主动式涌浪防护结构及其涌浪数字转换器

摘要

本发明公开了一种主动式涌浪防护结构和一种涌浪数字转换器，其中，主动式涌浪防护结构设置于一电源线与核心电路之间，包括一涌浪数字转换器与一箝位电路。涌浪数字转换器包括多个涌浪侦测电路，各自侦测电源线上的涌浪事件，并输出数字信号。箝位电路邻近设置核心电路，并与涌浪数字转换器和核心电路共同连接电源线，以在涌浪事件发生时疏浚能量。涌浪数字转换器输出的多个数字信号传送并用以驱动箝位电路，使得箝位电路可根据这些数字信号调节其能量疏浚能力。藉由本发明，可根据不同的涌浪层级达到调变其驱动箝位的能力的功效，可提升电子电路的可靠度，更可同时达到更佳的电路系统稳定性。

权利要求

1.一种主动式涌浪防护结构，其邻近设置于一核心电路，并与该核心电路共同电性连接一电源线，其特征在于，该主动式涌浪防护结构包括：一涌浪数字转换器，连接一高电压位准与一低电压位准，该涌浪数字转换器包括多个涌浪侦测电路，其中每一该涌浪侦测电路用以侦测该电源线上的涌浪事件，并且在该涌浪事件发生时输出一数字信号；以及一箝位电路，连接该电源线与该涌浪数字转换器，该箝位电路邻近设置该核心电路，以在该涌浪事件发生时疏浚能量，其中，每一该涌浪侦测电路包括：一电压侦测单元，其连接于该电源线、该高电压位准以及该低电压位准之间，以辨识该涌浪事件；

一记忆单元，其连接于该电源线、该高电压位准以及该低电压位准之间，且该记忆单元与该电压侦测单元并联；

一缓冲单元，连接于该记忆单元与该箝位电路之间，其中，当该电压侦测单元辨识到该涌浪事件时，该电压侦测单元将辨识记录写入该记忆单元，以及该数字信号经由该缓冲单元输出；以及一重置单元，连接该记忆单元、该缓冲单元以及该低电压位准，该重置单元输出一重置信号，该涌浪数字转换器输出的多个该数字信号传送至该箝位电路并用以驱动该箝位电路，使得该箝位电路根据该多个数字信号调节其能量疏浚能力。

2.如权利要求1所述的主动式涌浪防护结构，其特征在于，该箝位电路为一功率金氧半场效晶体管，该功率金氧半场效晶体管包括多个叉指。

3.如权利要求2所述的主动式涌浪防护结构，其特征在于，该多个叉指部分开启或完全开启。

4.如权利要求1所述的主动式涌浪防护结构，其特征在于，该重置信号能够将该数字信号重置至一起始状态。

5.如权利要求4所述的主动式涌浪防护结构，其特征在于，该重置信号能够再次重置该数字信号，以侦测下一该涌浪事件。

6.如权利要求1所述的主动式涌浪防护结构，其特征在于，该数字信号为一转态位，当该涌浪事件产生且被侦测到时，该转态位由0转为1。

7.如权利要求6所述的主动式涌浪防护结构，其特征在于，当该涌浪数字转换器包括N个该涌浪侦测电路，且该涌浪数字转换器为N位的涌浪数字转换器，该箝位电路包括多个叉指，该多个叉指划分为N个群组，且该N个群组各自由N个该转态位所驱动。

8.如权利要求1所述的主动式涌浪防护结构，其特征在于，该电压侦测单元为由P型金氧半场效晶体管、N型金氧半场效晶体管、二极管或其中至少一者所形成的串接组合。

9.如权利要求8所述的主动式涌浪防护结构，其特征在于，每一该涌浪侦测电路中的该电压侦测单元所包含的串接组合，其各自包括不同数量的P型金氧半场效晶体管、N型金氧半场效晶体管、二极管或其中至少一者。

10.一涌浪数字转换器，连接一电源线，该涌浪数字转换器包括多个涌浪侦测电路，每一该涌浪侦测电路用以侦测该电源线上的涌浪事件，并且在该涌浪事件发生时输出一数字信号，其特征在于，每一该涌浪侦测电路包括：一电压侦测单元，其连接于该电源线、一高电压位准以及一低电压位准之间，以辨识该涌浪事件；

