[发明专利]一种适用于通信芯片多通道双向静电浪涌防护电路

说明书

一种适用于通信芯片多通道双向静电浪涌防护电路。多通道双向静电浪涌防护电路包括稳压钳位电路、静电浪涌主泄放电路。本发明利用四个二极管一个稳压二极管构成稳压钳位电路，为静电浪涌主泄放电路提供持续良好的电压钳位保障，以避免发生闩锁效应，增强系统可靠性；同时，利用静电浪涌主泄放电路提供大电流泄放路径，增强芯片及相关电路接口的鲁棒性。本发明具有系统集成度高、芯片面积效率高、芯片保护电路响应速度快、防护端口扩展性强、静电或浪涌鲁棒性等级高及双向静电或浪涌防护等优点，可应用于通信芯片及相关Type‑C和HDMI2.0接口，也可用于工作电压在5V及以下的正反向电源供电的电子设备的电源端口、信号接口或插拔接口。

技术领域

本发明属于集成电路的静电放电(ESD)与浪涌即电过应力(EOS)瞬态脉冲防护领域，涉及一种ESD/EOS防护电路结构，具体涉及一种适用于通信芯片多通道双向静电浪涌防护电路，可用于提高Type-C、HDMI2.0等具有超低电压通信芯片不同信号接口的可靠性。

背景技术

静电放电(ESD)或浪涌，又称电过应力(EOS)，这两种瞬态脉冲是造成设备失效的主要原因。随着新一代计算机及其它高端电子设备朝着更小、更薄、更高集成趋势发展，USB、HDMI和Type-C等通信接口的传输速度越来越快，工作电压越来越低，通信芯片对噪声和相关信号干扰越来越敏感。尤其在生产、运输与应用过程中，通信类芯片不可避免会受到ESD或EOS威胁。增强通信类芯片内部不同接口的ESD/EOS防护能力，是提高芯片稳定性和可靠性的重要措施。

又由于ESD或EOS放电方向具有不确定性，通常需要对IC内部或板级电路的相应端口设计具有正反向ESD/EOS抑制功能的电路保护单元。伴随电子产品的日益便携与小型化，多通道全芯片ESD/EOS防护电路需求将日益增大，尤其是具有高效能、低寄生、工作电压5V及以下的多通道双向ESD/EOS防护电路。

常见适用于通信接口电路的ESD或EOS防护基本单元有二极管、双极性晶体管(BJT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和可控整流硅(SCR)等。单向二极管具有结构简单、开启电压低、寄生电容小以及开启速度快等优势。然而，当二极管应用于某电路端口的ESD或EOS防护时，单位面积的ESD/EOS防护鲁棒性弱，导通电阻较大，ESD/EOS防护效能低。典型SCR结构用于ESD或EOS防护时，虽然具有强电流泄放能力、较小的寄生电容以及较强的鲁棒性，但是，SCR结构通常触发电压过高，在反向ESD作用下呈现二极管正向导通特性，不适用于通信芯片中快充和高速数据传输接口的双向ESD或EOS防护需求。

本发明通过利用二极管的正向导通与稳压二极管的电压钳位特性，以及设计复合NPN型与PNP型三极管(BJT)，构建新型多通道SCR结构的ESD/EOS防护电路，用于增强通信类芯片不同接口的ESD或EOS防护能力。本发明ESD/EOS防护电路不仅具有低电压触发开启特性，还能依托内嵌SCR结构，增强ESD或EOS电流泄放能力；同时，本发明技术还可以根据通信类接口数量，灵活扩展ESD或EOS防护端口，增强本发明技术的可移植性和复用性，节省设计与制造成本。

发明内容

为解决单向的ESD/EOS防护方案面积效能低、寄生效应多等问题，针对通信芯片高频高速工作特性以及Type-C和HDMI2.0接口中5V及以下多通道数据传输和转换电路的ESD/EOS防护需求，本发明设计了一种应用通信芯片及Type-C、HDMI2.0接口的全芯片多通道双向静电浪涌防护电路。本发明可以减小集成电路工艺掩膜版数量，降低芯片面积、寄生效应和制造成本，提高通信类芯片及其相关Type-C和HDMI接口的可靠性。

本发明技术方案：一种适用于通信芯片多通道双向静电浪涌防护电路，包括稳压钳位电路和电浪涌主电流泄放电路；