專利名稱：一種過壓保護電路、ic芯片及過壓保護方法
技術領域：
本發(fā)明屬于集成電路領域，尤其涉及一種過壓保護電路、IC芯片及過壓保護方法。
背景技術：
過壓保護電路是指當為芯片供電的電壓或者芯片自身產(chǎn)生的電壓超出設計范圍時，為芯片內(nèi)部電路提供保護的電路，以避免芯片內(nèi)部電路工作異常甚至芯片被損壞。在現(xiàn)有技術條件下，過壓保護電路分為兩種一種為芯片外部保護電路，這種保護方式需要增加外部高壓器件，當芯片接入電壓超過一定值時，斷開芯片供電或者將芯片接入的電壓穩(wěn)定在一定值以保護芯片內(nèi)部電路，但由于這種保護方式需要增加外部元器件，因而在芯片應用時增加了操作的復雜程度。
另一種為芯片內(nèi)部保護電路，這種保護方式一般通過斷開芯片供電的方式來實現(xiàn)。圖I示出了現(xiàn)有芯片內(nèi)過壓保護電路一般性結(jié)構(gòu)，其中IC芯片I包括IC內(nèi)部電路11以及由開關12和電壓檢測電路13組成的過壓保護電路。該開關12連接于電源10與IC內(nèi)部電路11之間，該電壓檢測電路13連接于電源10與開關12的控制端之間。電壓檢測電路13對進入IC芯片I內(nèi)部的電源10電壓進行檢測，當電源10電壓高于IC芯片I的工藝耐壓值時，電壓檢測電路13發(fā)出控制信號，關閉開關12，使電源10和IC內(nèi)部電路11斷開，以保護IC內(nèi)部電路11。圖2示出了 IC內(nèi)部電路普通P襯底雙阱CMOS工藝的器件結(jié)構(gòu)，其中PMOS管230包括漏極(PD)231、柵極(PG)232、源極(PS) 233、襯底N阱236、漏極-襯底寄生二極管234、源極-襯底寄生二極管235，N阱-P襯底寄生二極管250 ;NM0S管240包括漏極(ND) 241、柵極(NG) 242、源極(NS) 243、襯底P阱246、漏極-襯底寄生二極管244、源極-襯底寄生二極管245，P阱-P襯底寄生電阻251。另外，NMOS管240中的襯底P阱246和P襯底252必須連接在一起，并且接在0電位(GND)。在該工藝下，芯片的工作電壓為V1, PG 232和PD 231、PS 233和PG 232、襯底N阱 236 和 PD 231、襯底 N 阱 236 和 PS 233,ND 241 和 NG 242,NG 242 和 NS 243,ND 241 和襯底P阱246、NS 243和襯底P阱246、之間的耐壓值均為V2，漏極-襯底寄生二極管234、源極-襯底寄生二極管235、漏極-襯底寄生二極管244、源極-襯底寄生二極管245的反向擊穿電壓也為V2，N阱-P襯底寄生二極管250的耐壓為VB。由于漏極-襯底寄生二極管234、源極-襯底寄生二極管235為N+P_結(jié)，漏極-襯底寄生二極管244、源極-襯底寄生二極管245為N_P+結(jié)，比N_P_結(jié)的N阱-P襯底寄生二極管250的反向擊穿電壓低得多，因此MOS器件能夠承受的極限電壓為V2。為確保IC芯片能夠正常工作，加在PG 232和231、PS 233和PG 232、襯底N阱236和TO 231、襯底N阱236和PS 233上的電壓不能超過V2,否則PG 232的柵氧被擊穿，寄生二極管234、235也被擊穿造成反向?qū)ǎ釉贜D 241和NG242,NG 242和NS 243,ND 241和襯底P阱246、NS 243和襯底P阱246上的電壓也不能超過V2，否則NG 242的柵氧有可能被擊穿，寄生二極管244、245也有可能被擊穿造成反向?qū)?，IC芯片將遭到不可逆的損壞。結(jié)合圖I和圖2可以看出，在常規(guī)芯片內(nèi)過壓保護系統(tǒng)中，由于工藝制程的限制，開關12只能保證電源10在一定范圍內(nèi)使IC內(nèi)部電路11和電源10斷開，若電源10的電壓超過IC芯片I工藝制程的耐壓極限值，則開關12將被損壞，開關12被損壞后，電源10將直接接駁IC內(nèi)部電路11，導致IC內(nèi)部電路11同樣遭受不可逆的損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例的目的在于提供一種過壓保護電路，旨在解決在工藝制程的限制下，當芯片供電電壓處于雙倍工藝耐壓值內(nèi)，能夠保證IC芯片正常工作，不遭受損壞的問題。