一记忆单元，其连接于该电源线、该高电压位准以及该低电压位准之间，且该记忆单元与该电压侦测单元并联；

一缓冲单元，连接该记忆单元，其中，当该电压侦测单元辨识到该涌浪事件时，该电压侦测单元将辨识记录写入该记忆单元，以及该数字信号经由该缓冲单元输出；以及一重置单元，连接该记忆单元、该缓冲单元以及该低电压位准，该重置单元输出一重置信号。

11.如权利要求10所述的涌浪数字转换器，其特征在于，该重置信号能够将该数字信号重置至一起始状态。

12.如权利要求11所述的涌浪数字转换器，其特征在于，该重置信号能够再次重置该数字信号，以侦测下一该涌浪事件。

13.如权利要求10所述的涌浪数字转换器，其特征在于，该数字信号为一转态位，当该涌浪事件产生且被侦测到时，该转态位由0转为1。

14.如权利要求13所述的涌浪数字转换器，其特征在于，当该涌浪数字转换器包括N个该涌浪侦测电路，该涌浪数字转换器为N位的涌浪数字转换器。

15.如权利要求10所述的涌浪数字转换器，其特征在于，该电压侦测单元为由P型金氧半场效晶体管、N型金氧半场效晶体管、二极管或其中至少一者所形成的串接组合。

16.如权利要求15所述的涌浪数字转换器，其特征在于，每一该涌浪侦测电路中的该电压侦测单元所包含的串接组合，其各自包括不同数量的P型金氧半场效晶体管、N型金氧半场效晶体管、二极管或其中至少一者。

17.如权利要求10所述的涌浪数字转换器，其特征在于，该记忆单元包括一P型金氧半场效晶体管、一N型金氧半场效晶体管与一反相器，该P型金氧半场效晶体管串接该N型金氧半场效晶体管，再与该反相器并联连接。

18.如权利要求10所述的涌浪数字转换器，其特征在于，该缓冲单元包括两个串接的反相器。

19.如权利要求10所述的涌浪数字转换器，其特征在于，该重置单元包括一N型金氧半场效晶体管，该N型金氧半场效晶体管以一控制信号驱动，以输出该重置信号。

说明书

主动式涌浪防护结构及其涌浪数字转换器

技术领域

[0001] 本发明有关于一种涌浪防护设计，特别是一种多位(multi-bit)的涌浪数字转换器及其应用的主动式晶载(on chip)涌浪防护结构。

背景技术

[0002] 涌浪事件(surge event)可由电源开关的瞬时干扰引起，并在电源线上产生涌浪噪声。涌浪(surge)的高电压与微秒量级的持续时间所产生的高能量会对集成电路造成相当的威胁。国际安规标准IEC61000-4-5明确规范1.2/50-μs电压波型作为涌浪波型，如图1所示。一般而言，已知涌浪事件在集成电路中造成的过电压与过多的热能，其会对集成电路中的元件造成不可逆的危害，尤其在先进制程中闸级氧化层越趋脆弱。为了改善这类过度电性应力(electrical overstress，EOS)可靠度的问题，一些离散的被动元件通常被用来消散涌浪事件造成的高能量，以保护内部集成电路不被损坏，这类离散的被动元件像是瞬时电压抑制器(transient voltage suppressor，TVS)、气体放电管(gas discharge tube，GDT)、以及金属氧化物变阻器(metal oxide varistor，MOV)等等。除此之外，常见的主动涌浪防护的设计也会利用启动箝制晶体管，例如大金氧半场效箝位晶体管(big MOSFET clamp)以排解涌浪电流，藉此达到更好的保护效果。然而，值得注意的是，由于箝制晶体管无法调节的疏浚能力，在保护集成电路的同时所面临的是电源电压骤降的威胁，而这些皆会引起系统电源意外的重启程序，甚至进一步地引起电路功能暂时性失效等不必要的风险。

