一種用于射頻電路的靜電保護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于射頻電路的靜電保護(hù)電路，包括第一靜電保護(hù)單元、第二靜電保護(hù)單元和第三靜電保護(hù)單元；第一靜電保護(hù)單元包括一個(gè)第一靜電放電抑制器件和一個(gè)第二靜電放電抑制器件；第二靜電保護(hù)單元包括一個(gè)第三靜電放電抑制器件；第三靜電保護(hù)單元包括一個(gè)第四靜電放電抑制器件。針對(duì)靜電釋放能量的高電壓特點(diǎn)，當(dāng)靜電放電發(fā)生時(shí)，靜電釋放的高電壓能量使各個(gè)靜電放電抑制器件依次導(dǎo)通，逐級(jí)將該能量短接到地，從而減少進(jìn)入后端射頻電路的能量，達(dá)到對(duì)射頻電路的保護(hù)效果。另外，本發(fā)明述及的靜電保護(hù)電路對(duì)靜電的抑制能力，主要是針對(duì)靜電放電的高瞬態(tài)電壓的特點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，而非靜電放電的頻率特性，能夠滿足寬帶射頻電路的保護(hù)需求。
【專利說(shuō)明】—種用于射頻電路的靜電保護(hù)電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于射頻電路的靜電保護(hù)電路。

【背景技術(shù)】
[0002]靜電放電是導(dǎo)致器件損壞和電路失效的重要原因。由于射頻電路工作頻率高，靜電放電敏感性高，對(duì)保護(hù)電路有更高的要求。靜電防護(hù)的基本思路是:靜電放電時(shí)，保護(hù)電路能夠隔離或者吸收靜電瞬間釋放的巨大能量，從而避免后端的射頻電路由于該能量的注入導(dǎo)致的損毀。由于靜電放電具有能量頻率范圍較低、放電瞬間電壓值高的特點(diǎn)，而正常的射頻信號(hào)的頻率范圍高、幅度低，因此，可以針對(duì)靜電放電的特點(diǎn)設(shè)計(jì)靜電保護(hù)電路，使之具有對(duì)頻率或者電壓值的選擇性，能夠選擇性的對(duì)低頻率或者高電壓的信號(hào)實(shí)現(xiàn)隔離或者吸收。
[0003]現(xiàn)有的射頻保護(hù)技術(shù)，主要包括濾波器技術(shù)和開短路線技術(shù)。這兩項(xiàng)技術(shù)都是針對(duì)靜電放電的低頻特性，通過(guò)設(shè)計(jì)具有較高截止點(diǎn)的濾波器或者較高工作頻率的開短路線，使正常的射頻信號(hào)在通帶范圍內(nèi)，而低頻的靜電放電能量在截止帶內(nèi)，電路對(duì)其起到隔離作用，并通過(guò)電路內(nèi)到地的電感或者微帶線將該能量引入地層，從而起到保護(hù)作用。
[0004]然而這兩項(xiàng)技術(shù)存在工作帶寬過(guò)窄的問(wèn)題，不能適用寬帶射頻電路的靜電保護(hù)要求，這也導(dǎo)致上述技術(shù)需要針對(duì)具體射頻電路工作頻率單獨(dú)設(shè)計(jì)，通用性差，設(shè)計(jì)難度較大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種用于射頻電路的靜電保護(hù)電路，能夠適應(yīng)寬帶射頻電路的靜電保護(hù)要求，通用性強(qiáng)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]一種用于射頻電路的靜電保護(hù)電路，包括第一靜電保護(hù)單元、第二靜電保護(hù)單元和第三靜電保護(hù)單元；
[0008]第一靜電保護(hù)單元位于靜電保護(hù)電路的前端；
[0009]第一靜電保護(hù)單兀包括一個(gè)第一靜電放電抑制器件和一個(gè)第二靜電放電抑制器件，第一靜電放電抑制器件和第二靜電放電抑制器件采用并聯(lián)連接，且第一靜電放電抑制器件的一端接入靜電保護(hù)電路中，第一靜電放電抑制器件的另一端接地，第二靜電放電抑制器件的一端接入靜電保護(hù)電路中，第二靜電放電抑制器件的另一端接地；
[0010]第二靜電保護(hù)單元位于第一靜電保護(hù)單元后方；