本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種過壓保護電路，連接于電源與IC內(nèi)部電路之間，包括電壓檢測電路，所述過壓保護電路還包括柵控制電路，所述柵控制電路的信號輸入端與所述電壓檢測電路輸出端連接，所述柵控制電路的電源輸入端與所述電源的正極連接，用于將電壓檢測信號轉(zhuǎn)換為柵控制信號;第一開關管，所述第一開關管的控制端與所述柵控制電路的輸出端連接，所述第一開關管的電流輸入端與所述電源正極連接，所述第一開關管的電流輸出端與所述IC內(nèi)部電路連接，用于根據(jù)所述柵控制信號改變其等效阻抗，降低芯片內(nèi)部電壓；以及輔助分流環(huán)路，所述輔助分流環(huán)路的輸入端與所述開關管的電流輸出端連接，所述輔助分流環(huán)路的輸出端與所述電源負極連接，用于通過抽取額定外電流以增強所述第一開關的分壓能力，進一步降低芯片內(nèi)部電壓。本發(fā)明實施例的另一目的在于提供一種采用上述過壓保護電路的IC芯片。本發(fā)明實施例的另一目的在于提供一種過壓保護方法，所述方法包括下述步驟檢測電源電壓，并輸出電壓檢測信號；將電壓檢測信號轉(zhuǎn)換為柵控制信號；根據(jù)所述柵控制信號改變第一開關的等效阻抗，降低芯片內(nèi)部電壓；通過抽取額定外電流以增強所述第一開關的分壓能力，進一步降低芯片內(nèi)部電壓。在本發(fā)明實施例中，于芯片內(nèi)部利用電阻可變式開關管代替?zhèn)鹘y(tǒng)開關，做選擇性分壓，并通過輔助分流環(huán)路抽取額定外電流，使電源電壓處于工藝耐壓值的兩倍以內(nèi)，仍能保證芯片正常工作，實現(xiàn)無需外部器件達到雙倍耐壓，簡化了芯片的應用。


圖I為現(xiàn)有芯片內(nèi)過壓保護電路一般性結(jié)構(gòu)圖；圖2為IC內(nèi)部電路普通P襯底雙阱CMOS工藝的器件結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明一實施例提供的P襯底普通CMOS工藝下過壓保護電路的結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明一實施例提供的柵控制電路的結(jié)構(gòu)圖；圖5為本發(fā)明一實施例提供的相關電壓關系圖6為本發(fā)明一實施例提供的過壓保護方法的實現(xiàn)流程圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實施例于芯片內(nèi)部利用電阻可變式開關管代替?zhèn)鹘y(tǒng)開關，做選擇性分壓，并通過輔助分流環(huán)路抽取額定外電流，實現(xiàn)無需外部器件達到雙倍耐壓。作為本發(fā)明一實施例提供的過壓保護電路，連接于電源與IC內(nèi)部電路之間，包括電壓檢測電路，所述過壓保護電路還包括 柵控制電路，所述柵控制電路的信號輸入端與所述電壓檢測電路輸出端連接，所述柵控制電路的電源輸入端與所述電源的正極連接，用于將電壓檢測信號轉(zhuǎn)換為柵控制信號;第一開關管，所述第一開關管的控制端與所述柵控制電路的輸出端連接，所述第一開關管的電流輸入端與所述電源正極連接，所述第一開關管的電流輸出端與所述IC內(nèi)部電路連接，用于根據(jù)所述柵控制信號改變其等效阻抗，降低芯片內(nèi)部電壓；以及輔助分流環(huán)路，所述輔助分流環(huán)路的輸入端與所述開關管的電流輸出端連接，所述輔助分流環(huán)路的輸出端與所述電源負極連接，用于通過抽取額定外電流以增強所述第一開關的分壓能力，進一步降低芯片內(nèi)部電壓。