[0003] 另一方面而言，离散的被动元件通常应用于电路板层级的涌浪防护架构，如图2所示，其在一电源输入端102与一被保护的负载端104之间耦接有多个离散去耦合电路(discrete decoupling circuit)100与限电压电路(voltage limiting circuit)200。然而，这类型的被动元件多属于离散式的，且配置于电路板上，并无法满足主动式晶载(on chip)的防护设计。再者，经验指出电路板层级的涌浪防护架构无法确保消散所有的涌浪能量，残余的涌浪电压仍然会影响电路系统。通过主动式晶载的防护设计可以更有效把握内部电路的可靠度与电路系统稳定性。

[0004] 缘是，考虑到现有技术存在的诸多缺失，故，本案发明人有感于上述缺失的可改善，且依据多年来从事此方面的相关经验，悉心观察且研究，并配合学理的运用，从而提出一种设计新颖且有效改善上述缺失的本发明，其公开一种涌浪数字转换器及其主动式晶载的涌浪防护结构，其具体的架构及实施方式将详述于下。

发明内容

[0005] 为解决现有技术存在的问题，本发明的一目的在于提出一种主动式涌浪防护结构及其涌浪数字转换器。

[0006] 为了提升电子电路的可靠度与系统稳定性，同时达到更佳的涌浪耐受度(surge robustness)，本发明公开了一种涌浪数字转换器，其可应用于主动式晶载的防护设计，以根据不同的涌浪层级(surge level)调变其驱动箝位的能力。

[0007] 鉴于以上，本发明公开一种主动式涌浪防护结构，其邻近设置于一核心电路，并与该核心电路共同电性连接一电源线(power line)，此种主动式涌浪防护结构包括一涌浪数字转换器(surge-to-digital converter)与一箝位电路(clamp circuit)。

[0008] 涌浪数字转换器连接一高电压位准与一低电压位准，且涌浪数字转换器包括多个涌浪侦测电路，其中，每一涌浪侦测电路用以侦测该电源线上的涌浪事件，并且在该涌浪事件发生时输出一数字信号。

[0009] 箝位电路连接该电源线与该涌浪数字转换器，且箝位电路邻近设置该核心电路，以在涌浪事件发生时疏浚能量，其中，涌浪数字转换器输出的多个数字信号传送至此箝位电路，并用以驱动此箝位电路，使得此箝位电路可根据该多个数字信号调节其能量疏浚能力。

[0010] 根据本发明的一实施例，其中，此箝位电路例如可为一功率金氧半场效晶体管(power MOSFET)，且该功率金氧半场效晶体管为多指状(multi-fingers)布局，并具有多个叉指。其中，功率金氧半场效晶体管这些叉指的开启或关闭由前述的数字信号来控制，藉由此设计，箝位电路的能量疏浚能力即可因此而获得调节。在一实施例中，多指状中的叉指可选择性地部分开启；在其他实施例中，这些叉指亦可同时被完全开启。

[0011] 更进一步而言，本发明所揭露的每一涌浪侦测电路包括有一电压侦测单元、一记忆单元、一缓冲单元以及一重置单元。其中，电压侦测单元连接于该电源线、高电压位准以及低电压位准之间，以辨识该涌浪事件；记忆单元连接于该电源线、高电压位准以及低电压位准之间，且该记忆单元与电压侦测单元并联；缓冲单元连接于该记忆单元与箝位电路之间，因此，当电压侦测单元辨识该涌浪事件，并将辨识记录写入记忆单元，该数字信号可经由缓冲单元输出；以及重置单元连接该记忆单元、缓冲单元以及低电压位准，该重置单元用以重置数字信号。

[0012] 根据本发明的一实施例，其中输出的数字信号为一转态位(converted bit)，当该涌浪事件产生且被侦测到时，该转态位由0转为1。

[0013] 举例来说，当本发明所揭示的涌浪数字转换器包括N个涌浪侦测电路，且涌浪数字转换器为N位的涌浪数字转换器时，与的连接的该箝位电路的多叉指可划分为N个群组，使得这N个群组各自由N个转态位所驱动。

