用于电子电路保护的装置和方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102792540 A (43)申请公布日 2012.11.21 C N 1 0 2 7 9 2 5 4 0 A *CN102792540A* (21)申请号 201180013525.3 (22)申请日 2011.03.18 12/731,969 2010.03.25 US H02H 9/04(2006.01) (71)申请人美国亚德诺半导体公司 地址美国马萨诸塞州 (72)发明人 JA萨塞多 C麦克胡格 (74)专利代理机构中国国际贸易促进委员会专 利商标事务所 11038 代理人陈华成 (54) 发明名称 用于电子电路保护的装置和方法 (57) 摘要 本发明公开

2、了用于电子电路保护的装置和方 法。在一个实施例中，主动控制保护电路(15)包 括检测器20、定时器(22)、电流源(24)和锁存器 (26)。检测器配置为当检测器确定瞬态信号(12) 满足第一信号条件时产生检测信号(28)。定时 器配置为接收检测信号，并且产生电流控制信号 (30)。电流控制信号被提供给电流源(24)，所述 电流源至少部分地响应于控制信号产生触发电流 (32)。触发电流被提供给锁存器的节点，从而增大 锁存器的电导率调制并且选择性地控制锁存器的 激活电压。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.09.12 (86)PCT申请的申请数据 PCT/US201

3、1/029054 2011.03.18 (87)PCT申请的公布数据 WO2011/119437 EN 2011.09.29 (51)Int.Cl. 权利要求书3页 说明书17页 附图11页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 3 页 说明书 17 页 附图 11 页 1/3页 2 1.一种用于提供瞬态保护的装置，该装置包括： 检测器(20)，被配置为检测在第一节点(18)处瞬态信号(12)的存在，其中所述检测器 被配置为在检测到瞬态信号时激活检测信号的检测状态； 定时器(22)，被配置为至少部分地基于检测信号的状态而激活控制信号(30)持续第 一持续时间；

4、 电流源(24)，被配置为至少部分地响应于控制信号的状态而改变触发电流(32)，其中 所述触发电流可以被改变成至少两个不同的电流水平；以及 具有低阻抗状态和高阻抗状态的锁存器(26)，其中所述锁存器被配置为接收触发电流 作为输入，其中所述锁存器被配置为当所述锁存器处于低阻抗状态时从第一节点(18)向 第二节点(19)传导锁存电流，并且其中所述锁存器还被配置为当触发电流处于第一电流 水平时，针对瞬态信号的第一激活电压从高阻抗状态转变为低阻抗状态，而当触发电流处 于比第一电流水平的大小更大的第二电流水平时，针对瞬态信号的第二激活电压从高阻抗 状态转变为低阻抗状态，其中所述第一激活电压高于所述第二激

5、活电压。 2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电流水平等于大约零安培。 3.根据权利要求1所述的装置，其中所述锁存器进一步被配置为接收控制信号，并且 其中所述锁存器进一步被配置为当触发电流处于第二水平而且控制信号被激活时针对瞬 态信号的第三激活电压而从高阻抗状态转变为低阻抗状态，其中所述第二激活电压高于所 述第三激活电压。 4.根据权利要求1所述的装置，其中所述锁存器包括第一晶体管(53)，所述第一晶体 管具有被配置为接收至少一部分触发电流的基极。 5.根据权利要求4所述的装置，其中所述第一晶体管还包括集电极，并且其中所述锁 存器还包括具有集电极和基极的第二晶体管(54)，并且其中所述第

6、一晶体管的基极被电连 接至所述第二晶体管的集电极，以及所述第一晶体管的集电极被电连接至所述第二晶体管 的基极。 6.根据权利要求5所述的装置，其中所述第一晶体管还包括电连接至所述第一节点的 发射极，并且其中所述第二晶体管还包括电连接至所述第二节点的发射极。 7.根据权利要求6所述的装置，其中所述锁存器还包括具有源极和漏极的第三晶体管 (98)，并且其中所述源极被电连接至所述第二晶体管的发射极，并且其中所述漏极被电连 接至所述第二晶体管的集电极。 8.根据权利要求7所述的装置，其中所述第一晶体管是PNP双极晶体管，所述第二晶体 管是NPN双极晶体管，并且所述第三晶体管是NMOS晶体管。 9.根据

7、权利要求8所述的装置，其中所述第二晶体管是所述第三晶体管的寄生装置。 10.根据权利要求8所述的装置，其中所述第三晶体管还包括栅极，其中所述栅极适于 接收控制信号。 11.根据权利要求10所述的装置，其中所述锁存器还包括具有第一端和第二端的电容 器(100)，其中所述第一端被电连接至所述第三晶体管的栅极，并且其中所述第二端被电连 接至所述第二节点。 12.根据权利要求10所述的装置，还包括具有至少一个输入端和至少一个输出端的控 制逻辑(68)，以及具有栅极、漏极和源极的第四晶体管(97)，其中所述控制逻辑的输入端 权 利 要 求 书CN 102792540 A 2/3页 3 适于接收控制信号并