[0011]第二靜電保護(hù)單兀包括一個(gè)第三靜電放電抑制器件，第三靜電放電抑制器件的一端接入靜電保護(hù)電路中，第三靜電放電抑制器件的另一端接地；
[0012]第三靜電保護(hù)單元位于第二靜電保護(hù)單元后方；
[0013]第三靜電保護(hù)單元包括一個(gè)第四靜電放電抑制器件，第四靜電放電抑制器件的一端接入靜電保護(hù)電路中，第四靜電放電抑制器件的另一端接地。
[0014]進(jìn)一步,第一靜電放電抑制器件、第二靜電放電抑制器件、第三靜電放電抑制器件和第四靜電放電抑制器件，采用TVS 二極管、或聚合物ESD器件。
[0015]進(jìn)一步，定義靜電保護(hù)電路的設(shè)計(jì)耐受電壓為最大靜電放電電壓，則第一靜電放電抑制器件和第二靜電放電抑制器件的最大保護(hù)電平、最大靜電放電電壓、第一靜電放電抑制器件和第二靜電放電抑制器件的峰值電平、第三靜電放電抑制器件的觸發(fā)電平、以及第四靜電放電抑制器件的觸發(fā)電平，存在如下大小關(guān)系，即:
[0016]第一靜電放電抑制器件和第二靜電放電抑制器件的最大保護(hù)電平 > 最大靜電放電電壓；
[0017]第一靜電放電抑制器件和第二靜電放電抑制器件的峰值電平〉第三靜電放電抑制器件的觸發(fā)電平 > 第四靜電放電抑制器件的觸發(fā)電平。
[0018]進(jìn)一步，第一靜電保護(hù)單元還包括一個(gè)第一靜電電流分流器件；
[0019]第一靜電電流分流器件位于第一靜電放電抑制器件和第二靜電放電抑制器件后方，且與第一靜電放電抑制器件、第二靜電放電抑制器件采用并聯(lián)連接，第一靜電電流分流器件的一端接入靜電保護(hù)電路中，第一靜電電流分流器件的另一端接地。
[0020]進(jìn)一步，所述第一靜電電流分流器件采用量級(jí)在10kQ的電阻。
[0021]進(jìn)一步，第二靜電保護(hù)單元與第三靜電保護(hù)單元之間設(shè)置一個(gè)隔直器件，隔直器件的兩端均接入靜電保護(hù)電路中。
[0022]進(jìn)一步，所述隔直器件采用量級(jí)在100pF的電容。
[0023]進(jìn)一步，第三靜電保護(hù)單元還包括一個(gè)第二靜電電流分流器件；
[0024]第二靜電電流分流器件位于第四靜電放電抑制器件前方，且第二靜電電流分流器件的一端接入靜電保護(hù)電路中，第二靜電電流分流器件的另一端接地。
[0025]進(jìn)一步，所述第二靜電電流分流器件采用量級(jí)在1kQ的電阻。
[0026]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0027]本發(fā)明通過(guò)由多個(gè)靜電放電抑制器件、及電阻、電容等分立器件構(gòu)成的靜電保護(hù)電路，能夠有效抑制靜電釋放能量，降低靜電放電的電壓及電流，避免損毀射頻電路。同時(shí)，該靜電保護(hù)電路對(duì)靜電的抑制能力主要針對(duì)靜電放電的高瞬態(tài)電壓的特點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，而非靜電放電的頻率特性，能夠滿足寬帶射頻電路的保護(hù)需求。另外，本發(fā)明不需要針對(duì)具體射頻電路的工作頻率范圍而特別設(shè)計(jì)，有效降低設(shè)計(jì)難度，且具有高通用性的優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1為本發(fā)明中用于射頻電路的靜電保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]其中，1-第一靜電保護(hù)單元，2-第二靜電保護(hù)單元，3-第三靜電保護(hù)單元，4-第一靜電放電抑制器件，5-第二靜電放電抑制器件,6-第三靜電放電抑制器件,7-第四靜電放電抑制器件，8-電阻，9-電容，10-電阻。

【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖以及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
[0031]結(jié)合圖1所示，一種用于射頻電路的靜電保護(hù)電路，包括第一靜電保護(hù)單元1、第二靜電保護(hù)單元2和第三靜電保護(hù)單元3。