本發(fā)明實施例還提供了一種采用上述過壓保護電路的IC芯片。在本發(fā)明實施例中，于芯片內(nèi)部利用電阻可變式開關管代替?zhèn)鹘y(tǒng)開關，做選擇性分壓，并通過輔助分流環(huán)路抽取額定外電流，使電源電壓處于工藝耐壓值的兩倍以內(nèi)，仍能保證芯片正常工作，實現(xiàn)無需外部器件達到雙倍耐壓，簡化了芯片的應用。以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的實現(xiàn)進行詳細說明。圖3示出本發(fā)明一實施例提供的P襯底普通CMOS工藝下過壓保護電路的結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明相關的部分。其中IC芯片3包括IC內(nèi)部電路15和過壓保護電路，該過壓保護電路進一步包括電壓檢測電路31、柵控制電路32、第一開關管33以及輔助分流環(huán)路34。其中，電壓檢測電路31的輸入端與電源30的正極連接，電壓檢測電路31的輸出端與柵控制電路32的信號輸入端連接，柵控制電路32的電源輸入端與電源30的正極連接，柵控制電路32的輸出端與第一開關管33的控制端連接，第一開關管33的電流輸入端與電源30的正極連接，第一開關管33的電流輸出端分別與輔助分流環(huán)路34和IC內(nèi)部電路35的輸入端連接，其節(jié)點電壓為芯片內(nèi)部電壓，電源30的負極分別與輔助分流環(huán)路34和IC內(nèi)部電路35的輸出端連接。作為本發(fā)明一實施例，第一開關管33可以為P型MOS管，該P型MOS管的源級為開關管33的電流輸入端，漏極為開關管33的電流輸出端，柵極為開關管33的控制端。輔助分流環(huán)路34包括基準電壓源340，用于為輔助分流環(huán)路34提供基準電壓，其正極與運算放大器Ul的反向輸入端連接，其負極與第二開關管341的電流輸出端連接；
運算放大器Ul,用于將芯片內(nèi)部電壓與基準電壓比較,輸出控制信號,其正向輸入端為輔助分流環(huán)路34的輸入端；第二開關管341，用于根據(jù)控制信號控制分流，以降低芯片內(nèi)部電流，其控制端與運算放大器Ul的輸出端連接，電流輸入端與運算放大器Ul的正向輸入端連接，電流輸出端為輔助分流環(huán)路34的輸出端。作為本發(fā)明一優(yōu)選實施例，第二開關管341可以為N型MOS管，該N型MOS管的漏極為第二開關管341的電 流輸入端，源級為第二開關管341的電流輸出端，柵極為第二開關管341的控制端。在本發(fā)明實施例中，芯片能夠保持正常工作所承受的最大電源電壓為V3，Ves為MOS管的柵-源電壓，Vgd為MOS管柵-漏電壓，Vds為MOS管漏-源電壓。電壓檢測電路31對電源30電壓進行檢測，輸出電壓檢測信號，當電源30電壓低于電壓V1，則柵控制電路32根據(jù)電壓檢測信號將柵控制信號拉至O電位，第一開關管33處于線性區(qū)，可以等效為導線，電源30與IC內(nèi)部電路35短接，電源30直接向IC內(nèi)部電路35供電，IC芯片處于安全工作電壓。當電源30電壓高于電壓V1且低于電壓V2時，則柵控制電路32根據(jù)電壓檢測信號，輸出柵控制信號，其電壓為此時第一開關管33的源-柵電壓Vsei,且Vsei小于等于V2,第一開關管33仍然處于線性區(qū)，并可以等效為具有一定阻值的電阻，分取部分電源30電壓，以降低芯片內(nèi)部電壓。此時，芯片內(nèi)部電壓小于電壓V2，使IC內(nèi)部電路35能夠正常工作。該芯片內(nèi)部電壓Vic的計算公式為Vic — Vsouece-Iload X Rpm0Si其中Vrc為芯片內(nèi)部電壓，Vsquke為電源30電壓，1_為IC內(nèi)部電路35的耗電，Rpmosi為第一開關管33此時的等效電阻。