8、且所述第四晶体管的栅极适于接收所述控制逻辑的输出，并且其中所 述第四晶体管的源极被电连接至所述第一晶体管的发射极并且所述第四晶体管的漏极被 电连接至所述第一晶体管的集电极。 13.根据权利要求6所述的装置，还包括具有至少一个输入端和至少一个输出端的控 制逻辑，其中所述控制逻辑的输入端适于接收控制信号，并且其中所述第一晶体管是PNP 双极晶体管且所述第二晶体管是NPN双极晶体管，并且其中所述锁存器还包括具有栅极、 源极和漏极的第四晶体管(98)，并且其中所述源极被电连接至所述第一晶体管的发射极， 所述漏极被电连接至所述第一晶体管的集电极，并且所述栅极被配置为接收所述控制逻辑 的输出，并且其中所述

9、第四晶体管是PMOS晶体管。 14.根据权利要求13所述的装置，其中所述第一晶体管是所述第四晶体管的寄生装 置。 15.根据权利要求6所述的装置，其中所述装置还包括具有阴极和阳极的二极管(48)， 其中所述阴极被电连接至所述第一晶体管的发射极且所述阳极被电连接至第三节点。 16.根据权利要求15所述的装置，其中所述第二节点和所述第三节点是相同的节点。 17.根据权利要求4所述的装置，其中所述第一晶体管还包括集电极，并且其中所述第 一晶体管是PNP双极晶体管，并且其中所述锁存器还包括具有阳极和阴极的第一二极管以 及具有阳极和阴极的第二二极管，其中所述第一二极管的阴极被电连接至所述第一晶体管 的基

10、极，所述第一二极管的阳极被电连接至所述第二二极管的阳极和所述第一晶体管的集 电极，并且所述第二二极管的阴极被电连接至所述第二节点。 18.根据权利要求1所述的装置，其中所述电流源包括具有栅极和漏极的晶体管(51)， 并且其中所述栅极适于接收控制信号，并且其中所述漏极适于提供至少一部分触发电流。 19.根据权利要求18所述的装置，其中所述电流源的晶体管被集成到所述锁存器中。 20.根据权利要求18所述的装置，其中所述电流源的晶体管是NMOS晶体管。 21.根据权利要求1所述的装置，其中所述电流源包括具有基极和集电极的NPN双极晶 体管，其中所述基极适于接收控制信号，并且其中所述集电极适于提供至少

11、一部分触发电 流。 22.根据权利要求1所述的装置，其中所述检测器被配置为通过测量瞬态信号的电压 水平来检测瞬态信号的存在。 23.根据权利要求1所述的装置，其中所述检测器被配置为通过测量瞬态信号的电压 水平的变化速率来检测瞬态信号的存在。 24.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一持续时间长于所述锁存器从高阻抗状 态转变为低阻抗状态所花费的持续时间。 25.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一节点和所述第二节点中的至少一个被 电连接至集成电路(14)的结合焊盘。 26.根据权利要求25所述的装置，其中所述第一节点被电连接至所述结合焊盘，并且 所述第二节点被电连接至集成电路的接地节点。 2

12、7.一种用于提供瞬态信号保护的方法，该方法包括： 检测瞬态信号(12)的存在； 至少部分地响应于瞬态信号而激活控制信号持续第一持续时间； 权 利 要 求 书CN 102792540 A 3/3页 4 为电流源(24)提供控制信号； 至少部分地响应于控制信号而改变所述电流源的触发电流(32)，其中触发电流可以被 改变成至少两个不同的电流水平; 提供具有低阻抗状态和高阻抗状态的锁存器(26)；以及 将至少一部分触发电流提供到锁存器内，其中所述锁存器被配置为当触发电流处于第 一电流水平时针对瞬态信号的第一激活电压而从高阻抗状态转变为低阻抗状态，以及当触 发电流处于比第一电流水平大小更大的第二电流水平

13、时针对瞬态信号的第二激活电压而 从高阻抗状态转变为低阻抗状态，并且其中所述第一激活电压高于所述第二激活电压。 28.根据权利要求27所述的方法，其中所述锁存器包括具有基极的第一晶体管，所述 方法还包括将至少一部分触发电流提供到所述第一晶体管的基极中。 29.根据权利要求27所述的方法，检测瞬态信号的存在包括对瞬态信号的电压振幅和 阈值电压进行比较。 30.根据权利要求27所述的方法，检测瞬态信号的存在包括对瞬态信号的电压变化速 率和阈值进行比较。 31.根据权利要求27所述的方法，还包括当所述锁存器处于低阻抗状态时使控制信号 去激活。 32.根据权利要求27所述的方法，其中瞬态信号是静电放电事

