靜電放電保護(hù)電路及方法
【專利摘要】一種用于功率放大器的靜電放電保護(hù)方法，以避免功率放大器被靜電損壞。其中第一晶體管的集電極為功率放大器的輸出端口，該靜電保護(hù)方法包括第二晶體管，該第二晶體管具有連接到第一晶體管集電極的第一極、通過電阻連接到地的第二極、和連接到上述地的第三極，這樣，該第二晶體管就可以釋放該輸出端口上的靜電。
【專利說明】靜電放電保護(hù)電路及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)涉及靜電放電保護(hù)，特別涉及但不限于靜電放電保護(hù)電路和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 靜電放電（ESD)是兩個(gè)物體之間的突然的電流泄放。在工業(yè)中，靜電放電會(huì)引起 一系列有害影響，比如集成電路元件故障。
[0003] 通常有三種原因引起的靜電放電：由各種機(jī)器引起的靜電放電，由電氣裝置的運(yùn) 動(dòng)引起的靜電放電，和由與人體接觸引起的靜電放電。電氣產(chǎn)品在使用過程中易受到嚴(yán)重 的靜電放電損壞。特別是通過接口引起的損壞，如功率放大器的輸入和輸出端口，很容易被 靜電放電損壞。
[0004] 因此，需要一種新的靜電放電保護(hù)電路和使用方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，提供了一種包括靜電放電（ESD)保護(hù)方法和功率放大器的 電路，該功率放大器具有輸出端口，該輸出端口包括第一晶體管的集電極，其中該靜電放電 保護(hù)裝置包括第二晶體管，該第二晶體管具有連接到該第一晶體管的集電極的第一極、通 過電阻連接到地的第二極、和連接到該地的第三極，這樣，該第二晶體管就可以釋放該輸出 端口上的靜電。
[0006] 在另一實(shí)施例中，提供了一種具有靜電放電保護(hù)的電路，該電路具有功率放大器 輸入端口和功率放大器輸出端口，該功率放大器輸出端口包括第一晶體管的集電極，其中： 該電路包括為該功率放大器輸入端口供電的第一電源和第一接地端，和為該功率放大器輸 出端口供電的第二電源和第二接地端，其中該電路還包括第二晶體管，該第二晶體管具有 連接到該第一晶體管的集電極的第一極、通過第一電阻連接到該第二接地端的第二極、和 連接到該第二接地端的第三極，這樣，該第二晶體管就可以釋放該輸出端口上的靜電。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007] 本發(fā)明的非限制性和非詳盡的各實(shí)施例將參照下列附圖進(jìn)行說明，其中類似參考 數(shù)字標(biāo)記除詳細(xì)說明外在各種視圖中指示類似部件。
[0008] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的功率放大器的原理圖；
[0009] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電路；
[0010] 圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的電路；
[0011] 圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的電路；
[0012] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的方法的流程圖；
[0013] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的電路；
[0014] 圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的電路；
[0015] 圖4B示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的電路。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 現(xiàn)將對(duì)本發(fā)明的各種方面和實(shí)例進(jìn)行說明。以下的描述為了全面理解和說明這些 實(shí)例而提供了特定細(xì)節(jié)。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，即使沒有許多這些細(xì)節(jié)，也可 以實(shí)施本發(fā)明。此外，一些公知結(jié)構(gòu)或功能可能沒有被示出或詳細(xì)描述，以避免不必要地模 糊相關(guān)說明。
[0017] 圖1示出了功率放大器的原理圖。該功率放大器電路10被封裝成集成電路（1C， 未在圖1中示出），并且該集成電路被通信連接到印刷電路板，例如，該集成電路被DC(直流） 耦合到印刷電路板（PCB，未在圖1中示出）。該功率放大器電路10包括輸入端口 114,驅(qū)動(dòng) 器100,晶體管101，兩個(gè)二極管102和103,和在該集成電路上的兩個(gè)輸出焊盤107和108。 該印刷電路板還包括天線113,匹配網(wǎng)絡(luò)115,和PCB上的扼流電感104,兩根鍵合線109和 110,和兩個(gè)引腳111和112。
