專利名稱：輸出mos晶體管的過(guò)電壓保護(hù)電路的制作方法
發(fā)明
背景技術(shù)：
領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路，具體地說(shuō)涉及一種半導(dǎo)體集成電路中的輸出MOS晶體管的過(guò)電壓保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
通常，過(guò)電壓保護(hù)電路被廣泛用于保護(hù)晶體管免遭諸如電涌電壓(serge voltage)此類的過(guò)電壓的損害，在日本公開專利申請(qǐng)(JP-A-Heisei 06-204410)中披露的動(dòng)態(tài)箝位電路也被稱為過(guò)電壓保護(hù)電路。
圖1示出這種動(dòng)態(tài)箝位電路的結(jié)構(gòu)，其由電阻器5、MOS晶體管6、輸出MOS晶體管7、負(fù)載9和動(dòng)態(tài)箝位電路10組成。如圖1所示，輸出MOS晶體管7和負(fù)載9串聯(lián)在第一電源1和第二電源2之間，以形成N溝道源極跟隨電路結(jié)構(gòu)。輸出MOS晶體管7和負(fù)載9之間的節(jié)點(diǎn)與輸出端8連接。響應(yīng)提供給節(jié)點(diǎn)A的第一控制信號(hào)3，控制輸出MOS晶體管7的ON/OFF狀態(tài)，該節(jié)點(diǎn)A通過(guò)柵電阻5與柵極端(即節(jié)點(diǎn)B)相連。第一控制信號(hào)3是一個(gè)升壓電路(未示出)的輸出電壓信號(hào)。當(dāng)輸出MOS晶體管7導(dǎo)通時(shí)，第一控制信號(hào)3具有比第一電源1的電壓高的電壓電平信號(hào)，并且當(dāng)輸出MOS晶體管7斷開時(shí)，其具有基本上與第二電源2的電壓相同的電壓。
MOS晶體管6連接在節(jié)點(diǎn)A和輸出端8之間，以便當(dāng)輸出MOS晶體管7斷開時(shí)釋放輸出MOS晶體管7的柵電荷。響應(yīng)提供給柵極端(即節(jié)點(diǎn)C)的第二控制信號(hào)4，在ON/OFF狀態(tài)之間控制MOS晶體管6。當(dāng)輸出MOS晶體管6導(dǎo)通時(shí)，第二控制信號(hào)4具有與第一電源1的電壓基本相同的電壓，并且當(dāng)輸出MOS晶體管6斷開時(shí)，其具有與第二電源2的電壓基本相同的電壓。當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘?hào)3處于高電平時(shí)，第二控制信號(hào)4變?yōu)榈碗娖?。反之也成立。?dòng)態(tài)箝位電路10連接在第一電源1和節(jié)點(diǎn)B之間。動(dòng)態(tài)箝位電路10由齊納二極管D1和二極管D2串聯(lián)組成。
接下來(lái)，將描述該電路的操作。當(dāng)應(yīng)將輸出MOS晶體管7斷開時(shí)，就將第一控制信號(hào)3設(shè)置為低電平，而將第二控制信號(hào)4設(shè)置為高電平。在這時(shí)候，MOS晶體管6導(dǎo)通，如此使得輸出MOS晶體管7的柵電荷或節(jié)點(diǎn)B的電荷被通過(guò)輸出端8和負(fù)載9釋放到第二電源2。由于負(fù)載的電感成份(像螺線管和電線束這樣的電感負(fù)載的電感成份)的原因，在輸出端8生成了由反電動(dòng)勢(shì)所引起的負(fù)輸出電壓。在用于汽車的高壓側(cè)開關(guān)中，輸出MOS晶體管7的擊穿電壓被設(shè)置為60伏或更高，而動(dòng)態(tài)箝位電路10的擊穿電壓被設(shè)置為大約40-60伏，這一電壓近似地等于齊納二極管D1的擊穿電壓。當(dāng)外加電壓超過(guò)輸出MOS晶體管7的擊穿電壓時(shí)，輸出MOS晶體管7被擊穿，從而流出擊穿電流。