14、件。 33.根据权利要求27所述的方法，还包括至少部分地响应于触发电流从所述第一晶体 管的集电极产生集电极电流，并且向第二晶体管(54)的基极提供所述集电极电流。 34.根据权利要求33所述的方法，还包括设置具有栅极和漏极的第三晶体管，向所述 栅极提供控制信号，至少部分地响应于检测信号产生所述漏极的增大的电流，以及向所述 第一晶体管的基极提供所述增大的电流。 权 利 要 求 书CN 102792540 A 1/17页 5 用于电子电路保护的装置和方法 技术领域 0001 本发明的实施例涉及电子系统，更具体来说，涉及瞬态信号保护电路。 背景技术 0002 某些电子系统可能遭遇瞬态信号事件或者具有

15、快速改变的电压和高功率的短持 续时间电信号。瞬态信号事件可以包括例如由物体或人向电子系统突然释放电荷引起的静 电放电(ESD)事件。 0003 由于在集成电路(IC)的相对较小面积中的过电压状况和高功耗水平，瞬态信号 事件可能损坏IC。高功耗可能增加IC温度，并且可能导致许多问题，诸如栅氧化物穿通、结 损坏、金属损坏和表面电荷累积。因此，需要为电子系统中的IC提供针对这种瞬态信号事 件的保护。 发明内容 0004 在一个实施例中，一种装置包括检测器、定时器、电流源和锁存器。检测器被配置 为检测在第一节点处瞬态信号的存在以及在检测到瞬态信号后激活检测信号的检测状态。 定时器被配置为至少部分地基于

16、检测信号的状态而激活控制信号持续第一持续时间。电流 源被配置为至少部分地响应于控制信号的状态而改变触发电流，其中触发电流可以被改变 成至少两个不同的电流水平。锁存器具有低阻抗状态和高阻抗状态。锁存器被配置为接 收触发电流作为输入，并且当锁存器处于低阻抗状态时从第一节点向第二节点传导锁存电 流。锁存器还被配置为当触发电流处于第一电流水平时针对瞬态信号的第一激活电压而从 高阻抗状态转变为低阻抗状态，当触发电流处于比第一电流水平大小更大的第二电流水平 时针对瞬态信号的第二激活电压而从高阻抗状态转变为低阻抗状态，其中第一激活电压高 于第二激活电压。 0005 在另一个实施例中，提供了用于瞬态信号保护的

17、方法。该方法包括检测瞬态信号 的存在，至少部分地响应于瞬态信号而激活控制信号持续第一持续时间，以及为电流源提 供控制信号。该方法还包括至少部分地响应于控制信号而改变电流源的触发电流，其中触 发电流可以被改变成至少两个不同的电流水平。该方法还包括提供具有低阻抗状态和高 阻抗状态的锁存器。该方法还包括将至少一部分的触发电流提供到锁存器，其中锁存器被 配置为当触发电流处于第一电流水平时针对瞬态信号的第一激活电压而从高阻抗状态转 变为低阻抗状态，当触发电流处于比第一电流水平大小更大的第二电流水平时针对瞬态信 号的第二激活电压而从高阻抗状态转变为低阻抗状态，其中第一激活电压高于第二激活电 压。 附图说明

18、 0006 图1为根据一个实施例的电子系统的示意框图。 0007 图2A示出了本发明的实施例可以使用的环境。 说 明 书CN 102792540 A 2/17页 6 0008 图2B示出了本发明的实施例可以使用的另一种环境。 0009 图2C示出了本发明的实施例可以使用的又一种环境。 0010 图2D示出了本发明的实施例可以使用的又一种环境。 0011 图3为示出根据实施例的主动控制保护电路的示意框图。 0012 图4为示出根据一个实施例的主动控制保护电路的电路图。 0013 图5为示出根据另一个实施例的主动控制保护电路的电路图。 0014 图6A为示出根据又一个实施例的主动控制保护电路的电路

19、图。 0015 图6B为示出根据又一个实施例的主动控制保护电路的电路图。 0016 图6C为示出根据又一个实施例的主动控制保护电路的电路图。 0017 图7为示出根据又一个实施例的保护电路的电路图。 0018 图8为示出根据某些实施例的保护电路的电路图。 0019 图9为示出触发电流条件的三个实例的锁存电流瞬态电压图。 具体实 施方式 0020 下面对某些实施例的详细说明代表了对本发明的特定实施例的各种说明。但是， 本发明可以以权利要求所定义和涵盖的多种不同方式来实现。在本说明书中参考了附图， 其中相似的附图标记表示相同或功能上类似的元件。 0021 某些电子系统被配置为针对瞬态信号事件保护其