當電源30電壓高于電壓V2且低于電壓V3時，則柵控制電路32根據(jù)電壓檢測信號輸出柵控制信號，其電壓為此時第一開關管33的源-柵電壓Vse2,且Vse2小于等于V2,第一開關管33處于飽和區(qū)，并可以等效為具有較大阻值的電阻，分取大部分電源30電壓，進一步降低芯片內(nèi)部電壓。同時，運算放大器U1、第二開關管341以及基準電壓源340組成的輔助分流環(huán)路34開始工作，令第二開關管341抽取IC內(nèi)部電路35額定外的電流，由于該額定電流不變，因此第一開關管33的電流增大，進而提高第一開關管33的分壓效果，進一步降低了芯片內(nèi)部電壓，此時，芯片內(nèi)部電壓Vic不高于電壓V2，保證IC內(nèi)部電路35不被損壞。IC內(nèi)部電路35可以根據(jù)電壓檢測電路31提供的信號，判斷是否能夠正常工作。此時芯片內(nèi)部電壓Vrc的計算公式為Vlc — Vsource-(Iload+Inmos) X Rpmos2其中Vic為IC內(nèi)部電壓，Vsquke為電源30電壓，Iload為IC內(nèi)部電路35的耗電，Inmos為第二開關管341抽取的額定外電流，Rpmosi為第一開關管33此時的等效電阻。在本發(fā)明實施例中，第一開關管33的源級電壓為電源30電壓，漏極電壓為芯片內(nèi)部電壓，第一開關管33的漏-源電壓Vds最大值為V2，IC內(nèi)部電壓的最大耐壓值也為V2,因此，得到IC的極限耐壓值為V3 = MIN(2X V2, Vb)其中Vb為第一開關管33的寄生二極管的反向擊穿電壓，由于Vb通常大于2%,因此，V3 = 2V2，此時，電路中各器件電壓值除寄生二極管外都不超過V2，可以參考圖2中的寄生二極管250，因此器件不會損壞，即芯片實現(xiàn)二倍耐壓。圖4示出本發(fā)明一實施例提供的柵控制電路的結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明相關的部分。作為本發(fā)明一實施例，柵控制電路可以但不限于包括信號轉(zhuǎn)換單兀401、第一電平轉(zhuǎn)移單元402、第二電平轉(zhuǎn)移單元403、第三電平轉(zhuǎn)移單元404、第三開關405、第四開關406、第五開關407、第一電流源408、第二電流源409及電阻R410。信號轉(zhuǎn)換單元401的輸入端為柵控制電路的輸入端，信號轉(zhuǎn)換單元401的第一數(shù)字輸出端與第一電平轉(zhuǎn)移單元402的輸入端連接，信號轉(zhuǎn)換單元401的第二數(shù)字輸出端與第四開關406的控制端連接，信號轉(zhuǎn)換單元401的第三數(shù)字輸出端與第五開關407的控制端連接，信號轉(zhuǎn)換單元401的第一模擬輸出端與第二電平轉(zhuǎn)移單元403的控制端連接，信號轉(zhuǎn)換單元401的第二模擬輸出端與第三電平轉(zhuǎn)移單元404的控制端連接，第一電平轉(zhuǎn)移單元402的輸出端與第三開關405的控制端連接，第三開關405的輸入端為柵控制電路的電 源輸入端與電源30的正極連接，第三開關405的輸出端與電阻410的一端連接，第三開關405的輸出端與電阻410的公共端為柵控制電路的輸出端，電阻410的另一端同時連接第一電流源408的正極和第二電流源409的正極，第一電流源408的負極連接第二電平轉(zhuǎn)移單元403的輸入端，第二電平轉(zhuǎn)移單元403的輸出端連接第四開關406的輸入端，第四開關406的輸出端接地或與外部電源30的負極連接，第二電流源409的負極連接第三電平轉(zhuǎn)移單元404的輸入端，第三電平轉(zhuǎn)移單元404的輸出端連接第五開關407的輸入端，第五開關407的輸出端接地或與外部電源30的負極連接。