因此，如果不由動(dòng)態(tài)箝位電路10執(zhí)行過(guò)電壓保護(hù)，那么將會(huì)存在輸出MOS晶體管7性能下降的可能。由于在輸出端8所生成了負(fù)輸出電壓，因此當(dāng)將高于動(dòng)態(tài)箝位電路10的擊穿電壓的電壓施加于第一電源1和輸出端8之間時(shí)，輸出MOS晶體管7中的漏極和源極之間的電壓被箝位在動(dòng)態(tài)箝位電路10的擊穿電壓。由于有負(fù)輸出電壓，因此對(duì)負(fù)載進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便在過(guò)電壓保護(hù)電路運(yùn)行時(shí)，流過(guò)輸出MOS晶體管7的電流不會(huì)跨越安全操作區(qū)。因此，就不會(huì)存在損壞輸出MOS晶體管7的情況。
另一方面，當(dāng)在交流發(fā)電機(jī)發(fā)電期間斷開了電池電極時(shí)，在第一電源1處產(chǎn)生正電壓斷電電涌。當(dāng)輸出MOS晶體管7處于斷開狀態(tài)時(shí)，如果施加斷電電涌，那么運(yùn)行動(dòng)態(tài)箝位電路10以至于擊穿動(dòng)態(tài)箝位電路10，這就像產(chǎn)生負(fù)輸出電壓的情況。在這時(shí)候，柵電壓升高使得輸出MOS晶體管7導(dǎo)通。結(jié)果，流過(guò)輸出MOS晶體管7的電流跨越了安全操作區(qū)(SOA)。因此，使輸出MOS晶體管7遭到損壞。
順便說(shuō)一下，在上述提到的高壓側(cè)開關(guān)中，輸出MOS晶體管7的導(dǎo)通電組很小。輸出MOS晶體管7由一組單元組成，這組單元如同在日本公開專利申請(qǐng)(JP-P2002-343969A)中披露的一組單元。作為實(shí)現(xiàn)低電阻的一種方法，一種方法是將單元尺寸減到能夠降低每單位面積的導(dǎo)通電阻。通過(guò)減小單元，出現(xiàn)了一種現(xiàn)象，即由于在將高電壓施加在輸出MOS晶體管7中的漏極和源極之間的狀態(tài)中的二次擊穿使得前推SOA變窄。這限制了運(yùn)行在這個(gè)區(qū)域中的過(guò)電壓保護(hù)電路。因?yàn)榘踩僮鲄^(qū)變窄，如果當(dāng)施加斷電電涌的過(guò)電壓時(shí)運(yùn)行過(guò)電壓保護(hù)電路，那么操作點(diǎn)跨越了安全操作區(qū)，以致導(dǎo)致輸出MOS晶體管7發(fā)生熱損壞。如果輸出MOS晶體管7具有很寬的安全操作區(qū)，那么這個(gè)現(xiàn)象就不會(huì)產(chǎn)生問題。
結(jié)合以上所述，在日本公開專利申請(qǐng)(JP-A-heisei 6-252721)中披露了一種半導(dǎo)體開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路。在這個(gè)現(xiàn)有實(shí)例的驅(qū)動(dòng)電路中，半導(dǎo)體開關(guān)控制與負(fù)載驅(qū)動(dòng)電源相連的負(fù)載的電力供應(yīng)。當(dāng)半導(dǎo)體開關(guān)斷開時(shí)，基于半導(dǎo)體開關(guān)和負(fù)載之間的電壓上升，齊納二極管將半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)置為ON狀態(tài)。第二半導(dǎo)體開關(guān)與齊納二極管串聯(lián)連接。由于齊納二極管的短路，因此提供一種短路檢測(cè)電路以根據(jù)半導(dǎo)體開關(guān)和負(fù)載之間的電壓而斷開第二半導(dǎo)體開關(guān)。