[0014] 另一方面而言，本发明公开一种多位的涌浪数字转换器，其连接一电源线，并且包括多个涌浪侦测电路，其中，每一涌浪侦测电路用以侦测该电源线上的涌浪事件，并且在涌浪事件发生时输出一数字信号。根据本发明的实施例，每一涌浪侦测电路包括有一电压侦测单元、一记忆单元、一缓冲单元以及一重置单元。其中，电压侦测单元连接于该电源线、高电压位准以及低电压位准之间，以辨识该涌浪事件；记忆单元连接于该电源线、高电压位准以及低电压位准之间，且该记忆单元与电压侦测单元并联；缓冲单元连接于该记忆单元与箝位电路之间，因此，当电压侦测单元辨识该涌浪事件，并将辨识记录写入记忆单元，该数字信号可经由缓冲单元输出，以驱动一箝位电路；以及，重置单元连接该记忆单元、缓冲单元以及低电压位准，该重置单元用以重置数字信号。

[0015] 根据本发明的一实施例，其中，该电压侦测单元为由P型金氧半场效晶体管、N型金氧半场效晶体管、二极管或其中至少一者所形成的串接组合。为了实现不同层级的侦测敏感度，本发明所揭露的每一个涌浪侦测电路中的电压侦测单元所包含的串接组合，其可各自包括不同数量的P型金氧半场效晶体管、N型金氧半场效晶体管、二极管或其中至少一者。

[0016] 下面藉由具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

[0017] 图1为输入脉冲电压为8伏特时，根据国际安规标准规范1.2/50-μs电压波型作为涌浪波型的示意图。

[0018] 图2为先前技术一应用于电路板层级的涌浪防护架构示意图。

[0019] 图3为根据本发明一实施例的主动式涌浪防护结构的示意图。

[0020] 图4为根据本发明一实施例的多位的涌浪数字转换器的示意图。

[0021] 图5为根据本发明一实施例的涌浪侦测电路的方块示意图。

[0022] 图6为根据本发明一实施例的涌浪侦测电路的详细电路示意图。

[0023] 图7为根据本发明一实施例的三位的涌浪数字转换器的示意图。

[0024] 图8A为根据本发明第一实施例的电压侦测单元由P型金氧半场效晶体管所串联形成的示意图。

[0025] 图8B为根据本发明第二实施例的电压侦测单元由N型金氧半场效晶体管所串联形成的示意图。

[0026] 图8C为根据本发明第三实施例的电压侦测单元由P型金氧半场效晶体管与N型金氧半场效晶体管所串联形成的示意图。

[0027] 图8D为根据本发明第四实施例的电压侦测单元由金氧半场效晶体管与二极管所串联形成的示意图。

[0028] 图9A为根据本发明一实施例的三位的涌浪数字转换器，当输入涌浪电压为3伏特的仿真数据图。

[0029] 图9B为根据本发明一实施例的三位的涌浪数字转换器，当输入涌浪电压为4伏特的仿真数据图。

[0030] 图9C为根据本发明一实施例的三位的涌浪数字转换器，当输入涌浪电压为5伏特的仿真数据图。

[0031] 附图标记说明：1-主动式涌浪防护结构；2-核心电路；10-涌浪数字转换器；20-箝位电路；100-离散去耦合电路；101-涌浪侦测电路；102-电源输入端；104-负载端；200-限电压电路；501-电压侦测单元；502-记忆单元；503-重置单元；504-缓冲单元。

具体实施方式

[0032] 以上有关于本发明的内容说明，与以下的实施方式用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的专利申请范围更进一步的解释。本发明的实施例将藉由下文配合相关图式进一步加以解说，并尽可能的，于图式与说明书中，相同标号代表相同或相似构件。

[0033] 以下本发明所揭露的技术特征与方法手段，用以使本领域具备通常知识者能根据本发明所揭露的技术思想了解、制造、与使用本发明。然而，该多个实施并不能用以限制本发明的发明范畴。本领域具通常知识者在参阅以下本发明的详细说明后，当可在不超过本发明的发明范围内自行变化与修饰，而皆应隶属于本发明的发明范畴。有关本发明的特征、实作与功效，兹配合图式作较佳实施例详细说明如下。