[0018] 在該功率放大器電路10中，輸入端口 114接收輸入信號(hào)，例如射頻（RF)信號(hào)，并且 驅(qū)動(dòng)器100的輸入端口與該輸入端口 114連接。驅(qū)動(dòng)器100首先放大該射頻信號(hào)，并驅(qū)動(dòng) 晶體管101。驅(qū)動(dòng)器100的輸出端口與晶體管101的基極連接。晶體管101的集電極與二 極管102的陽極、二極管103的陰極和輸出焊盤108連接。二極管102的陰極與輸出焊盤 107連接。輸出焊盤107通過鍵合線109與引腳111連接。引腳111與Vcc和電感104的 第一極連接。輸出焊盤108通過鍵合線110與引腳112連接。引腳112與電感104的第二 極連接。電感104作為扼流圈為晶體管101提供工作電流。鍵合線可以包括鋁、銅和/或 金等材料。集成電路的輸出阻抗通常是小的；因此，需要匹配網(wǎng)絡(luò)115將該阻抗轉(zhuǎn)換為大約 50歐姆，然后再與天線113連接。二極管116在晶體管101中是寄生二極管，該寄生二極管 116形成于晶體管101的集電極和襯底之間。晶體管101的集電極是該寄生二極管116的 陰極，而該襯底是該寄生二極管116的陽極。
[0019] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的用于保護(hù)功率放大器20的輸出端口的結(jié)構(gòu)。 電路20包括靜電放電保護(hù)裝置200和功率放大器。該功率放大器包括該功率放大器的輸 出端口。該功率放大器的輸出端口包括第一晶體管201的集電極。靜電放電保護(hù)裝置200 包括第二晶體管202,該第二晶體管202具有連接到第一晶體管201的該集電極的第一極、 通過電阻203連接到地（GND)的第二極、和連接到地（GND)的第三極，這樣，第二晶體管202 就可以釋放該輸出端口上的靜電。
[0020] 圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的電路。如圖2A所示，第二晶體管202包括 NPN雙極型晶體管202A，該第一極是集電極，該第二極是基極，該第三極是發(fā)射極。也就是 說，該靜電放電保護(hù)裝置200A包括NPN雙極型晶體管202A，該雙極晶體管202A具有連接到 第一晶體管201的集電極的集電極、通過電阻203連接到地的基極、和連接到地的發(fā)射極， 這樣，該NPN雙極型晶體管202A就可以釋放該輸出端口上的靜電。
[0021] 圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的電路。如圖2B所示，在電路20B中，靜電放 電保護(hù)裝置200B包括第二晶體管202。該第二晶體管202包括NM0S (金屬-氧化物-半 導(dǎo)體）晶體管202B。該第一極是漏極，該第二極是柵極，該第三極是源極。也就是說，該靜 電放電保護(hù)裝置200B包括NM0S晶體管202B，該NM0S晶體管202B具有連接到第一晶體管 201的集電極的漏極、通過電阻203連接到地的柵極和連接到地的源極，這樣，該NM0S晶體 管202B就可以釋放該輸出端口上的靜電。在圖2A和圖2B中，相同的參考數(shù)字標(biāo)記指示與 圖2的電路中相同的元件。
[0022] 電阻203的值介于大約2kQ和大約ΙΟΟΙ?Ω之間。眾所周知，NPN雙極型晶體管 202A的導(dǎo)通電壓大約是0. 7V，導(dǎo)通電流是微安量級(jí)的，于是電阻203的值可以在大約2k Ω 和大約l〇〇k Ω之間進(jìn)行選擇。NM0S晶體管202B的導(dǎo)通電壓可以是大約0. 4V，導(dǎo)通電流是 微安量級(jí)的，于是當(dāng)NM0S晶體管202B被用于晶體管201的靜電放電保護(hù)時(shí)，電阻203的值 可以在大約2k Ω和大約l〇〇k Ω之間進(jìn)行選擇。
[0023] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的功率放大器的靜電放電保護(hù)方法300的流程 圖。該功率放大器具有輸出端口，該輸出端口包括第一晶體管201，該第一晶體管201具有 基極、集電極和發(fā)射極。
[0024] 如圖3所示，在方框302中，該方法提供第二晶體管202,該第二晶體管202具有連 接到第一晶體管201的集電極的第一極、通過電阻連接到地的第二極、和連接到地的第三 極。
[0025] 在方框304中，該方法包括通過第二晶體管202釋放該輸出端口上的靜電。
[0026] 圖4示出了帶有靜電放電保護(hù)的電路40，該電路40具有功率放大器輸入端口和功 率放大器輸出端口，該功率放大器輸出端口包括第一晶體管的集電極。