20、中的部件。此外，为了帮助确 保电子系统的可靠，制造商可以在所定义的应力条件下测试电子系统，所述应力条件可以 通过各种组织(例如联合电子设备工程委员会(JEDEC)和国际电工技术委员会(IEC)设 定的标准来描述。这些标准可以覆盖广泛的瞬态信号事件，包括从相对低能量的JEDEC 22-A114-B人体模型ESD瞬态信号事件到与系统级ESD抗扰性相关的相对较高能量的瞬态 信号事件，例如由IEC 61000-4-2标准所描述的瞬态信号事件。电子系统可以包括多个分 立的部件，例如分立的电感器或电容器，用以针对某些瞬态信号事件保护IC或其它敏感电 子装置。 0022 电子系统中的集成电路(IC)有必要被

21、配置为无需IC外部的分立的保护部件就能 经受住某些瞬态信号事件。而且，需要具有被主动控制从而在预选条件下以受控的方式提 供保护的保护电路的IC。此外，IC有必要被配置为处理与直接接触外部世界相关的瞬态信 号事件，例如：源自头戴式耳机(HP)插孔的瞬态信号事件，或由例如IEC61000-4-2标准定 义的瞬态信号事件。 0023 电子系统的概述 0024 图1是根据一个实施例的电子系统10的示意框图。示出的电子系统10包括引脚 2、插孔4、第一IC 9和第二IC 11。插孔4可以包括例如HP插孔，并且可以被配置为接收 可插入尖端。如图1所示，插孔4可以向例如第一和第二IC 9、11提供第一和第二

22、信号6、 8。引脚2可以被配置为从电子系统10外部向例如IC 11提供信号13。 0025 IC 9、11可以被应用在传输线路系统、工业控制、微机电系统(MEMS)传感器、换能 器或多种其它系统中。IC 9、11可以被用在IC的引脚通过低阻抗连接暴露于用户接触的电 子系统中。 0026 插孔4和/或引脚2可以接收瞬态信号事件12。在一些情况下，瞬态信号事件可 说 明 书CN 102792540 A 3/17页 7 以是例如由IEC 61000-4-2标准所描述的事件。本领域技术人员将认识到，IEC 61000-4-2 是系统级ESD测试规范，该规范限定了用于典型地在大约2kV到15kV范围内的

23、空气放电测 试和接触放电测试的电压应力水平，以及具有高达大约30kV的电压应力水平的特殊放电 测试。 0027 IC保护电路 0028 在某些实施例中，一个或多个保护电路可以应用于IC(例如：11)中，并且可以被 配置为向一个或多个IC的内部电路提供瞬态信号保护。保护电路可以被配置为使瞬态信 号事件的电流转向，从而提供瞬态信号保护，如下文所述。电流可以从IC的引脚或焊盘转 向到IC的另一个引脚、焊盘或电节点。当没有检测到瞬态信号事件时，保护电路可以保持 高阻抗/低泄漏状态，从而减少静态功耗。保护电路可以被配置为在瞬态信号事件期间转 变为低阻抗状态，如下文所述。在另一个实施例中，可以在一个IC(

24、例如第一IC 9)中应用 一个或多个保护电路，并且一个或多个保护电路可以被配置为向另一个部件(例如第二IC 11)提供瞬态信号保护。因此，例如：一个或多个保护电路可以被应用在第一IC 9中，并且 可以向第二IC 11中的电路提供保护。第一IC 9可以与第二IC 11物理分开，或者它可以 与第二IC 11封装到一个共用的或单一的封装中。因此，一个或多个保护电路可以被放置 在独立的IC中、放置在封装上系统应用中的共用封装中、或者与片上系统应用的IC集成。 0029 图2A示出了本发明的实施例可以在其中使用的环境。示出的IC11可以是图1所 示的电子系统10中的IC 11的至少一部分。然而本领域技术

25、人员将理解，图2A所示的IC 11可以是任何其它电子系统的一部分。 0030 IC 11可以包括输入/输出焊盘14，保护电路15和内部电路17。如图2所示，输 入/输出焊盘14、保护电路15和内部电路17可以被配置为彼此电连接。IC 11可以被配置 为包括附加的部件，例如：输入/输出焊盘14和内部电路17之间的一个或多个介入电阻。 0031 输入/输出焊盘14可以被配置为从焊盘14所属的电子系统的一个或多个部件接 收一个或多个信号，和/或将一个或多个信号输出到所述一个或多个部件。输入/输出焊 盘14可以电耦合至电子系统的插孔(例如：图1的插孔4)或引脚(例如：图1的引脚2)。 因此，输入/输出