[0034] 为了有效克服现有技术的诸多缺失，本发明针对此发明目的提出一种较佳的改良设计，其为一种主动式涌浪防护结构及其多位的涌浪数字转换器。其中，此种多位的涌浪数字转换器适于产生多个输出信号，利用将其转为多个数字信号，即可藉由该多个数字信号控制多指状金氧半场效箝位晶体管的各叉指的开启与关闭状态，缘是，先前技术中常引发的意外系统电源的重启程序、冗余的能量消耗或无法预测的电路功能暂时性失效等问题皆可被有效地解决以及预防。

[0035] 为了能更佳地理解本发明所述的技术内容，请先参阅图3所示，其为根据本发明一实施例的主动式涌浪防护结构的示意图。

[0036] 如图所示，该主动式涌浪防护结构1邻近设置于一核心电路2，并与该核心电路2共同电性连接一电源线PL，此种主动式涌浪防护结构1包括一涌浪数字转换器(surge-to-digital converter)10与一箝位电路(clamp circuit)20。其中，主动式涌浪防护结构1连接于一高电压位准VDD与一低电压位准VSS之间，并用以侦测电源线PL上的涌浪事件。箝位电路20连接电源线PL与该涌浪数字转换器10，且箝位电路20邻近设置该核心电路2，以在电源线PL上发生涌浪事件时疏浚涌浪能量。在此情况之下，涌浪能量藉由箝位电路20的疏浚而被消散，使得核心电路2不受影响或损伤。根据本发明的一实施例，其中所述的箝位电路20例如可为一功率金氧半场效晶体管(或称大型金氧半场效箝位晶体管)，该功率金氧半场效晶体管为多指状布局，并具有多个叉指。

[0037] 承上所述，在此涌浪防护设计之下，涌浪的高能量可经由一大型金氧半场效箝位晶体管的强驱动能力而被驱散。不过，值得注意的是，一个固定尺寸的金氧半场效晶体管常受限于不可调变的驱动能力，当电源线产生较轻微的涌浪事件或是残余涌浪进入电源线，过多的驱动能力会随的引发现有技术中常有的系统电源的重启程序、冗余的能量驱散或无法预测的电路功能暂时性失效等问题。在涌浪防护设计能保有较好的涌浪耐受度的前提下，为避免涌浪防护设计反而造成额外的系统不稳定风险，此类大型多指状金氧半场效箝位晶体管的叉指会被划分为多个群组，以藉此分别控制每一群组的驱动箝位功能。举例而言，请参阅图4所示，其为根据本发明一实施例的多位的涌浪数字转换器的示意图。如图所示，涌浪数字转换器10包括多个涌浪侦测电路101，其中，每一个涌浪侦测电路101可侦测该电源线PL上的涌浪事件，并且在涌浪事件发生时对应产生各自的输出信号(VOUTN……VOUT2,VOUT1)。请同时参照图3及图4，这些输出信号(VOUTN……VOUT2,VOUT1)将输出予箝位电路20，并用以驱动箝位电路20以驱散涌浪能量。为了达到本发明的发明目的，意即改善先前技术中常有的系统电源意外的重启程序、冗余的能量消耗或无法预测的电路功能暂时性失效等问题，本发明利用涌浪数字转换器10其可依据所产生的涌浪事件的能量层级，而对应输出不同输出信号的特性，并藉由这些输出信号选择性地部分开启或完全开启大型多指状金氧半场效箝位晶体管，由此控制箝位电路20的能量疏浚能力。