[0027] 該電路40包括為該功率放大器輸入端口 402供電的第一電源Vcc400和第一接地 端401，以及為該功率放大器輸出端口 405供電的第二電源Vcc403和第二接地端404。該功 率放大器輸出端口 405包括第一晶體管406的集電極。該電路40還包括第二晶體管407， 該第二晶體管407具有連接到第一晶體管406的集電極的第一極、通過第一電阻408連接 到第二接地端404的第二極、和連接到第二接地端404的第三極，這樣，該第二晶體管407 就可以釋放該功率放大器輸出端口上的靜電。
[0028] 該電路40還包括匹配網(wǎng)絡(luò)421、電感423、天線422和第三電源424。這些元件都 與在圖1中提到的元件相似，因此，為簡(jiǎn)便起見，這里省略對(duì)它們的描述。二極管426是晶 體管406的寄生二極管，其與圖1中的二極管116相似。電路核心425表不內(nèi)部電路，為簡(jiǎn) 便起見，只示出了該內(nèi)部電路的功率放大器輸入端口 402和功率放大器輸出端口 405。
[0029] 圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的電路。如圖4A所示，在電路40A中，第二晶 體管407包括NPN雙極型晶體管407A，該第一極是集電極，該第二極是基極，該第三極是發(fā) 射極。也就是說，該NPN雙極型晶體管407A具有連接到第一晶體管406的集電極的集電極、 通過第一電阻408連接到第二接地端404的基極和連接到第二接地端404的發(fā)射極，這樣， 該NPN雙極型晶體管407A就可以釋放該輸出端口上的靜電。
[0030] 在另一實(shí)施例中，如圖4B所示，在電路40B中，該第二晶體管407包括NM0S (金 屬-氧化物-半導(dǎo)體）晶體管407B，該第一極是漏極，該第二極是柵極，該第三極是源極。 也就是說，該NM0S晶體管407B具有連接到第一晶體管406的集電極的漏極、通過第一電阻 408連接到第二接地端404的柵極和連接到第二接地端404的源極，這樣，該NM0S晶體管 407B就可以釋放該輸出端口上的靜電。
[0031] 同樣，該電路40還可以包括連接在該功率放大器輸入端口 402和該第一接地端 401間的第一二極管409,和連接在該功率放大器輸入端口 402和該第一電源400間的第 二二極管410。
[0032] 如圖4所示，第一二極管409的陽極與第一接地端401連接，而第一二極管409的 陰極與功率放大器輸入端口 402連接。第二二極管410的陽極與功率放大器輸入端口 402 連接，而第二二極管410的陰極與第一電源400連接。
[0033] 第一二極管409和第二二極管410共同為功率放大器輸入端口 402提供靜電保 護(hù)。當(dāng)負(fù)電壓被施加到該電源輸入端口 402時(shí)，電源輸入端口 402上的靜電可以通過第一 接地端401被釋放，而當(dāng)正電壓被施加到該電源輸入端口 402時(shí)，電源輸入端口 402上的靜 電可以通過Vcc400被釋放。由于電源輸入端口 402上的靜電可以被釋放，所以電源輸入端 口 402被保護(hù)以防止靜電放電損壞。
[0034] 同樣，電路40還可以包括連接在第一電源400和第一接地端401間的第三二極管 411和第三晶體管412,該第三晶體管412具有連接到第一電源400的第四極、通過第二電 阻413連接到第一接地端401的第五極、和連接到第一接地端401的第六極。
[0035] 第三二極管411的陽極連接到第一接地端401，而第三二極管411的陰極連接到第 一電源Vcc400。該第三二極管411被配置為泄放通道以釋放從第一接地端401到第一電源 Vcc400的靜電。第三晶體管412被用來在第一電源Vcc400到第一接地端401之間釋放靜 電。由于在第一電源Vcc400到第一接地端401之間存在著電壓差，因此，第三晶體管412 被用來確保該第三晶體管412在正常有效運(yùn)行狀態(tài)時(shí)是不工作的，而只有當(dāng)靜電通過該第 三晶體管412時(shí)，該第三晶體管412才會(huì)工作。
[0036] 在一實(shí)施例中，如圖4A所示，第三晶體管412包括NPN雙極型晶體管，該第四極是 集電極，該第五極是基極，該第六極是發(fā)射極。也就是說，該第三晶體管412包括NPN雙極 型晶體管412A，該NPN雙極型晶體管412A具有連接到第一電源Vcc400的集電極、通過第二 電阻413連接到第一接地端401的基極和連接到第一接地端401的發(fā)射極，這樣，該NPN雙 極型晶體管412A就可以釋放該第一電源Vcc400上的靜電。
[0037] 在另一實(shí)施例中，第三晶體管412包括NM0S晶體管，該第四極是漏極，該第五極是 柵極，該第六極是源極。也就是說，該第三晶體管412包括NM0S晶體管412B，該NM0S晶體 管412B具有連接到第一電源Vcc400的漏極、通過第二電阻413連接到第一接地端401的柵 極和連接到第一接地端401的源極，這樣，該匪0S晶體管412B就可以釋放第一電源Vcc400 上的靜電。