26、焊盘14可以接收瞬态信号事件(例如：图1的事件12)，瞬态信号事件可 能潜在地对IC 11的一个或多个部分产生损害。 0032 可以设置保护电路15以针对例如相对于第一电压基准V SS 具有正电压振幅的瞬态 信号事件，保护内部电路17。如下文详细所述，瞬态信号事件可以在输入/输出焊盘14上 接收，并且与瞬态信号事件相关的一部分电流可以被旁路到第一电压基准V SS 。第一电压基 准V SS 可以包括例如IC 11的连接到一个或多个接地焊盘的接地节点，并且可以被配置为具 有低阻抗，从而相对于瞬态信号事件增强对IC的保护。尽管图2A示出的第一电压基准V SS 被连接至IC 11的接地焊盘，但是本领域

27、技术人员应该理解，第一电压基准V SS 无需连接至 IC 11的焊盘。例如，第一电压基准V SS 可以是配置为无损地接收大电流的内生电压基准。 0033 图2B示出了本发明的实施例可以在其中使用的另一个环境。示出的IC 11包括 输入/输出焊盘14、保护电路15和内部电路17。如图2B所示，保护电路15可以被配置为 电连接于第二电压基准V DD 和输入/输出焊盘14之间。保护电路15可以被配置为针对在 输入/输出焊盘14处接收的瞬态信号事件提供保护。例如，如果在输入/输出焊盘14处 接收的瞬态信号事件包括相对于第二电压基准V DD 具有负电压振幅的信号，则可以设置从 说 明 书CN 10279

28、2540 A 4/17页 8 第二电压基准V DD 到输入/输出焊盘14的电流通路。第二电压基准V DD 可以包括例如连接 至一个或多个电源焊盘的IC 11的电源节点，其可以被配置为具有低阻抗，从而相对于瞬 态信号事件增强对IC的保护。输入/输出焊盘14、保护电路15和内部电路17的其它细节 可以与上文联系图2A所述的一样。 0034 图2C示出了本发明的实施例可以在其中使用的又一个环境。示出的IC 11包括 内部电路17和保护电路15，它们中的每一个均电连接于第一电压基准V SS 和第二电压基准 V DD 之间。保护电路15可以被配置为针对在第一电压基准V SS 和/或第二电压基准V DD

29、处接 收的瞬态信号事件提供保护。例如，以与上文参考图2A所描述的类似方式，保护电路15被 配置为当保护电路在第二电压基准V DD 上检测到具有正电压振幅的瞬态信号事件时，将电 流从第二电压基准V DD 旁路到第一电压基准V SS 。同样地，以与上文参考图2B所描述的类似 方式，保护电路15可以被配置为当保护电路在第一电压基准V SS 上检测到具有负电压振幅 的瞬态信号事件时，提供从第二电压基准V DD 到第一电压基准V SS 的电流通路。虽然第一电 压基准V SS 和第二电压基准V DD 可以是低阻抗的，并且可以被配置为每个均没有损害地传导 较大量的电流，但是保护电路15可以通过在多个低阻抗节

30、点之间提供电流通路来增强相 对于瞬态信号事件的保护。 0035 图2D示出了本发明的实施例可以在其中使用的又一个环境。示出的IC 11包括 内部电路17和保护电路15，它们中的每一个均电连接于第一输入/输出焊盘14a和第二输 入/输出焊盘14b之间。尽管内部电路17示出为既连接至第一输入/输出焊盘14a又连 接至第二输入/输出焊盘14b，但是本领域技术人员应该理解，即使当内部电路17只电连接 至第一和第二输入/输出焊盘14a、14b中的一个时，保护电路15也可以应用在图2D所示 的配置中。保护电路15可以以与上文参考图2A2C所描述的类似方式通过将与第一输 入/输出焊盘14a和/或第二输入/输

31、出焊盘14b上的瞬态信号相关联的电流旁路来增强 针对瞬态信号事件的保护。输入/输出焊盘14a、14b和保护电路15的其它细节可以如上 文结合图2A所述的那样。 0036 本领域技术人员应该理解，保护电路的上述一个或多个配置可以被应用在单个IC 上以便针对各种瞬态信号事件提供希望程度的保护。例如，IC可以包括许多输入焊盘、输 出焊盘、双向焊盘、电源焊盘和接地焊盘。一个或多个这些焊盘可以具有保护电路15的多 个实例，并且单个焊盘可以具有多个保护电路15。例如，单个输入和/或输出焊盘可以具有 上文结合图2A、2B和2D中的一个或多个所述的保护电路。 0037 如在图2A2D中所见，保护电路15可以沿