在本發(fā)明實施例中，信號轉(zhuǎn)換單元401將接收的電壓檢測信號分別轉(zhuǎn)換為通過第一數(shù)字端輸出的第一數(shù)字信號、通過第二數(shù)字端輸出的第二數(shù)字信號、通過第三數(shù)字端輸出的第三數(shù)字信號、通過第一模擬端輸出的第一模擬信號、通過第二模擬端輸出的第二模擬信號。當電源30電壓低于V1時，第一數(shù)字信號通過第一電平轉(zhuǎn)移單元402控制第三開關405斷開，第二數(shù)字信號控制第四開關406閉合，第三數(shù)字信號控制第五開關407閉合，由于第一電流源408和第二電流源409的作用，輸出的柵控制信號電壓為O。當電源30電壓高于V1且低于V2時，第一數(shù)字信號通過第一電平轉(zhuǎn)移單元402控制第三開關405閉合，第二數(shù)字信號控制第四開關406閉合，第三數(shù)字信號控制第五開關407斷開，由于第一電流源408在電阻R410上的作用，輸出的柵控制信號電壓為Vgsi — Vsouece-Isouecei X R其中Vesi為柵控信號的電壓值，Vsouecei為電源30電壓值，Is0UECE為第一電流源408的電流值，R為電阻R410的電阻值。當電源30電壓高于V2且低于V3時,第一數(shù)字信號通過第一電平轉(zhuǎn)移單兀402控制第三開關405閉合；第二數(shù)字信號控制第四開關406閉合；第三數(shù)字信號控制第五開關407閉合，第一模擬信號通過第二電平轉(zhuǎn)移單元403升高第一電流源408負端電壓，以保證第一電流源408兩端的壓降不高于V2，第二模擬信號通過第三電平轉(zhuǎn)移單元404升高第二電流源409負端電壓，以保證第二電流源409兩端的壓降不高于V2。由于第一電流源408和第二電流源409在電阻R410上的作用，輸出的柵控制信號電壓為
Vgs2 — Vsouece- (ISouecei+IS0UECE2) XR其中Vgs2為柵控信號的電壓值，Vsouece為電源30電壓值，Isqukei為第一電流源408的電流值，Isouece2為第二電流源409的電流值，R為電阻R410的電阻值。圖5示出本發(fā)明一實施例提供的相關電壓關系，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明相關的部分。在本發(fā)明實施例中，橫坐標為電源30電壓，縱坐標為對應的電壓值，A示出了電源電壓值的變化，B示出了柵控制信號的電壓變化，其單位為伏。當電源30電壓低于V1時，柵控制信號為0，源-柵電壓Vsetl等于電源電壓，第一開關管33處于線性區(qū)，可以等效為導線，電源30直接向IC內(nèi)部電路35供電，IC內(nèi)部電壓低于V1 ;當電源電壓高于V1且低于V2時，柵控制信號隨電源電壓按比例變化，源-柵電壓Vsei等于電源電壓與柵控制信號的差值，第一開關管33可以等效為具有一定阻值的電阻以分取部分電源30電壓，其阻值與源-柵電壓Vsei成反比關系，此時，芯片內(nèi)部電壓小于電壓V2 ;當電源電壓高于V2且低于V3時，柵控制信號隨電源電壓按比例變化，源-柵電壓Vsei等于電源電壓與柵控制信號的差值，第一開關管33處于飽和區(qū)，并可以等效為具有較大阻值的電阻以分取大部分電源30電壓，進一步降低芯片內(nèi)部電壓，其阻值與源-柵電壓Vsei成反比關系。同時，運算放大器U1、第二開關管341以及基準電壓源340組成的輔助分流環(huán)路34開始工作，令第二開關管341抽取IC內(nèi)部電路35額定外的電流，此時，芯片內(nèi)部電壓Vrc仍不高于電壓V2，保證IC內(nèi)部電路35不被損壞。在本發(fā)明實施例中，利用電阻可變式開關管代替?zhèn)鹘y(tǒng)開關，做選擇性分壓，并通過輔助分流環(huán)路抽取額定外電流，使IC芯片的極限耐壓值達到工藝制程的雙倍耐壓值，簡化了芯片的應用，提聞了電路的集成度。