此外，在日本公開專利申請(qǐng)(JP-A-Heisei 8-8704)中披露了一種高壓側(cè)開關(guān)電路。在這個(gè)現(xiàn)有實(shí)例的高壓側(cè)開關(guān)電路中，升壓部件為高壓側(cè)開關(guān)的第一MOS晶體管提供通過(guò)升壓供電電壓而獲得的柵電壓。電涌檢測(cè)部件檢測(cè)高于最大額定供電電壓的電涌電壓。在電源端和升壓部件之間提供了第二MOS晶體管，并且根據(jù)電涌檢測(cè)部件的輸出斷開該第二MOS晶體管。在第二MOS晶體管的柵極和電源端之間提供電阻。在第二MOS晶體管的柵極和接地之間提供第三MOS晶體管。通過(guò)第一二極管，由升壓部件升高的電壓反饋給第二MOS晶體管的柵極。電涌檢測(cè)部件的輸出端與第三MOS晶體管的柵極相連。當(dāng)?shù)诙﨧OS晶體管斷開時(shí)，第三MOS晶體管導(dǎo)通。
此外，在日本公開專利申請(qǐng)(JP-A-Heisei 8-288817)中披露了一種半導(dǎo)體器件。在這個(gè)現(xiàn)有的實(shí)例中，半導(dǎo)體器件由功率MOSFET組成，功率MOSFET具有與電源端連接的漏極和與輸出端連接的源極。第一MOSFET安排在功率MOSFET的柵極和控制電路的接地之間，以根據(jù)輸入端的電壓斷開功率MOSFET。第二MOSFET安排在功率MOSFET的柵極和輸出端之間，以根據(jù)輸入端的電壓斷開功率MOSFET。柵極充電電路連接功率MOSFET的柵極，以根據(jù)輸入端的電壓導(dǎo)通功率MOSFET。
此外，在日本公開專利申請(qǐng)(JP-A-Heisei 9-163583)中披露了一種半導(dǎo)體器件的保護(hù)電路。在IGBT的反向偏置安全操作區(qū)中，在電流低于IGBT的額定電流的情況下，準(zhǔn)許電壓為高電壓，并且該準(zhǔn)許電壓隨著電流的變大而下降。因此，在這個(gè)現(xiàn)有的實(shí)例中，至少兩個(gè)箝位裝置串聯(lián)在IGBT中的集電極和柵極之間。以并聯(lián)的形式將開關(guān)提供給這些箝位裝置，而不是提供給一個(gè)箝位裝置。開關(guān)控制單元根據(jù)檢測(cè)部件檢測(cè)的集電極電流來(lái)控制開關(guān)。當(dāng)IGBT的集電極電流與額定電流等同小時(shí)，打開開關(guān)，以致于所有的箝位裝置都連接在IGBT的集電極和柵極之間。因此，提高了IGBT的箝位電壓。
在日本公開專利申請(qǐng)(JP-A-Heisei 9-298834)中披露了一種具有電涌保護(hù)功能的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路。在這個(gè)現(xiàn)有的實(shí)例中，負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路具有電涌保護(hù)功能，其由輸出晶體管和控制電路部件組成。該輸入晶體管的發(fā)射極通過(guò)負(fù)載接地，而集電極與電源線連接；控制電路部件控制輸出晶體管的柵電壓，以對(duì)輸出晶體管執(zhí)行ON/OFF控制。電涌檢測(cè)電路部件檢測(cè)供電線路上的電源電涌電壓。當(dāng)檢測(cè)到電源電涌電壓時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路部件根據(jù)電涌檢測(cè)電路部件的輸出電壓從供電線路向輸出晶體管的柵極提供電壓，以致于輸出晶體管導(dǎo)通。
此外，在日本公開專利申請(qǐng)(JP-A-Heisei 11-32429)中披露了一種半導(dǎo)體集成電路。在這個(gè)現(xiàn)有實(shí)例的半導(dǎo)體集成電路中，晶體管與輸出端連接以驅(qū)動(dòng)負(fù)載。晶體管控制電路控制該晶體管。當(dāng)晶體管的柵極和輸出端之間的電壓高于預(yù)定電壓時(shí)，包含在箝位電路中的過(guò)電壓保護(hù)部件開始進(jìn)入導(dǎo)電狀態(tài)。箝位控制電路檢測(cè)晶體管控制電路的控制信號(hào)的變化，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果控制箝位電路的操作。