32、信号通路定位，所述信号通路例如输 入/输入焊盘14和内部电路17之间的信号通路。为了使对信号通路速度的不利影响最小 化，可能希望保护电路15向信号通路提供最小量的电容负载。另外，可能希望保护电路15 具有关闭状态，在关闭状态保护电路至多传导较小的电流，以便使泄漏功耗和静态功耗最 小化。例如在移动应用中这可能是所希望的，移动应用中电池寿命是移动设备质量的重要 考量。 0038 当检测到满足指示例如高电压或高功率的一个或多个信号发送条件的瞬态信号 事件时，还可能希望保护电路15传导大电流。因此，需要使保护电路具有较小的电容负载 和电路面积，并且其阻抗可以在短时间内被调节几个数量级。此外，需要保护电

33、路被配置为 在可以选择性地控制的激活电压下传导大电流。特别是，可能希望以受控方式在特定激活 说 明 书CN 102792540 A 5/17页 9 电压下感应传导，从而在IC暴露于过电压条件或局部功耗之前旁路与高电压瞬态信号事 件相关的电荷。 0039 图3是示出根据某些实施例的主动控制保护电路15的示意框图。示出的保护电 路15包括检测器20、定时器22、电流源24和锁存器26。如图3所示，检测器20可以被配 置为向定时器22提供检测信号28，定时器又可以将控制信号30提供给电流源24以及可选 地提供给锁存器26。控制信号30可以被电流源24使用，以产生触发电流32，触发电流可 以辅助增大锁

34、存器26的电导率并且辅助控制使锁存器26转变为低阻抗状态的激活电压， 如下文详细所述。 0040 保护电路15还包括第一节点18和第二节点19，它们可以将检测器20、定时器22、 电流源24和锁存器26中的一个或多个电连接至IC的其它节点或焊盘，以实现例如图2A 2D中所示的任何一个配置。虽然在某些实施例中，检测器20、定时器22、电流源24和锁存 器26示出为每个均连接至第一和第二节点18、19，但是所示的连接并非必须。例如，在图4 所示的实施例中，第一节点18未提供给电流源24。而且，在某些实施例中，可以存在附加连 接。 0041 如下文详细所述，保护电路15的锁存器26可以被配置为以低泄

35、漏/高阻抗状态 (或关闭状态)开始。关闭状态阻抗可以在例如大约10到1000吉欧姆的范围内，从而使功 耗最小化。当检测到满足一个或多个信号发送条件的瞬态信号事件时，检测器20可以被配 置为向定时器22提供检测信号28。定时器22可以接收检测信号28，并且可以将电流控制 信号30提供给电流源24。电流源24可以利用电流控制信号30向锁存器26提供触发电流 32，触发电流可以被配置为增大锁存器26的电导率。触发电流32可以被用来选择性地控 制激活电压，锁存器26在该激活电压下从高阻抗状态转变为高电流/低阻抗状态(或开启 状态)。开启状态阻抗可以在例如大约0.1到2ohms的范围内，从而辅助针对瞬态

36、信号事件 保护IC。 0042 当锁存器26正在接收触发电流32时，锁存器26可以被配置为具有增大的电导率 调制并且具有选择性地降低的激活电压。虽然锁存器26的泄漏电流可能在锁存器26接收 触发电流32的同时增加，但是增加的泄漏损失在导致潜在地损坏IC的瞬态信号事件时的 瞬间内短暂经历。因此，在瞬态信号事件过去以后，锁存器26可以被配置为返回低泄漏/ 高阻抗状态。 0043 检测器20可以被配置为在第一节点18和/或第二节点19上检测瞬态信号事件， 并且产生指示是否有符合条件的瞬态信号事件被检测到的检测信号28。例如，检测器20可 以被配置为当检测器20在第一节点18和/或第二节点19上检测到

37、快速改变的电压时提 供检测信号28。在另一个实施例中，检测器20被配置为相对于电压阈值监视第一节点18 和/或第二节点19上的电压的大小。本领域技术人员应该理解，检测器20可以被配置为 基于大量指示瞬态信号损坏敏感电子器件的可能性的检测条件(包括但不限于电源、电压 和/或电荷的测量值)来监测瞬态信号。下面将参考图8描述检测器20的一个实施例。 0044 继续参考图3，定时器22可以被配置为接收检测信号28，并且向电流源24提供电 流控制信号30。在一个实施例中，当在检测信号28指示已经检测到符合条件的瞬态信号事 件并且持续一段时间，定时器22被配置为产生电流控制信号30。例如，定时器22可以被

