[發(fā)明專利]合成結(jié)構(gòu)的高壓器件及啟動電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210492874.4
• 申請日: 2012-11-28
• 公開（公告）號: CN103000626A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李照華;林道明;趙春波;胡喬;戴文芳
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市明微電子股份有限公司
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02;H01L27/088;H01L27/098;H02M1/36
• 代理公司: 北京市立方律師事務(wù)所 11330
• 代理人: 鄭瑜生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及合成結(jié)構(gòu)的高壓器件及啟動電路。

背景技術(shù)

在AC/DC開關(guān)電源應(yīng)用領(lǐng)域中，控制器芯片需要一個啟動電路為其提供開啟所需要的電壓，在傳統(tǒng)應(yīng)用中，啟動電路是從整流橋輸出端串接大電阻到控制器的電源端，整流橋輸出端通過大電阻給控制器芯片的旁路電容充電，當(dāng)其達到啟動電壓之后，控制器啟動，系統(tǒng)開始正常工作。當(dāng)啟動完成之后，電源端所需能量主要是靠輔助繞組給控制器芯片提供。控制器芯片正常工作之后，啟動電路的電阻仍然消耗一定的功率，嚴(yán)重的影響了系統(tǒng)的整體效率。解決這個問題的一種方法是降低控制器芯片的啟動電流，加大啟動電阻值。但由于啟動電阻較大，啟動電流相應(yīng)的減小，從而延長了啟動時間。另外的一個方法是在控制器芯片內(nèi)部集成啟動電路，在控制器芯片啟動完成，系統(tǒng)正常工作之后，關(guān)閉啟動電路，去除啟動電路對開關(guān)電源系統(tǒng)整體效率的影響。

控制器芯片內(nèi)部集成啟動電路，其過程要完成從高壓到低壓的轉(zhuǎn)換才能向控制器芯片供電，其不可避免的加大芯片的面積，如何有效減少控制器芯片面積而又不影響控制器芯片的啟動要求，這是內(nèi)部集成啟動電路的面臨必須要解決的關(guān)鍵問題。在控制器芯片內(nèi)部也集成高壓功率MOS的電源芯片中，其問題更加突出，芯片的面積很大，導(dǎo)致芯片成本增加。

此外，由于現(xiàn)代開關(guān)電源對于降低功耗的要求與日俱增，而且綠色開關(guān)電源是所有應(yīng)用所必需的，而不僅是過去所指的手持式和電池供電系統(tǒng)，因此在保護環(huán)境生態(tài)的大前提下，降低電力線供電系統(tǒng)及電池供電系統(tǒng)的能耗都是必不可少的，對中國來說，這更可以帶來特別的優(yōu)點：降低燃煤發(fā)電站的負(fù)荷。這就不僅要求電源芯片控制核心具備低功耗特性，而且還要求它具備一些能進一步降低系統(tǒng)功耗的特性。

因此，有必要提出有效的技術(shù)方案，解決現(xiàn)有技術(shù)中開關(guān)電源芯片設(shè)計的難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一，特別是通過合成的高壓器件結(jié)構(gòu)，有效的節(jié)省了芯片的面積，降低芯片的成本。

本發(fā)明實施例提出了一種合成結(jié)構(gòu)的高壓器件，包括高壓功率MOS管（簡稱HVNMOS管）和JFET管，

所述HVNMOS管包括漏極、源極、柵極和襯底，導(dǎo)電溝道為源極和漏極之間的P型阱區(qū)Pwell；

所述JFET管包括漏極、源極、柵極和襯底，導(dǎo)電溝道為源極和漏極之間的N型阱區(qū)Nwell；

所述HVNMOS管和所述JFET管共用相同的漏極（也稱漏極端或漏端）。所述漏極采用N型雙擴散工藝。

進一步而言，所述襯底上還包括掩埋層Bury?P和深N型阱區(qū)Deep?Nwell，用于提高器件的耐壓值和可靠性。

本發(fā)明實施例還提出了一種采用上述合成結(jié)構(gòu)的高壓器件的啟動電路，所述啟動電路包括負(fù)閾值開關(guān)管、使能模塊、防倒灌模塊以及電壓檢測模塊，其中，負(fù)閾值開關(guān)管采用上述合成結(jié)構(gòu)的高壓器件；

上述合成結(jié)構(gòu)的高壓器件中的JFET器件的漏極、源極和柵極分別為所述負(fù)閾值開關(guān)管的輸入端、輸出端和控制端；

高壓輸入信號接入所述負(fù)閾值開關(guān)管的輸入端，負(fù)閾值開關(guān)管的輸出端接防倒灌模塊的輸入端，負(fù)閾值開關(guān)管的控制端接使能模塊的輸出端，使能模塊的輸入端接電壓檢測模塊的輸出端，電壓檢測模塊的輸入端和芯片的電源端共接于防倒灌模塊的輸出端；

所述高壓輸入信號接入所述負(fù)閾值開關(guān)管的輸入端，通過負(fù)閾值開關(guān)管向芯片的電源端VDD提供能量，所述電壓檢測模塊檢測芯片的電源端VDD的電壓值，當(dāng)電源端VDD的電壓值達到芯片預(yù)定工作電壓時，所述芯片啟動，同時所述電壓檢測模塊輸出使能信號EN；

所述使能模塊接收所述使能信號EN，使得所述負(fù)閾值開關(guān)管截止，關(guān)閉所述負(fù)閾值開關(guān)管；

所述防倒灌模塊使得所述負(fù)閾值開關(guān)管的輸入端與芯片的電源端VDD之間單向?qū)ǎ乐筕DD端的電流倒流回開關(guān)管的輸入端。

本發(fā)明實施例提出的上述方案，通過合成的高壓器件結(jié)構(gòu)，有效的節(jié)省了芯片的面積，降低芯片的成本。采用本發(fā)明提出的高壓器件結(jié)構(gòu)，芯片正常工作后啟動電路關(guān)閉，這不僅大大降低了低功耗系統(tǒng)實現(xiàn)的難度，提高了電源系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率，同時能有效節(jié)省電路元件（啟動電阻），提高了集成度。此外，本發(fā)明提出的上述方案，對現(xiàn)有的電路系統(tǒng)的改動很小，不會影響系統(tǒng)的兼容性，而且實現(xiàn)簡單、高效。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明