[0038] 承以本发明的一实施态样为例，则每一个输出信号(VOUTN……VOUT2,VOUT1)其为一数字信号，并可在涌浪事件产生且被侦测到时，由0转为1，代表一转态位。因此，如本发明所揭示的图3所示，当本发明所揭露的涌浪数字转换器10包括N个涌浪侦测电路，也就是该涌浪数字转换器10为可输出N个数字信号(VOUTN……VOUT2,VOUT1)的N位涌浪数字转换器时，与之连接的该箝位电路的多个叉指可划分为N个群组(GroupN……Group2,Group1)，其中，每一个群组由一转态位所控制，以藉由该转态位来控制该群组的叉指是否开启。举例而言，当VOUTN由0转为1时，则箝位电路中GroupN的叉指们将会被开启。换言之，当所有的数字信号(VOUTN……VOUT2,VOUT1)皆由0转为1时，则箝位电路中全部群组的叉指们都会被开启，由此疏浚最多的涌浪能量。在其他的实施例中，若只有部分的数字信号由0转为1，则箝位电路的叉指仅会有部分被开启，由此疏浚较少的涌浪能量。藉由此设计概念，本发明所揭露的主动式涌浪防护结构，其可依据不同的涌浪层级(surge level)而调变其驱动箝位的能力，藉此实现了其箝位电路可根据涌浪能量的大小，而调节其能量疏浚能力的功效。

[0039] 请参阅图5所示，其为根据本发明一实施例的涌浪侦测电路的方块示意图。如图所示，本发明所揭露的涌浪侦测电路101包括一电压侦测单元(voltage detect unit)501、一记忆单元(memory unit)502、一重置单元(reset unit)503、以及一缓冲单元(buffer unit)504。

[0040] 详细而言，电压侦测单元501连接于电源线PL、高电压位准VDD、以及低电压位准VSS之间，以辨识涌浪事件。记忆单元502连接于电源线PL、高电压位准VDD、以及低电压位准VSS之间，且记忆单元502与电压侦测单元501并联。缓冲单元504连接于记忆单元502与箝位电路20之间。重置单元503连接记忆单元502、缓冲单元504以及低电压位准VSS，重置单元503用以输出一重置信号，以重置数字信号。

[0041] 以单一涌浪侦测电路101为例，就实际应用时，重置单元503首先输出重置信号，以将输出信号(VOUTN)重置至一起始状态。之后，当电源线PL上产生有一涌浪事件时，电压侦测单元501侦测其涌浪能量，辨识该涌浪事件，并将辨识记录写入记忆单元502，由此，输出信号(VOUTN)转为一转态位，并经由缓冲单元504输出予箝位电路20，以藉由该转态位控制与的相连接的叉指群组是否开启。

[0042] 有鉴于此，VOUTN可藉由缓冲单元504的作用而记忆涌浪事件的发生。的后，当箝位电路20藉由上述的程序而被驱动，以有效驱散涌浪能量后，重置单元503再次重置涌浪侦测电路101，以准备好侦测下一次的涌浪事件。

[0043] 更进一步而言，请参阅图6所示，其为根据本发明一实施例的涌浪侦测电路的详细电路示意图。如图6所示，电压侦测单元501可包括一由N型金氧半场效晶体管所形成的串接组合DSN，用以侦测涌浪事件。记忆单元502包括一P型金氧半场效晶体管MP、一N型金氧半场效晶体管MN与一反相器INV，其中，P型金氧半场效晶体管MP串接N型金氧半场效晶体管MN，再与该反相器INV并联连接。缓冲单元504包括两个串接的反相器INV1,INV2。重置单元503包括一N型金氧半场效晶体管Mnr，该N型金氧半场效晶体管Mnr以一控制信号驱动，以输出前述的重置信号。根据本发明的一实施例，重置单元503中的N型金氧半场效晶体管Mnr在涌浪事件发生前与发生后，各自利用控制信号RESET为1时(输入电压为VDD)将VOUTN进行重置。

[0044] 承以本发明的实施态样为例，在正常的电路架构与系统操作下，串接组合DSN与N型金氧半场效晶体管MN处在仅有微小漏电流的关闭状态，在重置单元503中的N型金氧半场效晶体管Mnr进行首次的重置之后，节点B与VOUTN将会被重置至逻辑0(0伏特)，且P型金氧半场效晶体管MP将会被开启，以将节点A的电压拉高。