38、配 置为产生电流控制信号30，持续一段时长，该时长足以让锁存器26稳定在低阻抗状态。但 说 明 书CN 102792540 A 6/17页 10 是，本领域技术人员应该认识到，定时器22可以被配置为产生具有多种定时特性的电流控 制信号30。 0045 如上所述，可能希望保护电路15的阻抗在短时间内改变几个数量级。因此，可能 希望锁存器26例如在大约0.1到10ns之间并且在小于与过电压条件和IC损坏相关的电 压下，在高阻抗状态和低阻抗状态之间转变。如下参考图49所述，锁存器26可以被配 置为以低泄漏/高阻抗状态开始。在检测到满足一个或多个信号发送条件的瞬态信号事件 时，锁存器26可以被配置为接

39、收触发电流32，并且从而进入如下状态：锁存器26的激活电 压被选择性地降低而锁存器26的电导率调制被增大。此后，瞬态信号事件的电压可以超过 锁存器26的激活电压，并且锁存器26可以在瞬态信号事件持续时间期间转变为低阻抗状 态。电流源24和锁存器26的各种实施例将在下文参考图47说明。 0046 图4是示出根据一个实施例的主动控制保护电路45的示意框图。示出的保护电 路45包括检测器20、定时器22、电流源44、锁存器46和二极管48。示出的检测器20电连 接至第一节点18和第二节点19，并且被配置为向定时器22提供检测信号28。示出的定时 器22电连接至第一和第二节点18、19，并且被配置为产

40、生电流控制信号30，该电流控制信 号被提供给电流源44。示出的锁存器46电连接至第一和第二节点18、19，并且被配置为接 收触发电流32。如图4所示，二极管包括电连接至第一节点18的阴极，和电耦合至第一电 压基准V SS 的阳极。 0047 保护电路45可以被配置为响应于满足一个或多个信号发送条件的瞬态信号事件 在选取的激活电压下进入低阻抗状态，如下所述。检测器20可以被配置为检测第一节点18 和/或第二节点19上的瞬态信号事件，并且产生指示是否已经检测到满足信号发送条件的 瞬态信号事件的检测信号28。定时器22可以被配置为接收检测信号28，并且向电流源44 提供电流控制信号30。检测器20和

41、定时器22的一个实施例将在下文参考图8说明。 0048 示出的电流源44包括NMOS晶体管51，该晶体管具有栅极、漏极、源极和本体。如 图4所示，源极和本体可以被电连接至第二节点19。在一个实施例中，NMOS晶体管51的本 体通过例如深n阱层或n型埋层而与基板隔离，从而允许NMOS晶体管51的源极和本体下 降到基板的偏置电压以下。漏极可以电连接至锁存器46，并且被配置为向锁存器46提供触 发电流，如下所述。晶体管51的栅极可以被电连接至电流控制信号30，该电流控制信号30 可以被配置为选择性地增加或降低晶体管51的栅极电压，从而控制触发电流32的流向。本 领域技术人员将认识到所示晶体管51只是

42、电流源44的一个实施例，而且有大量器件可以 被用来建立电流源，包括但不限于N和P型场效应晶体管、NPN和PNP双极晶体管、JFETS、 二极管、电阻器、感应器和电容器中的一个或多个。 0049 如图4所示，示出的锁存器46包括第一双极晶体管53、第二双极晶体管54、第一 电阻器55和第二电阻器56。第一和第二双极晶体管53、54均包括发射极、基极和集电极。 在示出的实施例中，第一和第二双极晶体管53、54分别选择为PNP和NPN晶体管。第一电 阻器55包括电连接至第一节点18和第一双极晶体管53的发射极的第一端，和电连接至第 一双极晶体管53的基极、第二双极晶体管54的集电极和电流源44提供触

43、发电流32的部 分的第二端。第二电阻器56包括电连接至第一双极晶体管53的集电极和第二双极晶体管 54的基极的第一端，和电连接至第二双极晶体管54的发射极和第二节点19的第二端。 0050 本领域技术人员应该理解，第一和第二双极晶体管53、54被配置为处于反馈中。 说 明 书CN 102792540 A 10 7/17页 11 在某一水平的第一双极晶体管53的集电极电流下，第一和第二双极晶体管53、54之间的反 馈可以是再生(regenerative)的并且导致锁存器46进入低阻抗状态或开启状态。由于瞬 态信号事件的电压升高可以导致第一双极晶体管53的集电极电流增加，在某个瞬态信号 事件电压(

