[發明專利]用于差分輸入/輸出接口的電涌保護

有效

• 申請號: 201280069636.0
• 申請日: 2012-02-15
• 公開（公告）號: CN104145391B
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: Q·朱;G·尹
• 申請（專利權）人: 高通股份有限公司
• 主分類號: H02H9/00
• 分類號: H02H9/00;H02H9/04
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 張揚,王英

技術領域

概括地說，本實施例涉及集成電路，具體而言，涉及改進的電涌保護。

背景技術

通常，具有差分輸入/輸出(I/O)引腳的以太網器件通過一個或多個變壓器與通信介質(例如，雙絞線電纜)相連接，其中變壓器針對非期望的電壓電涌和/或靜電放電(ESD)事件提供一定程度的保護。例如，圖1示出了以太網器件100，其具有：I/O接口110、核心電路120和一對差分I/O引腳TRXP和TRXN。I/O接口110(通常是模擬全雙工接口)促進了I/O引腳TRXP/TRXN和核心電路120之間的信號交換。差分I/O引腳TRXP/TRXN經由差分信號線31-32與變壓器20相連接，其中變壓器20轉而與通信電纜10(例如，雙絞線電纜)相連接。除了將在電纜10上供給的信號的電壓變換為更適合由器件100使用的電壓之外，變壓器20可以保護器件100內的電路免受從電纜10發出的電涌能量的影響。

更具體地，由于電纜10通常具有低的輸出阻抗(例如，幾十歐姆)，從電纜10發出的電涌能量可能高達幾千伏特。盡管可以由變壓器20來阻塞這樣的電涌能量中的一些，但是剩余的這樣的電涌能量通常以非期望的共模電涌和非期望的差模電涌的形式被傳送到器件100。共模電涌通常是指同時在差分I/O引腳TRXP/TRXN上提高電壓電平的能量電涌，而差模電涌通常是指提高差分I/O引腳TRXP/TRXN之間的電壓差的能量電涌。

工業標準通常指定以太網器件100具有大約5kV的共模電涌容限。盡管變壓器20在阻塞大部分共模能量電涌方面是有效的，但是變壓器20不太能夠阻塞差模能量電涌。因此，與保護器件100免受共模能量電涌的影響相比，保護器件100免受差模能量電涌的影響通常更加困難。當然，由于變壓器20通常被設計為阻塞共模信號而通過差模信號，變壓器20通常針對差模能量電涌提供非常有限的保護。

因此，以不會對器件性能產生不利影響的方式針對非期望的能量電涌為以太網器件提供增強的保護將是可取的。

附圖說明

在附圖的圖形中，本實施例是以示例而非限制的方式示出的，并且在附圖中相同的附圖標記表示同樣的元素，其中：

圖1是經由變壓器與通信介質相連接的以太網器件的方框圖；

圖2是根據本實施例的具有共模保護電路和差模保護電路的集成電路器件的方框圖；

圖3是根據一些實施例的圖2的共模保護電路的方框圖；

圖4是根據一些實施例的圖2的差模保護電路的方框圖；

圖5A是圖4的差模保護電路的一個實施例的更加詳細的方框圖；

圖5B是圖4的差模保護電路的另一個實施例的更加詳細的方框圖；

圖6是圖5A的正電涌檢測電路的一個實施例的電路圖；

圖7A-圖7B是圖5A的負電涌檢測電路的示例性實施例的電路圖；以及

圖8是根據一些實施例描述用于選擇性地將圖2的器件的差分I/O引腳短路到一起的示例性操作的說明性流程圖。

具體實施方式

公開了用于保護輸入/輸出(I/O)接口和關聯的集成電路器件內的電路免受共模和差模能量電涌影響的方法和裝置。在以下描述中，闡述了大量具體細節，例如特定的部件、電路和過程的例子，以提供對本公開內容的透徹理解。同樣，在以下描述中并出于解釋的目的，闡述了特定的術語以提供對本實施例的透徹理解。然而，對于本領域的技術人員顯而易見的是，這些特定的細節可能不是實現本實施例所必需的。在其它實例中，以方框圖的形式示出了公知的電路和器件，以避免使本公開內容難以理解。如本文所使用的，術語“相耦合的”意指直接相連接的或通過一個或多個介入部件或電路相連接的。

可以將在本文所描述的各種總線上提供的信號中的任意信號與其它信號進行時分復用，并在一個或多個公共總線上提供。此外，可以將電路元件或軟件塊之間的互連示出為總線或示出為單信號線。總線中的每一條可以替換為單信號線，單信號線中的每一條可以替換為總線，并且單信號線或總線可以表示大量用于部件之間通信的物理或邏輯機制中的任意一種或多種。此外，在以下描述中分配給各個信號的邏輯電平是任意的，因此可以按需求進行修改(例如，反極性)。舉另一個例子，可以使用雙極性晶體管或在其中可以獲得信號控制的電流的任意其它技術來替換地實現描述或描繪為包括金屬氧化物半導體(MOS)晶體管的電路。不能將本實施例解釋為限于本文所描述的特定例子，而要將由所附的權利要求書所定義的全部實施例包括在其范圍內。