一P型场效晶体管MP1与第二P型场效晶 体管MP2均为关闭的状态，且其共同浮接的第二端Nbulk亦处于未被充电的状态， 亦即第二端Nbulk的电压为0V。因此，当第一电源电压VDD1以及第二电源电压 VDD2不是同步被开启时，第一电源电压VDD1以及第二电源电压VDD2之间所产生巨 大的顺向电流就必需先对第二端Nbulk进行充电，如此一来，该巨大的顺向电 流就不会瞬间地流向另一端，因此第一电压VDD1以及第二电源电压VDD2所对应 的电路不会被该巨大的顺向电流所损坏。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均 等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。