圖6示出本發(fā)明一實施例提供的過壓保護方法的實現(xiàn)流程，所述方法包括下述步驟在步驟S601中，檢測電源電壓，并輸出電壓檢測信號；在步驟S602中，將電壓檢測信號轉(zhuǎn)換為柵控制信號；在步驟S603中，根據(jù)所述柵控制信號改變第一開關的等效阻抗，降低芯片內(nèi)部電壓；在步驟S604中，通過抽取額定外電流以增強所述第一開關的分壓能力，進一步降低芯片內(nèi)部電壓。作為本發(fā)明一實施例，步驟S602將電壓檢測信號轉(zhuǎn)換為柵控制信號的具體步驟為將電壓檢測信號轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字信號、第二數(shù)字信號、第三數(shù)字信號、第一模擬信號及第二模擬信號；當電源電壓低于V1時，第一數(shù)字信號控制第三開關斷開，第二數(shù)字信號控制第四開關閉合，第三數(shù)字信號控制第五開關閉合，輸出柵控制信號；當電源電壓高于V1且低于V2時，第一數(shù)字信號控制第三開關405閉合，第二數(shù)字信號控制第四開關閉合，第三數(shù)字信號控制第五開關斷開，輸出柵控制信號；當電源電壓高于V2且低于V3時，第一數(shù)字信號控制第三開關閉合，第二數(shù)字信號控制第四開關閉合，第三數(shù)字信號控制第五開關閉合，第一模擬信號升高第一電流源的負、端電壓，第二模擬信號升高第二電流源的負端電壓，使第一電流源、第二電流源兩端的壓降不高于V2,輸出柵控制信號。在本發(fā)明實施例中，于芯片內(nèi)部利用電阻可變式開關管代替?zhèn)鹘y(tǒng)開關，做選擇性分壓，并通過輔助分流環(huán)路抽取額定外電流，使外部電壓超過工藝制程的耐壓值時，IC仍然能夠正常工作，不掉電，并且在電源電壓處于工藝制程限制的雙倍輸入電壓內(nèi)，仍能保證芯片正常工作，突破工藝制成限制，實現(xiàn)無需外部器件達到雙倍耐壓，簡化了芯片的應用，提高了電路的集成度。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種過壓保護電路，連接于電源與IC內(nèi)部電路之間，包括電壓檢測電路，其特征在于，所述過壓保護電路還包括 柵控制電路，所述柵控制電路的信號輸入端與所述電壓檢測電路輸出端連接，所述柵控制電路的電源輸入端與所述電源的正極連接； 第一開關管，所述第一開關管的控制端與所述柵控制電路的輸出端連接，所述第一開關管的電流輸入端與所述電源正極連接，所述第一開關管的電流輸出端與所述IC內(nèi)部電路連接；以及 輔助分流環(huán)路，所述輔助分流環(huán)路的輸入端與所述開關管的電流輸出端連接，所述輔助分流環(huán)路的輸出端與所述電源負極連接。
2.如權(quán)利要求I所述的電路，其特征在于，所述柵控制電路包括 信號轉(zhuǎn)換單元、第一電平轉(zhuǎn)移單元、第二電平轉(zhuǎn)移單元、第三電平轉(zhuǎn)移單元、第三開關、第四開關、第五開關、第一電流源、第二電流源及電阻。
所述信號轉(zhuǎn)換單元的輸入端為所述柵控制電路的輸入端，所述信號轉(zhuǎn)換單元的第一數(shù)字輸出端與所述第一電平轉(zhuǎn)移單元的輸入端連接，所述信號轉(zhuǎn)換單元的第二數(shù)字輸出端與所述第四開關的控制端連接，所述信號轉(zhuǎn)換單元的第三數(shù)字輸出端與所述第五開關的控制端連接，所述信號轉(zhuǎn)換單元的第一模擬輸出端與所述第二電平轉(zhuǎn)移單元的控制端連接，所述信號轉(zhuǎn)換單元的第二模擬輸出端與所述第三電平轉(zhuǎn)移單元的控制端連接，所述第一電平轉(zhuǎn)移單元的輸出端與所述第三開關的控制端連接，所述第三開關的輸入端為所述柵控制電路的電源輸入端與所述電源的正極連接，所述第三開關的輸出端與所述電阻的一端連接，所述第三開關的輸出端與所述電阻的公共端為所述柵控制電路的輸出端，所述電阻的另一端同時連接所述第一電流源的正極和所述第二電流源的正極，所述第一電流源的負極連接所述第二電平轉(zhuǎn)移單元的輸入端，所述第二電平轉(zhuǎn)移單元的輸出端連接所述第四開關的輸入端，所述第四開關輸出端接地或與所述電源的負極連接，所述第二電流源的負極連接所述第三電平轉(zhuǎn)移單元的輸入端，所述第三電平轉(zhuǎn)移單元的輸出端連接所述第五開關的輸入端，所述第五開關的輸出端接地或與所述電源的負極連接。