[0038] 同樣，該電路40還包括連接在第二電源Vcc403和第二接地端404之間的第四二 極管414,和第四晶體管415,該第四晶體管415具有連接到第二電源Vcc403的第七極、通 過第三電阻416連接到第二接地端404的第八極和連接到第二接地端404的第九極。
[0039] 第四二極管414的陽極與第二接地端404連接，而第四二極管414的陰極與第二 電源Vcc403連接。該第四二極管411被配置為泄放通道以釋放從第二接地端404到第二 電源Vcc403的靜電。
[0040] 第四晶體管415被用來在第二電源Vcc403到第二接地端404之間釋放電靜電。由 于在第二電源Vcc403到第二接地端404之間存在著電壓差，因此，第四晶體管415被用來 確保該四晶體管415在正常有效運(yùn)行狀態(tài)時(shí)是不工作的，而只有當(dāng)靜電通過該第四晶體管 415時(shí)，該第四晶體管415才會(huì)工作。
[0041] 在一實(shí)施例中，第四晶體管415包括NPN雙極型晶體管，該第七極是集電極，該第 八極是基極，該第九極是發(fā)射極。也就是說，如圖4A所示，該第四晶體管415包括NPN雙極 型晶體管415A，該NPN雙極型晶體管415A具有連接到第二電源Vcc403的集電極、通過第三 電阻416連接到第二接地端404的基極、和連接到第二接地端404的發(fā)射極，這樣，該NPN 雙極型晶體管415A就可以釋放該第二電源Vcc403上的靜電。
[0042] 在另一實(shí)施例中，第四晶體管415包括NM0S晶體管，該第七極是漏極，該第八極是 柵極，該第九極是源極。也就是說，如圖4B所示，該第四晶體管415包括NM0S晶體管415B， 該NM0S晶體管415B包括連接到第二電源Vcc403的漏極、通過第三電阻416連接到第二接 地端404的柵極和連接到第二接地端404的源極，這樣，該NM0S晶體管415B就能釋放該第 二電源Vcc403上的靜電。
[0043] 同樣，該電路40還包括在第一電源Vcc400和第二電源Vcc403間的兩個(gè)反向連接 的第五二極管417和第六二極管418。有時(shí)一個(gè)電源會(huì)對(duì)另一個(gè)電源造成干擾，因此，該兩 個(gè)二極管417和418既被用來將兩個(gè)電源互相隔離開，又被用來提供通道以釋放從第一電 源到第二電源的靜電，反之亦然。
[0044] 同樣，該電路40還可以包括在第一接地端401和第二接地端404間的兩個(gè)反向連 接的第七二極管419和第八二極管420。有時(shí)，一個(gè)接地端會(huì)對(duì)另一個(gè)接地端造成干擾，因 此，該兩個(gè)二極管419和420既被用來將兩個(gè)接地端互相隔離開，又被用來提供通道以釋放 從第一接地端到第二接地端的靜電，反之亦然。
[0045] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，不同實(shí)施例中的元件可以互相結(jié)合以產(chǎn)生另一個(gè)技 術(shù)解決方案。本書面說明書使用實(shí)例來公開本發(fā)明，包括最佳實(shí)施方式，并且也使本領(lǐng)域任 何技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制造和使用任何設(shè)備或系統(tǒng)，以及運(yùn)用本發(fā)明中所述的 方法。本發(fā)明的專利范圍由權(quán)利要求書限定，并可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其他實(shí)例。這 些其他實(shí)例如果具有與本權(quán)利要求書的文字語言相同的結(jié)構(gòu)元件，或包括與本權(quán)利要求書 的文字語言沒有本質(zhì)區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這些其他實(shí)例意圖在本權(quán)利要求書的范圍之 內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種電路，其特征在于，包括靜電放電保護(hù)裝置和功率放大器，該功率放大器具有輸 出端口，該輸出端口包括第一晶體管的集電極，其中該靜電放電保護(hù)裝置包括： 第二晶體管，該第二晶體管具有連接到所述第一晶體管的集電極的第一極、通過電阻 連接到地的第二極、和連接到所述地的第三極，這樣，所述第二晶體管可以釋放所述輸出端 口上的靜電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述第二晶體管包括NPN雙極型晶體管， 所述第一極是集電極，所述第二極是基極，第三極是發(fā)射極。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述第二晶體管包括NMOS晶體管，所述第 一極是漏極，所述第二極是柵極，所述第三極是源極。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述電阻的阻值在2kQ至lOOkQ之間。
