[發明專利]應用于集成電路的輸入過壓保護電路

有效

• 申請號: 201710072195.4
• 申請日: 2017-02-09
• 公開（公告）號: CN106655109B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 李志林;譚磊;王宇
• 申請（專利權）人: 圣邦微電子（北京）股份有限公司
• 主分類號: H02H7/20
• 分類號: H02H7/20;H02H3/20;H02H3/06
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 吳小燦

應用于集成電路的輸入過壓保護電路，通過外置于集成電路芯片的MOS開關管斷開高壓以避免高壓直接輸入而損壞芯片內部電路，從而實現芯片內部電路的過壓保護，其特征在于，包括集成電路芯片，所述集成電路芯片中具有受保護芯片電路，所述集成電路芯片的外部設置有外置過壓保護MOS開關管，所述外置過壓保護MOS開關管位于外部輸入電壓端與受保護芯片電路供電電壓端之間。

技術領域

本發明涉及集成電路芯片的過壓保護，特別是一種應用于集成電路的輸入過壓保護電路，通過外置于集成電路芯片的MOS開關管斷開高壓以避免高壓直接輸入而損壞芯片內部電路，從而實現對芯片內部電路的過壓保護。

背景技術

由于電池和電動車等的應用，加上新的功率工藝GaN,SIC的發展，半導體能處理的電壓幅度越來越高。連UL認證都把安全工作電壓提高到60V。而工業化4.0,對工業控制系統的自動化和可靠性提出了嚴格的要求。本身這類高壓直流可能產生于前端的AC-DC電源開環，帶電插拔，工業，航空浪涌，還有就是汽車發動機在拋載的情況下，馬達大比例速度變化和剎車等產生高電壓。本發明人認為，這么高的電壓如果在半導體電源損壞的情況下，如何保護高壓電源不直接輸出到低壓控制端而燒毀系統是需要解決的技術問題。我們知道在雙極性三極管工藝下，由于高壓損壞，三極管CE級間是背對背的，而MOSFET的電壓擊穿下，DS極直接短路，輸入高壓就會直接輸出到電壓側。現有技術中的解決方式包括提高MOSFET(半導體的工藝)的耐壓或降額使用；或者采用雙調整管技術，當一只MOSFET損壞，另一只切入；或者客戶可以外加一只耐更加高壓的loadswitch(負載開關)，一旦檢測到過壓信號，立刻關斷loadswitch。但這一切都是臨時的，不徹底的解決方案，成本也高,也不是萬全的方案。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的缺陷或不足，提供一種應用于集成電路的輸入過壓保護電路，通過外置于集成電路芯片的MOS開關管斷開高壓以避免高壓直接輸入而損壞芯片內部電路，從而實現芯片內部電路的過壓保護。由于采用輸入過壓外置保護方式，對于過壓值用戶可以自己設置，外置于集成電路芯片的MOS開關管用戶可以根據自己預測的最高的電壓而選擇此電壓下的MOSFET，并且如果損壞，用戶可以再次更換外置的MOSFET過壓保護開關。

本發明技術方案如下：

應用于集成電路的輸入過壓保護電路，其特征在于，包括集成電路芯片，所述集成電路芯片中具有受保護芯片電路，所述集成電路芯片的外部設置有外置過壓保護MOS開關管，所述外置過壓保護MOS開關管位于外部輸入電壓端與受保護芯片電路供電電壓端之間。

所述外置過壓保護MOS開關管為第三NMOS管，所述第三NMOS管的漏極連接外部輸入電壓端，所述第三NMOS管的源極連接受保護芯片電路供電電壓端，所述第三NMOS管的柵極通過第一電容接地。

所述受保護芯片電路供電電壓端通過第二電容接地，所述第二電容即芯片內部電源濾波電容。

所述第三NMOS管的柵極通過第一電阻連接所述第三NMOS管的漏極。

所述集成電路芯片中包括第一NMOS管、第二NMOS管和第一倒相放大器。

所述第一NMOS管的漏極和所述第二NMOS管的漏極均連接所述第三NMOS管的柵極，所述第一NMOS管的源極連接所述受保護芯片電路供電電壓端，所述第一NMOS管的柵極通過第一倒相放大器連接所述第二NMOS管的柵極，所述第一NMOS管的柵極接收所述受保護芯片電路輸出的過壓控制信號，所述第二NMOS管的源極連接受保護芯片電路中升壓電路。

第一電阻和第一電容構成的RC電路決定所述第三NMOS管柵電壓的啟動速度，即受保護芯片電路供電電壓的上電速度。

第一電阻和第一電容構成的RC電路時間常數能夠根據實際需要設定。