[0032]第一靜電保護(hù)單元I位于靜電保護(hù)電路的最前端。
[0033]第一靜電保護(hù)單元1，包括一個(gè)第一靜電放電抑制器件4和一個(gè)第二靜電放電抑制器件5,第一靜電放電抑制器件4和第二靜電放電抑制器件5米用并聯(lián)連接,且第一靜電放電抑制器件4的一端接入靜電保護(hù)電路中，第一靜電放電抑制器件4的另一端接地，第二靜電放電抑制器件5的一端接入靜電保護(hù)電路中，第二靜電放電抑制器件5的另一端接地。
[0034]高電壓的靜電釋放能量(IEC61000-4-2中4級(jí)接觸放電標(biāo)準(zhǔn)為±8kV)通過(guò)第一靜電保護(hù)單元I后，最高電壓降為靜電放電抑制器件的峰值電平，第一靜電保護(hù)單元I采用兩片靜電放電抑制器件并聯(lián)到地的形式，能夠最大限度的將靜電釋放能量短接到地。對(duì)于第一靜電放電抑制器件4和第二靜電放電抑制器件5的選擇,需保證第一靜電放電抑制器件4和第二靜電放電抑制器件5的最大保護(hù)電平達(dá)到射頻保護(hù)電路的靜電防護(hù)要求，即該最大保護(hù)電平應(yīng)高于該靜電保護(hù)電路的設(shè)計(jì)耐受最大靜電放電電壓。
[0035]第二靜電保護(hù)單元2，位于第一靜電保護(hù)單元I后方。
[0036]第二靜電保護(hù)單兀2,包括一個(gè)第三靜電放電抑制器件6,第三靜電放電抑制器件6的一端接入靜電保護(hù)電路中，第三靜電放電抑制器件6的另一端接地。
[0037]為保證經(jīng)過(guò)第一靜電放電抑制器件4和第二靜電放電抑制器件5抑制后的靜電釋放能量仍能使第三靜電放電抑制器件6導(dǎo)通，設(shè)計(jì)中需要保證第三靜電放電抑制器件6的觸發(fā)電平低于第一靜電放電抑制器件4和第二靜電放電抑制器件5的峰值電平。經(jīng)過(guò)第三靜電放電抑制器件6后，靜電釋放能量進(jìn)一步被抑制，最高電平進(jìn)一步降低。按照IEC61000-4-2中4級(jí)標(biāo)準(zhǔn)接觸放電標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，該處的最大電平通常能夠降到100V以下。
[0038]第三靜電保護(hù)單元3，位于第二靜電保護(hù)單元2后方。
[0039]第三靜電保護(hù)單元3，包括一個(gè)第四靜電放電抑制器件7，第四靜電放電抑制器件7的一端接入靜電保護(hù)電路中，第四靜電放電抑制器件7的另一端接地。
[0040]第四靜電放電抑制器件7，為射頻電路提供最后一級(jí)的保護(hù)。由于靜電釋放能量進(jìn)入第四靜電放電抑制器件7時(shí)已經(jīng)得到了極大的抑制，為保證第四靜電放電抑制器件7能夠起到作用，設(shè)計(jì)中需盡量選擇觸發(fā)電平低的靜電抑制器件。
[0041]具體的，第一靜電放電抑制器件4和第二靜電放電抑制器件5的峰值電平、第三靜電放電抑制器件6的觸發(fā)電平、以及第四靜電放電抑制器件7的觸發(fā)電平，存在如下大小關(guān)系:
[0042]第一靜電放電抑制器件4和第二靜電放電抑制器件的峰值電平5>第三靜電放電抑制器件6的觸發(fā)電平〉第四靜電放電抑制器件7的觸發(fā)電平。
[0043]第一靜電放電抑制器件4、第二靜電放電抑制器件5、第三靜電放電抑制器件6和第四靜電放電抑制器件7以旁路的形式連入射頻電路，理想情況下其對(duì)正常射頻信號(hào)為截止?fàn)顟B(tài)。但由于靜電抑制器件存在寄生電容，實(shí)際電路中靜電抑制器件會(huì)對(duì)正常射頻信號(hào)產(chǎn)生影響，引入插損。因此需要選擇寄生電容盡量低的靜電抑制器件。
[0044]第一靜電放電抑制器件4、第二靜電放電抑制器件5、第三靜電放電抑制器件6和第四靜電放電抑制器件7，根據(jù)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)可以分為TVS 二極管和聚合物ESD器件兩類。