此外，在日本公開專利申請(qǐng)(JP-A-Heisei 11-41801)中披露了一種電壓箝壓電路。在該現(xiàn)有實(shí)例中，電壓箝壓電路由電源、三端恒壓裝置和箝位電路組成。三端恒壓裝置的三個(gè)終端中的兩個(gè)終端連接在該電源的輸出端之間，而箝位電路與三端恒壓裝置的第一或第三端連接。在箝位電路中，第一晶體管和第一電阻串聯(lián)在第一和第二端之間。第二電阻連接在第一晶體管和第一電阻之間的節(jié)點(diǎn)和所述第一晶體管的柵極或基極之間。第三電阻連接在第一晶體管的柵極或基極和第三端之間?？刂齐娐放c第二電阻和第三端電阻的串聯(lián)并聯(lián)連接。
此外，在日本公開專利申請(qǐng)(JP-P2000-245137A)中披露了一種半導(dǎo)體器件的保護(hù)裝置。在該現(xiàn)有實(shí)例中，箝壓電路連接在半導(dǎo)體器件的電極之間，以便當(dāng)半導(dǎo)體器件的電流被擋住時(shí)，將半導(dǎo)體器件的電壓箝位到額定電壓。電壓箝壓電路的一端與半導(dǎo)體器件的輸出電極直接相連或利用通過(guò)低電感材料與耦合在電極的傳導(dǎo)冷卻體來(lái)最短距離地相連，而箝壓電路的另一端與半導(dǎo)體器件的控制電極最短距離地相連。
此外，在日本公開專利申請(qǐng)(JP-P2002-151989A)中披露了一種箝位電路。在該現(xiàn)有的實(shí)例中，箝位電路對(duì)電涌電壓箝位以保護(hù)開關(guān)元件。當(dāng)輸入電壓變得高于特定值時(shí)，箝位部件將對(duì)輸入電壓進(jìn)行箝位。時(shí)間置位部件在箝位部件開始箝位后的特定時(shí)間之后將箝位部件設(shè)置為非操作狀態(tài)。
此外，在日本公開專利申請(qǐng)(JP-P2002-343969A)中披露了一種垂直型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。在該現(xiàn)有實(shí)例中，場(chǎng)效應(yīng)晶體管由第一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體襯底，和構(gòu)成在半導(dǎo)體襯底上以具有多角形狀的第二傳導(dǎo)類型的第一基極區(qū)。第二傳導(dǎo)類型的第二基極區(qū)構(gòu)成在第一基極區(qū)中，該第二基極區(qū)具有比第一基極區(qū)高的密度并且包含多個(gè)從第一基極區(qū)的中心延伸到多角形的每個(gè)頂部的斜截面。第一傳導(dǎo)類型的源極區(qū)比第二基極區(qū)薄，并被第二基極區(qū)中的多個(gè)斜截面隔開地構(gòu)成。源極連接源極區(qū)域。漏極連接半導(dǎo)體襯底的后表面并通過(guò)半導(dǎo)體襯底的漏極區(qū)與第一基極區(qū)相對(duì)。源極的邊緣部分延伸到位于源極區(qū)之上的第二基極區(qū)的內(nèi)部。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于防止損壞輸出MOS晶體管的過(guò)電壓保護(hù)電路。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，過(guò)電壓保護(hù)電路屬于一種輸出MOS晶體管和負(fù)載串聯(lián)在第一電源和第二電源之間的電路。過(guò)電壓保護(hù)電路包含控制信號(hào)電路、動(dòng)態(tài)箝位電路、控制開關(guān)和電涌檢測(cè)電路?？