[發明專利]一種輸入級保護電路

無效

• 申請號: 201210186604.0
• 申請日: 2012-06-07
• 公開（公告）號: CN102709900A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 蘇卡;馬曉輝
• 申請（專利權）人: 無錫友達電子有限公司
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明是一種為集成電路內部輸入級提供保護的保護電路，屬于半導體制作技術領域。

背景技術

對于很多集成電路的輸入級而言，不可避免的會經常出現輸入信號過大或其他異常信號脈沖，這樣過大或異常的輸入信號經過放大以后，必然會導致電路內部的不穩定，或者直接導致輸入級的燒壞，使電路失效。對于這種情況，一般都會增加一個穩壓二極管來作為輸入級的保護，設計者可以更具不同電路的需求來設計不同的穩壓值，靈活的控制保護點，從而使得輸入級即使有過大的輸入信號，也會被穩壓管限幅，或者有異常的輸入信號時也能通過穩壓管泄放，而不會影響到電路的穩定性或燒壞電路。

????????如圖1所示，是一個常見的穩壓二極管。作為輸入級保護，這種結構設計簡單，并且也能起到一定的保護作用。其主要工作原理是：當輸入信號正常時，即在電路波動的要求范圍之內時，電路正常工作，穩壓二極管此時不會工作，而其反向漏電流大小在幾十個納安左右，基本不會對輸入信號有任何影響；而當輸入信號過大或出現異常信號時，將會超過設計的穩壓值，使得穩壓管進入開態，過大的輸入信號會通過穩壓管泄放，使得真正進入輸入級的信號不會太大，從而限制了輸入信號的大小，保證的電路的穩定和可靠性。

????????但是，常規的穩壓二極管結構卻存在著各種缺陷，導致其有一定的局限性。首先，穩壓二極管在穩壓值在比較高的時候比較容易實現，但是在穩壓值小于5.8V時，穩壓管的擊穿為齊納擊穿，其漏電流會增大，如圖2所示。這樣將會導致在輸入信號正常時，由于穩壓管的漏電流造成輸入信號衰減，從而影響電路的正常工作。其次，當出現過大輸入信號或異常信號時，穩壓管上的功耗將會比較大，使得其本身的可靠性存在隱患，除非大大增加其總體面積，但這個樣又會增加整體芯片成本。并且，穩壓二極管的內部寄生電阻比較大，這樣會導致在大電流下，其寄生電阻上產生的電壓會使得穩壓管的實際穩壓值比在小電流的情況下大，使得電路在大小電流情況下的輸入信號有差別，不利于電路性能的提高。

發明內容

本發明目的在于提供一種有效的輸入級保護的保護電路，當集成電路內部輸入級輸入信號過大或出現異常輸入信號時，本保護電路為被保護電路內部輸入級提供限幅和保護作用，解決了在輸入級要求較小信號幅度的電路中用穩壓二極管作為限幅保護的漏電流的問題，并且提高了保護電路本身的可靠性。

本發明為實現上述目的，采用如下技術方案：

一種輸入級保護電路，其特征在于：其包括NPN三極管Q1、N個二極管D₁-D_N和電阻R1；所述NPN三極管Q1集電極接輸入端Vin，發射極接地；所述電阻R1接在所述NPN三極管Q1基極和發射極之間；所述N個二極管D₁-D_N串聯接在NPN三極管Q1基極和集電極之間，二極管D₁的陽極接NPN三極管Q1的集電極，二極管D_N的陰極接NPN三極管Q1的基極。

本發明通過新的輸入級保護結構，結合合理的版圖布局，能夠對電路的輸入級在出現異常輸入信號時起到有效的保護作用，保護電壓可以根據被保護電路的需求設置，并且可以在不影響電路正常工作和性能的前提下將V_Z值設置到5.8V以下,其應用范圍比常規二極管要寬，所需要的面積也比較小，并且不需要額外的版圖層次和工藝步驟。

附圖說明

圖1是普通二極管結構圖。

圖2是穩壓管大于5.8V和小于5.8V漏電流對比圖。

圖3是本發明輸入級保護電路的結構圖。

具體實施方式

如圖3所示一種輸入級保護電路，其包括NPN三極管Q1、N個二極管D₁-D_N和電阻R1；所述NPN三極管Q1集電極接輸入端Vin，發射極接地；所述電阻R1接在所述NPN三極管Q1基極和發射極之間；所述N個二極管D₁-D_N串聯接在NPN三極管Q1基極和集電極之間，二極管D₁的陽極接NPN三極管Q1的集電極，二極管D_N的陰極接NPN三極管Q1的基極。