[0045] 之后，当涌浪事件发生后，电源线上的过冲电压(overshooting voltage)将会导通串接组合DSN，并将N型金氧半场效晶体管MN的闸极电压拉高。在此情况下，N型金氧半场效晶体管MN将会被开启，并将节点A的电压拉下。基于反相器INV的作用，节点B的电压将会由0伏特被充电至VDD。另一方面而言，上述的电路作动也将同时使得P型金氧半场效晶体管MP被关闭，如此一来，节点B的电压可被维持在高电压位准VDD。是以，藉由节点B通过缓冲单元504的作用，VOUTN亦会由逻辑0(低电压位准VSS)转为逻辑1(高电压位准VDD)，并藉由此转态位记忆涌浪事件的发生。

[0046] 更进一步而言，图7为根据本发明一实施例的三位的涌浪数字转换器的示意图，其中该转换器包含三个涌浪侦测电路，其设计原理同前述，故于此不再进行赘述。须进行说明的是，每一涌浪侦测电路中的电压侦测单元，其可各自包括不同元件数量(例如金氧半场效晶体管)的串接组合，藉此该转换器可同时侦测具有不同能量层级的涌浪事件。举例来说，第三级的串接组合DS3可包括五个相互串联的N型金氧半场效晶体管，第二级的串接组合DS2可包括四个相互串联的N型金氧半场效晶体管，而第一级的串接组合DS1可包括三个相互串联的N型金氧半场效晶体管。根据本发明的实施例，这些串联不同数量的串接组合影响其侦测的敏感度，当电压侦测单元所包含的串接元件越少时，其侦测的敏感度会越益显著，所能侦测的最低涌浪层级也越低。

[0047] 另一方面而言，本发明所揭露的电压侦测单元不以上述仅能包含N型金氧半场效晶体管的串接组合为例，换言之，在本发明的其他实施态样中，电压侦测单元亦可为由P型金氧半场效晶体管、N型金氧半场效晶体管、二极管或其中至少一者所形成的串接组合。请参照图8A、图8B、图8C、以及图8D所示的四种实施态样所示，其中，图8A所示的串接组合DSA为全部由P型金氧半场效晶体管所串联形成的结构，图8B所示的串接组合DSB为全部由N型金氧半场效晶体管所串联形成的结构，图8C所示的串接组合DSC为由P型金氧半场效晶体管与N型金氧半场效晶体管串联形成的结构，图8D所示的串接组合DSD则为由金氧半场效晶体管与二极管所串联形成的结构，而上述该四种组合则亦可用以实施本发明的发明目的。本领域具通常知识者在参阅以上本发明的详细说明后，当可在不超过本发明的发明范围内自行变化与修饰，而皆应隶属于本发明的发明范畴。

[0048] 以下，本发明更进一步地提出实际电路的仿真数据来左证本发明的效益，以三位的涌浪数字转换器为例，则其分别在不同涌浪能量层级下的仿真数据分别如图9A、图9B、以及图9C所示。其中，图9A、图9B、以及图9C依序为输入涌浪电压为3伏特、4伏特、以及5伏特的结果，可明显看出其输出的三个位的数字信号VOUT1,VOUT2,VOUT3会随之依序地由逻辑0转态为逻辑1。而在重置信号输出后，所有的输出位会同时被重置回初始状态，即逻辑0。

[0049] 是以，综上所陈，本发明所揭示的主动式涌浪防护结构及其多位涌浪数字转换器，其可依据不同的涌浪层级(surge level)调变其驱动箝位的疏浚能力，实为一种新颖而独树一格的电路设计。藉由其中的多位涌浪数字转换器所产生的多个输出信号，其可根据所侦测到的涌浪事件的电压位准高低，来选择性地控制大型金氧半场效箝位晶体管的多叉指的开启与关闭状态，由此，达成有效调节箝位电路的能量疏浚能力的功效。甚者，本发明所揭露的涌浪防护架构，更有益于提升电子电路的可靠度，同时达到更佳的电路系统稳定性，相较于现有的仅能应用于电路板上的防护架构，本发明不仅可直接运用于晶载上，更可达到主动防护，同时利用具有弹性的防护能力避免核心电路受到损伤的较佳目的。

[0050] 以上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以之限定本发明的保护范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的保护范围内。