刂菩盘?hào)電路連接在所述輸出MOS晶體管的柵極和所述負(fù)載之間，而動(dòng)態(tài)箝位電路連接所述輸出MOS晶體管的所述柵極?？刂崎_關(guān)連接在所述第一電源和所述動(dòng)態(tài)箝位電路以及電涌檢測(cè)電路之間，該電涌檢測(cè)電路監(jiān)視所述第一電源的電壓并在所述第一電源的電壓升高到比預(yù)定電壓高的電壓時(shí)斷開所述控制開關(guān)。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種保護(hù)輸出MOS晶體管的方法，其中輸出MOS晶體管和負(fù)載串聯(lián)在第一電源和第二電源之間，控制開關(guān)和動(dòng)態(tài)箝位電路的串聯(lián)電路連接在第一電源和輸出MOS晶體管的柵極之間。本方法是通過(guò)以下來(lái)完成的監(jiān)視所述第一電源的電壓；和當(dāng)所述第一電源的電壓升高到比預(yù)定電壓高的電壓時(shí)斷開控制開關(guān)。


圖1是示出過(guò)電壓保護(hù)電路的現(xiàn)有實(shí)例的電路圖；圖2是示出斷電電涌的應(yīng)用波形的曲線圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第一具體實(shí)施例的過(guò)電壓保護(hù)電路的電路圖；和圖4是示出用于本發(fā)明第一具體實(shí)施例中的電涌檢測(cè)電路的電路圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將參考附圖來(lái)詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的過(guò)電壓保護(hù)電路。請(qǐng)參考圖3，根據(jù)本發(fā)明第一具體實(shí)施例的過(guò)電壓保護(hù)具有N溝道源極跟隨結(jié)構(gòu)，其中輸出MOS晶體管7和負(fù)載9串聯(lián)在第一電源1和第二電源2之間。輸出MOS晶體管7和負(fù)載9之間的節(jié)點(diǎn)與輸出端8連接。響應(yīng)提供給節(jié)點(diǎn)A的第一控制信號(hào)3，控制MOS晶體管7為ON/OFF。節(jié)點(diǎn)A通過(guò)柵電阻5與柵極端(即節(jié)點(diǎn)B)相連。第一控制信號(hào)3是升壓電路(未示出)輸出的電壓信號(hào)，并且在輸出MOS晶體管7導(dǎo)通時(shí)，采取比第一電源1的電壓大的電壓電平，并且在輸出MOS晶體管7斷開時(shí)，采取基本上與第二電源2的電壓相同的電壓。
MOS晶體管6連接在節(jié)點(diǎn)A和輸出端8之間，以便在輸出MOS晶體管7斷開時(shí)釋放輸出MOS晶體管7的柵電荷。響應(yīng)提供給柵極端(即節(jié)點(diǎn)C)的第二控制信號(hào)4，控制MOS晶體管6為ON/OFF。第二控制信號(hào)4在輸出MOS晶體管7導(dǎo)通時(shí)，采取基本上與第一電源1的電壓相同的電壓，并且在輸出MOS晶體管7斷開時(shí)，采取基本上與第二電源2的電壓相同的電壓。
第一控制信號(hào)3和第二控制信號(hào)4之間的關(guān)系是相反的，即當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘?hào)3處于高電平時(shí)，第二控制信號(hào)4處于低電平(反之也成立)。作為控制開關(guān)12的MOS晶體管和動(dòng)態(tài)箝位電路10串聯(lián)在第一電源1和節(jié)點(diǎn)B之間。動(dòng)態(tài)箝位電路10由串聯(lián)的齊納二極管D1和二極管D2組成?？刂崎_關(guān)12的柵極端，即節(jié)點(diǎn)D與電涌檢測(cè)電路11的輸出端相連。電涌檢測(cè)電路11監(jiān)視第一電源1的電壓，以便檢測(cè)第一電源1的電涌電壓并向節(jié)點(diǎn)D輸出控制控制開關(guān)12的ON/OFF的檢測(cè)信號(hào)。