44、标志为激活电压)下，瞬态信号事件可以导致锁存器46进入低阻抗状态。激活 电压可以是多种因素的函数，包括第一和第二双极晶体管53、54的几何结构、双极晶体管 的公共发射极增益“”、或第一和第二电阻器55、56的电阻。可能希望能够选择所希望的 激活电压以便锁存器46可以以受控方式进入低阻抗状态，因而在IC暴露于损害条件时旁 路与瞬态信号事件相关的电荷。 0051 响应于触发电流32，示出的锁存器46可以被配置为从低泄漏/高阻抗的关闭状态 转变为高阻抗状态，在该高阻抗状态中锁存器46的电导率被增大并且锁存器46的激活电 压降低。一旦处于增大的电导率调制和选择性地降低的激活电压状态中，锁存器46可以随

45、 后响应于瞬态信号事件的电压跨越锁存器46激活电压而转变为低阻抗状态。如下所述，触 发电流32可以增大锁存器46的电导率调制并且可以选择性地控制锁存器46的激活电压。 0052 在一个实施例中，保护电路45的电流源44被配置为当检测到满足一个或多个信 号发送条件的瞬态信号事件时向锁存器46注入触发电流32。触发电流32包括被引导通 过第一电阻器55并且可以被配置为正向偏置在第一双极晶体管53的发射极和基极之间的 p-n结的第一部分，从而从第一双极晶体管53的集电极激励起放大电流。触发电流32还可 以包括提供给晶体管53的基极的第二部分，该第二部分可以被配置为激励第一双极晶体 管53的基极电流，

46、该基极电流可以导致第一双极晶体管53的集电极电流的进一步增大。本 领域技术人员应该理解，由于第一双极晶体管53的集电极电流的增大，集电极电流的第一 部分可以被提供给第二双极晶体管54的基极，并且第二部分可以被提供给第二电阻器56， 从而增大第二双极晶体管54的发射极和基极的p-n结的电压。因此，可以增大第二双极晶 体管54的集电极电流，这又可以被配置为通过增大第一双极晶体管53的发射极和基极之 间的p-n结偏压以及增大第一双极晶体管53的基极电流来进一步激励第一双极晶体管53 的集电极电流。 0053 如上所述，触发电流32可以增大第一双极晶体管53的集电极电流，并且因此控制 锁存器46的激活

47、电压。另外，触发电流32增加锁存器46的电导率调制，例如，响应于电压 改变的锁存器阻抗改变。一旦瞬态信号事件的电压超过阈值并且锁存器46进入低阻抗状 态，即使触发电流32被去除，锁存器46也可以在瞬态信号事件的持续时间期间保持在低阻 抗状态。通过选择让触发电流32具有对应于期望激活电压的电流水平，保护电路45可以 被配置为相对于多种高能和高速瞬态信号事件保护IC。 0054 示出的锁存器46可以被配置为从第一节点18抽出较大的电流并且将电流提供给 第二节点19。在一个实例中(图2A)，第一节点18可以电耦合至需要针对与这种大电流相 关的电压和功率进行保护的内部电路。因而，示出的锁存器46可以向

48、内部电路提供针对在 第一节点18上接收的瞬态信号事件的保护，该第一节点18相对于第二节点19具有正电压 振幅。 0055 在另一个实例(图2B)中，第二节点19可以电耦合至需要针对这种大电流进行保 护的内部电路。在这种实施例中，锁存器46可以被配置为针对在第二节点19上接收的瞬 态信号事件提供保护，该第二节点相对于第一节点18具有负电压振幅。 说 明 书CN 102792540 A 11 8/17页 12 0056 为了提供附加保护，比如针对在相对于第二节点19具有负电压振幅的第一节点 18上接收的瞬态信号事件提供保护，可以使用一个或多个附加保护电路。例如，保护电路 45可以包括二极管48，该

49、二极管具有连接至第一节点18的阴极和连接至第二节点19的阳 极。本领域技术人员将认识到，可以使用多种附加电路以提供附加保护，包括但不限于二极 管、场效应晶体管、双极晶体管和可控硅整流器。 0057 图5是示出根据另一个实施例的主动控制保护电路65的示意框图。示出的保护 电路65包括检测器20、定时器22、电流源64、锁存器66和反相器68。 0058 示出的检测器20电连接至第一节点18和第二节点19，并且被配置为向定时器22 提供检测信号28。示出的定时器22电连接至第一和第二节点18、19，并且被配置为产生第 一电流控制信号30a，该第一电流控制信号30a被提供给电流源64。检测器20和定时器22 的其它细节可以如上文结合图3和4所描述的那样。 0059 反相器68包括适于接收第一电流控制信号30a的输入端，和被配置为产生第二电 流控制信号30b的反相输出端。反相器68将第二电流控制信号30b提供给电流源64和锁 存器66。本领域技术人员应该理解，除反相器之外的其它控制逻辑也可以将第二电流控制 信号30b提供给电流源64或锁