3.如權(quán)利要求I所述的電路，其特征在于，所述第一開關管為P型MOS管。
4.如權(quán)利要求I所述的電路，其特征在于，所述輔助分流環(huán)路包括 運算放大器，所述運算放大器的正向輸入端為所述輔助分流環(huán)路的輸入端； 第二開關管，所述第二開關管的控制端與所述運算放大器的輸出端連接，所述第二開關管的電流輸入端與所述運算放大器的正向輸入端連接，所述第二開關管的電流輸出端為所述輔助分流環(huán)路的輸出端； 基準電壓源，所述基準電壓源的正極與所述運算放大器的反向輸入端連接，所述基準電壓源的負極與所述第二開關管的電流輸出端連接。
5.如權(quán)利要求4所述的電路，其特征在于，所述第二開關管為N型MOS管。
6.一種IC芯片，其特征在于，所述芯片包括權(quán)利要求I至5任一項所述的過壓保護電路。
7.—種過壓保護方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟 檢測電源電壓，并輸出電壓檢測信號； 將電壓檢測信號轉(zhuǎn)換為柵控制信號；根據(jù)所述柵控制信號改變第一開關的等效阻抗，降低芯片內(nèi)部電壓； 通過抽取額定外電流以增強所述第一開關的分壓能力，進一步降低芯片內(nèi)部電壓。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述將電壓檢測信號轉(zhuǎn)換為柵控制信號的步驟具體為 將所述電壓檢測信號轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字信號、第二數(shù)字信號、第三數(shù)字信號、第一模擬信號及第二模擬信號； 當所述電源電壓低于V1時，所述第一數(shù)字信號控制第三開關斷開，所述第二數(shù)字信號控制第四開關閉合，所述第三數(shù)字信號控制第五開關閉合，輸出所述柵控制信號； 當所述電源電壓高于V1且低于V2時，所述第一數(shù)字信號控制第三開關405閉合，所述第二數(shù)字信號控制第四開關閉合，所述第三數(shù)字信號控制第五開關斷開，輸出所述柵控制 信號; 當所述電源電壓高于V2且低于V3時，所述第一數(shù)字信號控制第三開關閉合，所述第二數(shù)字信號控制第四開關閉合，所述第三數(shù)字信號控制第五開關閉合，所述第一模擬信號升高第一電流源的負端電壓，所述第二模擬信號升高第二電流源的負端電壓，使所述第一電流源、所述第二電流源兩端的壓降不高于V2，輸出所述柵控制信號。
全文摘要
本發(fā)明適用于集成電路領域，提供了一種過壓保護電路、IC芯片及過壓保護方法，所述過壓保護電路連接于電源與IC內(nèi)部電路之間，包括電壓檢測電路，所述過壓保護電路還包括將電壓檢測信號轉(zhuǎn)換為柵控制信號的柵控制電路、根據(jù)柵控制信號改變其等效阻抗，以降低芯片內(nèi)部電壓的第一開關管以及通過抽取額定外電流以增強所述第一開關的分壓能力，進一步降低芯片內(nèi)部電壓的輔助分流環(huán)路。本發(fā)明于芯片內(nèi)部利用電阻可變式開關管代替?zhèn)鹘y(tǒng)開關，做選擇性分壓，并通過輔助分流環(huán)路抽取額定外電流，使電源電壓處于工藝耐壓值的兩倍以內(nèi)，仍能保證芯片正常工作，實現(xiàn)無需外部器件達到雙倍耐壓，簡化了芯片的應用。
文檔編號H02H9/04GK102738781SQ20111009013
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者江力, 湯覓, 熊江 申請人:炬才微電子(深圳)有限公司