接下來(lái)，將描述當(dāng)輸出MOS晶體管7斷開時(shí)的過(guò)電壓保護(hù)電路的操作。在輸出MOS晶體管7的斷開操作的情況中，第一控制信號(hào)3被設(shè)置為低電平，而第二控制信號(hào)4被設(shè)置為高電平。在這時(shí)候，MOS晶體管6導(dǎo)通，從而輸出MOS晶體管的柵電荷(節(jié)點(diǎn)B的電荷)被通過(guò)輸出端8和負(fù)載9釋放到第二電源2。在此時(shí)，因?yàn)樨?fù)載的電感成份(像螺線管和電線束這樣的負(fù)載電感成份)的緣故，在輸出端8由于反電動(dòng)勢(shì)而產(chǎn)生負(fù)輸出電壓。由于有負(fù)輸出電壓，電涌檢測(cè)電路11(即節(jié)點(diǎn)D)輸出低電平的檢測(cè)信號(hào)，以便如現(xiàn)有電路那樣使動(dòng)態(tài)箝位電路10處于可操作狀態(tài)。當(dāng)電源1和輸出端8之間的電壓大于動(dòng)態(tài)箝位電路10的擊穿電壓時(shí)，因?yàn)镸OS晶體管6導(dǎo)通，因此動(dòng)態(tài)箝位電路10發(fā)生擊穿，以便將輸出MOS晶體管7的漏極和源極之間的電壓箝位到動(dòng)態(tài)箝位電路10的擊穿電壓。由于有負(fù)輸出電壓，因此執(zhí)行負(fù)載的設(shè)計(jì)，以便在過(guò)電壓保護(hù)電路操作時(shí)流過(guò)輸出MOS晶體管7的電流不會(huì)跨越安全操作。因此，不存在損壞輸出MOS晶體管7的情況。
另一方面，以正斷電電涌形式執(zhí)行不同于現(xiàn)有實(shí)例的下列操作。斷電電涌是在交流發(fā)電機(jī)(未示出)發(fā)電期間斷開電池端時(shí)在第一電源1上產(chǎn)生的。如果在輸出MOS晶體管處于斷開狀態(tài)時(shí)施加斷電電涌，那么電涌檢測(cè)電路11監(jiān)視和檢測(cè)電涌電壓，并向節(jié)點(diǎn)D輸出高電平的檢測(cè)信號(hào)。因此，控制開關(guān)12斷開，因此動(dòng)態(tài)箝位電路10不會(huì)操作。因此，輸出MOS晶體管7將永不被設(shè)置為前推SOA模式。此外，因?yàn)檩敵鯩OS晶體管7的擊穿電壓的電壓值被設(shè)置為高于斷電電涌的值，因此輸出MOS晶體管7將不被擊穿。
圖4是示出電涌檢測(cè)電路11的電路圖。如圖4所示，電涌檢測(cè)電路11由二極管D3、電阻14、反相器和可選反相器17組成。二極管D3和電阻14串聯(lián)在第一電源1和第三電源13之間。反相器由串聯(lián)在第一電源1和第三電源13之間的N溝道MOS晶體管16和電阻15組成。MOS晶體管16的柵極與二極管D3和電阻14之間的節(jié)點(diǎn)E相連，而MOS晶體管16的漏極通過(guò)電阻15與第一電源1相連。反相器17與MOS晶體管16的漏極和電阻15之間的節(jié)點(diǎn)F相連，以及反相器17的輸出端作為節(jié)點(diǎn)D。
在不施加斷電電涌的狀態(tài)中，節(jié)點(diǎn)E處于與第三電源13相同的低電平。因此，MOS晶體管16斷開，從而節(jié)點(diǎn)F處于高電平，以及節(jié)點(diǎn)D處于低電平。結(jié)果，控制開關(guān)12接通。因此，動(dòng)態(tài)箝位電路10可以操作以輸出負(fù)電壓。