[0045]針對(duì)靜電釋放能量的高電壓特點(diǎn)，當(dāng)靜電放電發(fā)生時(shí)，靜電釋放的高電壓能量使靜電放電抑制器件依次導(dǎo)通，逐級(jí)將該能量短接到地，從而減少進(jìn)入后端射頻電路的能量，達(dá)到對(duì)射頻電路的保護(hù)效果。靜電放電抑制器件的靜電保護(hù)效果通過(guò)其最大保護(hù)電平、峰值電平、鉗位電平、觸發(fā)電平等指標(biāo)表征。
[0046]由于靜電放電抑制器件保護(hù)能力的限制，單一的靜電放電抑制器件并不能對(duì)射頻電路提供有效的保護(hù)。本發(fā)明采用多個(gè)靜電放電抑制器件，以提高靜電保護(hù)能力。
[0047]靜電放電瞬間釋放的能量除高電壓外，還具有很高的瞬時(shí)電流。在IEC61000-4-2中4級(jí)接觸放電標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定第一個(gè)峰值電流為30A。為了提高靜電保護(hù)電路的保護(hù)效果，除限制靜電放電釋放能量的電壓外，還需要降低該能量的電流值。
[0048]第一靜電保護(hù)單元I，還包括一個(gè)第一靜電電流分流器件，例如電阻8。
[0049]電阻8,位于第一靜電放電抑制器件3和第二靜電放電抑制器件4后方,且與第一靜電放電抑制器件3、第二靜電放電抑制器件4采用并聯(lián)連接，電阻8的一端接入靜電保護(hù)電路中，電阻8的另一端接地。
[0050]在靜電放電瞬間，部分靜電釋放的能量通過(guò)電阻8短接到地，從而分流部分電流，降低該能量的電流值。更小的電阻值能夠分流更多的電流，提高對(duì)靜電的抑制能力，但由于電阻8以旁路的形式連入射頻線路，為避免電阻8對(duì)正常射頻信號(hào)的影響，該電阻的取值不能太小。在設(shè)計(jì)中，電阻8可選用量級(jí)在10kQ的電阻。
[0051]第二靜電保護(hù)單元2與第三靜電保護(hù)單元3之間設(shè)置一個(gè)隔直器件，例如電容9。電容9的兩個(gè)端部均接入靜電保護(hù)電路中。
[0052]電容9，對(duì)于低頻率的靜電釋放能量阻抗大，對(duì)于正常射頻信號(hào)阻抗小，對(duì)靜電釋放能量具有抑制作用。為了避免對(duì)正常射頻信號(hào)的低端產(chǎn)生影響，引入較大的插損，電容9需要根據(jù)工作頻率范圍選取，一般選取100pF量級(jí)的電容。
[0053]此外，第三靜電保護(hù)單元3，還包括一個(gè)第二靜電電流分流器，例如電阻10。
[0054]電阻10位于第四靜電放電抑制器件7前方，且電阻10的一端接入靜電保護(hù)電路中，電阻10的另一端接地。
[0055]電阻10位于第四靜電放電抑制器件7前方，且與第四靜電放電抑制器件7并聯(lián)，能夠旁路靜電釋放的能量，降低電流值。由于經(jīng)過(guò)前兩級(jí)靜電防護(hù)單元的抑制作用，該處?kù)o電釋放能量的最大電壓已經(jīng)降到100V量級(jí)。為保證電阻10能夠起到足夠的分流作用，電阻10應(yīng)選用量級(jí)在1kQ的電阻。
[0056]本發(fā)明通過(guò)上述電阻與各個(gè)靜電放電抑制器件的并聯(lián)使用，能夠降低靜電釋放能量的電流值，提高對(duì)靜電釋放能量的抑制效果。此外，本發(fā)明提出的靜電保護(hù)電路，能夠?qū)崿F(xiàn)DC?9GHz射頻電路的靜電防護(hù)，具有很強(qiáng)的通用性。
[0057]當(dāng)然，以上說(shuō)明僅僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，本發(fā)明并不限于列舉上述實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本說(shuō)明書的教導(dǎo)下，所做出的所有等同替代、明顯變形形式，均落在本說(shuō)明書的實(shí)質(zhì)范圍之內(nèi)，理應(yīng)受到本發(fā)明的保護(hù)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于射頻電路的靜電保護(hù)電路，其特征在于，包括第一靜電保護(hù)單元、第二靜電保護(hù)單元和第三靜電保護(hù)單元； 第一靜電保護(hù)單元位于靜電保護(hù)電路的前端； 