5. -種用于功率放大器的靜電放電保護(hù)方法，所述功率放大器具有輸出端口，該輸出 端口包括第一晶體管，該第一晶體管具有基極、集電極和發(fā)射極，其特征在于，所述方法包 括以下步驟： 提供第二晶體管，該第二晶體管具有連接到所述第一晶體管的集電極的第一極、通過 電阻連接到地的第二極、和連接到所述地的第三極； 通過所述第二晶體管釋放所述輸出端口上的靜電。
6. -種具有靜電放電保護(hù)的電路，該電路具有功率放大器輸入端口和功率放大器輸出 端口，該功率放大器輸出端口包括第一晶體管的集電極，其特征在于， 所述電路包括為所述功率放大器輸入端口供電的第一電源和第一接地端、為所述功率 放大器輸出端口供電的第二電源和第二接地端；其中， 所述電路還包括第二晶體管，該第二晶體管具有連接到所述第一晶體管的集電極的第 一極、通過第一電阻連接到所述第二接地端的第二極、和連接到所述第二接地端的第三極， 這樣，所述第二晶體管可以釋放所述功率放大器輸出端口上的靜電。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路，其特征在于，所述第二晶體管包括NPN雙極型晶體管， 所述第一極是集電極，所述第二極是基極，所述第三極為發(fā)射極。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路，其特征在于，所述第二晶體管包括NM0S晶體管，所述第 一極是漏極，所述第二極是柵極，所述第三極是源極。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路，其特征在于，還包括連接在所述功率放大器輸入端口 和所述第一接地端間的第一二極管，和連接在所述功率放大器輸入端口和所述第一電源間 的第二二極管。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路，其特征在于，還包括連接在所述第一電源和所述第一 接地端間的第三二極管，和第三晶體管，該第三晶體管具有連接到所述第一電源的第四極、 通過第二電阻連接到所述第一接地端的第五極和連接到所述第一接地端的第六極。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電路，其特征在于，所述第三晶體管包括NPN雙極型晶體 管，所述第四極是集電極，所述第五極是基極，所述第六極是發(fā)射極。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電路，其特征在于，所述第三晶體管包括NM0S晶體管，所述 第四極是漏極，所述第五極是柵極，所述第六極是源極。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電路，其特征在于，所述第二電阻的阻值在2kQ至lOOkQ 之間。
14. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路，其特征在于，還包括連接在所述第二電源和所述第二 接地端間的第四二極管，和第四晶體管，該第四晶體管具有連接到所述第二電源的第七極、 通過第三電阻連接到所述第二接地端的第八極、和連接到所述第二接地端的第九極。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的電路，其特征在于，所述第四晶體管包括NPN雙極型晶體 管，所述第七極是集電極，所述第八極是基極，所述第九極是發(fā)射極。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的電路，其特征在于，所述第四晶體管包括NMOS晶體管，所述 第七極是漏極，所述第八極是柵極，所述第九極是源極。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的電路，其特征在于，所述第三電阻的阻值在2kQ至lOOkQ 之間。
18. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路，其特征在于，還包括在所述第一電源和所述第二電源 間的兩個(gè)反向連接的第五二極管和第六二極管。
19. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路，其特征在于，還包括在所述第一接地端和所述第二接 地端間的兩個(gè)反向連接的第七二極管和第八二極管。
【文檔編號(hào)】H02H9/04GK104143820SQ201310167397
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2013年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月8日
【發(fā)明者】韓鵬, 劉家洲, 徐群山 申請(qǐng)人:博通集成電路（上海）有限公司