另一方面，當(dāng)將斷電電涌施加到第一電源1并且電涌電壓高于二極管D3的擊穿電壓時(shí)，節(jié)點(diǎn)E的電壓變的高于第三電源13的電壓。因此，MOS晶體管導(dǎo)通，從而節(jié)點(diǎn)F轉(zhuǎn)為低電平，而節(jié)點(diǎn)D轉(zhuǎn)為高電平。此時(shí)，因?yàn)榭刂崎_關(guān)12斷開，所以動(dòng)態(tài)箝位電路10不會(huì)對(duì)斷電電涌進(jìn)行操作。
在本發(fā)明中，由電涌檢測(cè)電路檢測(cè)斷電電涌是否存在。響應(yīng)來(lái)自電涌檢測(cè)電路11的這個(gè)檢測(cè)信號(hào)，導(dǎo)通或斷開與動(dòng)態(tài)箝位電路10相連的控制開關(guān)12。當(dāng)檢測(cè)到斷電電涌時(shí)，電涌檢測(cè)電路11輸出檢測(cè)信號(hào)以斷開控制開關(guān)12。因此，因?yàn)閯?dòng)態(tài)箝位電路10不會(huì)在施加了斷電電涌的情況中操作，因此輸出MOS晶體管7將永不被置于前推SOA模式中。此外，因?yàn)檩敵鯩OS晶體管7的擊穿電壓高于斷電電涌的電壓值，因此輸出MOS晶體管7將不會(huì)被擊穿。因此，電流從不流過(guò)輸出MOS晶體管7，輸出MOS晶體管也從不會(huì)由于斷電電涌而引起熱損壞。由于在輸出端8產(chǎn)生負(fù)輸出電壓，所以電涌檢測(cè)電路11根本不會(huì)進(jìn)行操作。因此，動(dòng)態(tài)箝位電路10處于其可以操作的狀態(tài)。像現(xiàn)有實(shí)例那樣，當(dāng)在輸出端8產(chǎn)生的負(fù)輸出電壓變得大于動(dòng)態(tài)箝位電路10的齊納二極管的擊穿電壓時(shí)，動(dòng)態(tài)箝位電路10操作執(zhí)行過(guò)電壓保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種用于輸出MOS晶體管和負(fù)載串聯(lián)在第一電源和第二電源之間的電路的過(guò)電壓保護(hù)電路，包括與所述輸出MOS晶體管的所述柵極相連的動(dòng)態(tài)箝位電路；連接在所述第一電源和所述動(dòng)態(tài)箝位電路之間的控制開關(guān)；和電涌檢測(cè)電路，監(jiān)視所述第一電源的電壓并當(dāng)所述第一電源的電壓升高到比預(yù)定電壓高的電壓時(shí)斷開所述控制開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)電壓保護(hù)電路，還包括連接在所述輸出MOS晶體管的柵極和所述負(fù)載之間的控制信號(hào)；
3.根據(jù)權(quán)利要求書2所述的過(guò)電壓保護(hù)電路，其中所述控制信號(hào)電路包括第一電阻，第一末端與所述輸出MOS晶體管的所述柵極相連，第一控制信號(hào)提供給所述第一電阻的第二末端；和放電開關(guān)，連接在所述所述第一電阻的所述第二端和所述輸出MOS晶體管和所述負(fù)載之間的所述節(jié)點(diǎn)之間，響應(yīng)第一邏輯電平的所述第一控制信號(hào)導(dǎo)通所述輸出MOS晶體管，而響應(yīng)第二邏輯電平的所述第一控制信號(hào)斷開所述輸出MOS晶體管，當(dāng)所述輸出MOS晶體管斷開時(shí)，所述放電開關(guān)導(dǎo)通，以便通過(guò)所述第一電阻釋放所述輸出MOS晶體管的所述柵極的電荷，當(dāng)所述輸出MOS晶體管導(dǎo)通時(shí)，斷開所述放電開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3任意之一所述的過(guò)電壓保護(hù)電路，其中所述電涌檢測(cè)電路包括第一二極管，具有與所述第一電源相連的負(fù)極并且在所述第一電源的電壓升高到比預(yù)定電壓高的電壓時(shí)被擊穿；第二電