第一靜電保護(hù)單兀包括一個(gè)第一靜電放電抑制器件和一個(gè)第二靜電放電抑制器件，第一靜電放電抑制器件和第二靜電放電抑制器件米用并聯(lián)連接，且第一靜電放電抑制器件的一端接入靜電保護(hù)電路中，第一靜電放電抑制器件的另一端接地，第二靜電放電抑制器件的一端接入靜電保護(hù)電路中，第二靜電放電抑制器件的另一端接地； 第二靜電保護(hù)單元位于第一靜電保護(hù)單元后方； 第二靜電保護(hù)單元包括一個(gè)第三靜電放電抑制器件，第三靜電放電抑制器件的一端接入靜電保護(hù)電路中，第三靜電放電抑制器件的另一端接地； 第三靜電保護(hù)單元位于第二靜電保護(hù)單元后方； 第三靜電保護(hù)單元包括一個(gè)第四靜電放電抑制器件，第四靜電放電抑制器件的一端接入靜電保護(hù)電路中，第四靜電放電抑制器件的另一端接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于射頻電路的靜電保護(hù)電路，其特征在于，第一靜電放電抑制器件、第二靜電放電抑制器件、第三靜電放電抑制器件和第四靜電放電抑制器件，采用TVS 二極管、或聚合物ESD器件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于射頻電路的靜電保護(hù)電路，其特征在于，定義靜電保護(hù)電路的設(shè)計(jì)耐受電壓為最大靜電放電電壓，則第一靜電放電抑制器件和第二靜電放電抑制器件的最大保護(hù)電平、最大靜電放電電壓、第一靜電放電抑制器件和第二靜電放電抑制器件的峰值電平、第三靜電放電抑制器件的觸發(fā)電平、以及第四靜電放電抑制器件的觸發(fā)電平，存在如下大小關(guān)系，即: 第一靜電放電抑制器件和第二靜電放電抑制器件的最大保護(hù)電平 > 最大靜電放電電壓； 第一靜電放電抑制器件和第二靜電放電抑制器件的峰值電平 > 第三靜電放電抑制器件的觸發(fā)電平 > 第四靜電放電抑制器件的觸發(fā)電平。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于射頻電路的靜電保護(hù)電路，其特征在于，第一靜電保護(hù)單元還包括一個(gè)第一靜電電流分流器件； 第一靜電電流分流器件位于第一靜電放電抑制器件和第二靜電放電抑制器件后方，且與第一靜電放電抑制器件、第二靜電放電抑制器件采用并聯(lián)連接，第一靜電電流分流器件的一端接入靜電保護(hù)電路中，第一靜電電流分流器件的另一端接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于射頻電路的靜電保護(hù)電路，其特征在于，所述第一靜電電流分流器件采用量級(jí)在10kQ的電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于射頻電路的靜電保護(hù)電路，其特征在于，第二靜電保護(hù)單元與第三靜電保護(hù)單元之間設(shè)置一個(gè)隔直器件，隔直器件的兩端均接入靜電保護(hù)電路中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于射頻電路的靜電保護(hù)電路，其特征在于，所述隔直器件采用量級(jí)在100pF的電容。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于射頻電路的靜電保護(hù)電路，其特征在于，第三靜電保護(hù)單元還包括一個(gè)第二靜電電流分流器件； 第二靜電電流分流器件位于第四靜電放電抑制器件前方，且第二靜電電流分流器件的一端接入靜電保護(hù)電路中，第二靜電電流分流器件的另一端接地。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種用于射頻電路的靜電保護(hù)電路，其特征在于，所述第二靜電電流分流器件采用量級(jí)在1kQ的電阻。
【文檔編號(hào)】H01L27/02GK104332468SQ201410524588
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月8日
【發(fā)明者】黃朋, 簡(jiǎn)義全, 牛大勝 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所