[發明專利]具有過壓保護的輸出驅動器

有效

• 申請號: 200980109007.4
• 申請日: 2009-02-12
• 公開（公告）號: CN102047560A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: D·T·博伊考;S·R·帕特松
• 申請（專利權）人: 阿納洛格裝置公司
• 主分類號: H03K19/00
• 分類號: H03K19/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 申發振

技術領域

本發明涉及對抗施加在外部焊盤上的電過載的集成電路保護，尤其涉及具有過壓保護的輸出驅動器以及用于輸出驅動器的過壓保護方法。

背景技術

目前通過亞微米工藝技術實現的VLSI(起大型集成電路)芯片具有極小的幾何形狀，并且以例如3V或更小的低電源電壓工作。這種VLSI芯片易受到施加至外部焊盤的電過載的影響。例如，超過與外部焊盤相連接的晶體管的額定電壓的電壓可引起這些晶體管失效。這種電過載會在例如測試或使用過程中的其壽命的任何時間施加給芯片。可是，一些結構比其它結構更易受到電過載的影響。例如，連接至外部設備或連接器的芯片尤其易受到未注意施加的過電壓的影響。一個具體例子為通常用于電腦設備上的USB(通用串行雙向)通信接口。

在電源電壓開啟的情況下，保護輸出驅動器對抗過電壓的電路是已知的。可是，在電源電壓關閉、處于低電壓、開路或接地情況下，這種電路不保護輸出驅動器。但是，在這些情況下提供過電壓保護來防止對這些電路產生未注意的損壞是值得期待的。過電壓可在任何時間發生，并不限于電源電壓導通期間。例如，一些制造商可需要USB接口耐受5.25伏的過電壓，無論電源電壓是開啟還是關閉。

因此，對集成電路中的輸出驅動器的過壓保護的方法和裝置需要改進。

發明內容

根據本發明的第一方面，在集成電路中提供輸出驅動器。該輸出驅動器包括：驅動器電路，其可由電源電壓操作并且耦接至輸出焊盤；以及驅動器電力調節器，其配置成響應于輸出焊盤上的電壓而產生部分焊盤電壓，并響應于電源電壓不存在而將該部分焊盤電壓提供給驅動器電路的至少一個晶體管作為保護電源電壓。

根據本發明的第二方面，提供一種用于集成電路中驅動器電路的過壓保護方法。該驅動器電路能夠由電源電壓操作并且耦接至輸出焊盤。該方法包括：響應于輸出焊盤上的電壓而產生部分焊盤電壓；檢測電源電壓的不存在；以及在電源電壓不存在時將該部分焊盤電壓施加至驅動器電路的至少一個晶體管，作為保護電源電壓。

根據本發明的第三方面，提供一種用于集成電路中電路的過壓保護方法。該電路可由電源電壓操作并且耦接至輸出焊盤。該方法包括：響應于輸出焊盤上的電壓而產生保護電壓；以及在電源電壓不存在時將該保護電壓施加至該電路的至少一個晶體管。

附圖說明

為了更好地理解本發明，提出對相應附圖的參考，在此結合附圖作為參考。其中：

圖1是現有技術輸出驅動器的示意圖；

圖2是根據本發明實施例的輸出驅動器的示意方框圖；

圖2A是根據本發明另一實施例的電力調節器的示意方框圖；

圖3是示出根據本發明實施例的圖2的電力調節器的操作的流程圖；

圖4A和圖4B是根據本發明實施例的輸出驅動器的配置的示意圖；以及

圖5是根據本發明實施例的圖4的電力調節器的示意圖。

具體實施方式

圖1中示出現有技術輸出驅動器的示意圖。如果電源電壓VDD存在，則輸出驅動器被認為容許過電壓。PMOS晶體管20和22以及NMOS晶體管24和26串聯耦接在電源電壓VDD和地之間，形成基本輸出驅動器。節點連接晶體管22和24通過電阻器54與輸出焊盤30相耦接。晶體管24柵極與電源電壓VDD的連接保護兩個晶體管24和26不受過電壓過程。包含PMOS晶體管32和34的多路復用器(mux)28防止在過電壓情況下觸發寄生二極管至電源電壓VDD。PMOS晶體管40在焊盤過電壓超過電源電壓VDD的情況下迫使節點PC跟隨輸出焊盤30，由此保護晶體管20和22，并且切斷從輸出焊盤30到電源電壓VDD的任何電流路徑。由NMOS晶體管42和PMOS晶體管44形成的傳輸門通過限制節點47至電源電壓VDD來保護任何驅動節點45的裝置，在該實例中是反相器46。由PMOS晶體管50和NMOS晶體管52形成的傳輸門迫使節點53跟隨輸出焊盤30。在一些情況中，可以省略晶體管50和52，且晶體管44的柵極可以直接連接至輸出焊盤30。在一些例子中，可以不使用電阻器54。

當圖1中的驅動器電路以3伏的電源電壓VDD來操作且輸出焊盤30承受高達5.25伏的電壓時，沒有晶體管承受過電壓?？墒?，如果電源電壓VDD被短接至地，且輸出焊盤30承受高達5.25伏的電壓，則會顯示出晶體管24、42、52、40、32、34、50、22和44承受電過載。由此可知，需要改良驅動器電路。