阻，連接在所述第一二極管的正極和第三電源之間；第一反相器，相應(yīng)于所述第一二極管和所述第二電阻之間的節(jié)點(diǎn)的電壓而反轉(zhuǎn)邏輯電平；和第二反相器，反轉(zhuǎn)所述第一反相器的輸出，以便當(dāng)所述第一二極管被擊穿時(shí)導(dǎo)通所述控制開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到3任意之一所述的過(guò)電壓保護(hù)電路，其中所述動(dòng)態(tài)箝位電路包括齊納二極管，具有與所述第一電源相連的負(fù)極；和二極管，連接在所述齊納二極管的正極和所述輸出MOS晶體管的所述柵極之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到3任意之一所述的過(guò)電壓保護(hù)電路，其中所述輸出MOS晶體管是通過(guò)相連并聯(lián)的多個(gè)單元晶體管構(gòu)成的，并且其在安全操作區(qū)中具有二次擊穿特性。
7.一種保護(hù)輸出MOS晶體管的方法，其中所述輸出MOS晶體管和負(fù)載串聯(lián)在第一電源和第二電源之間，控制開關(guān)和動(dòng)態(tài)箝位電路的串聯(lián)電路連接在所述第一電源和所述輸出MOS晶體管的柵極之間，所述方法包括監(jiān)視所述第一電源的電壓；當(dāng)所述第一電源的電壓升高到高于預(yù)定電壓的電壓時(shí)，斷開控制開關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述負(fù)載是電感負(fù)載，所述方法還包括當(dāng)所述輸出MOS晶體管導(dǎo)通時(shí)，斷開所述輸出MOS晶體管的漏極和所述輸出MOS晶體管的所述柵極的連接；和當(dāng)所述輸出MOS晶體管斷開時(shí)，通過(guò)電阻連接所述輸出MOS晶體管的所述柵極和所述輸出MOS晶體管的所述漏極，以便通過(guò)所述電阻釋放所述輸出MOS晶體管的所述柵極的電荷。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中所述監(jiān)視包括當(dāng)所述第一電源的電壓沒有升高到比預(yù)定電壓高的電壓時(shí)，將第一節(jié)點(diǎn)的電壓設(shè)置為高電壓；以及當(dāng)所述第一電源的電壓升高到比預(yù)定電壓高的電壓時(shí)，將第一節(jié)點(diǎn)的電壓設(shè)置為低電壓，所述斷開控制開關(guān)包括根據(jù)第一節(jié)點(diǎn)的低電壓斷開所述控制開關(guān)。
全文摘要
過(guò)電壓保護(hù)電路用于輸出MOS晶體管和負(fù)載串聯(lián)在第一電源和第二電源之間的電路。過(guò)電壓保護(hù)電路包含控制信號(hào)電路、動(dòng)態(tài)箝位電路、控制開關(guān)和電涌檢測(cè)電路?？刂菩盘?hào)電路連接在所述輸出MOS晶體管的柵極和所述負(fù)載之間，而動(dòng)態(tài)箝位電路連接所述輸出MOS晶體管的所述柵極?？刂崎_關(guān)連接在所述第一電源和所述動(dòng)態(tài)箝位電路以及電涌檢測(cè)電路之間，該電涌檢測(cè)電路監(jiān)視所述第一電源的電壓并在所述第一電源的電壓升高到比預(yù)定電壓高的電壓時(shí)斷開所述控制開關(guān)。
文檔編號(hào)H01L27/088GK1604474SQ20041008320
公開日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2004年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月30日
發(fā)明者中原明宏 申請(qǐng)人:恩益禧電子股份有限公司