TWI420770B - 具有靜電放電保護的驅動器電路 - Google Patents

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Shih Pin Huang
Ping Hung Lin
Han Wen Huang
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具有靜電放電保護的驅動器電路
本發明係有關於一種電路，特別是有關於一種靜電放電保護電路。
近年來隨著科學技術的飛速發展、微電子技術的廣泛應用及電磁環境越來越複雜，對靜電放電的電磁場效應如電磁干擾(EMI)及電磁相容性(EMC)問題越來越重視。由於晶片功能的增加及電路整合，積體電路設計對靜電放電更加敏感。設計人員必須使積體電路盡可能提供最有效的靜電放電保護，同時還要讓額外的保護元件不用佔用太多機板空間與成本。
第1A圖係傳統具有靜電放電保護的驅動器電路。驅動器電路100包括發光二極體驅動器110、電感Ls、二極體Ds、電容器CQ 與C1。其中電感Ls與二極體Ds連接到發光二極體驅動器110的接點LX以形成昇壓電路(boost circuit)。電容器CQ 用於導引在節點N1的靜電，且C1用於導引在節點N2的靜電。由於發光二極體驅動器110的接點Ch1輸出類似脈衝寬度調變信號的切換信號，因此電容器C1會影響信號切換速度。此外，原則上正靜電會導引到電源端，負靜電會導引到接地端。接點Ch1的設計可以藉由發光二極體驅動器110內部的內接二極體D0 導引負靜電到接地。然而正靜電是沒有辦法被導引到一個電源端。
第1B圖係另一傳統具有靜電放電保護的驅動器電路。驅動器電路100包括發光二極體驅動器110、電感Ls、二極體Ds、電容器CQ 以及二極體D1與D2。其中電感Ls與二極體Ds連接到發光二極體驅動器110的接點LX以形成昇壓電路(boost circuit)。電容器CQ 用於導引在節點N1的靜電，且二極體D1與D2用於導引在節點N2的靜電。然而，二極體D1的另一端連接到發光二極體驅動器工作電壓Vin，若是導引正靜電到發光二極體驅動器工作電壓Vin，會影響工作電壓Vin的穩定與品質。
因此，有必要提供一種可以正確導引靜電的驅動器電路。
本揭露提供一種具有靜電放電保護的驅動器電路，包括：一驅動器，具有一調光單元，用以根據一脈衝寬度調變信號於一第一輸出節點產生一調光信號；一昇壓電路，耦接該驅動器，根據一輸入電壓與來自該驅動器的一昇壓單元的一昇壓信號於一第二輸出節點產生一輸出電壓；以及一靜電放電保護電路，用以降低該第一輸出節點與該第二輸出節點的靜電，包括：一電容器，耦接於該第二輸出節點與接地之間，用以導引該第二節點的靜電；以及一第一導引元件，耦接於該第一輸出節點與該第二輸出節點之間，用於導引該第一輸出節點的正靜電；其中該第一輸出節點的正靜電透過該第一導引元件傳輸到該第一輸出節點，且藉由該電容器降低來自該第一輸出節點的正靜電。
以上所述的驅動電路相較於傳統電路可以導引更大的靜電電壓且維持電路運作品質。
為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：第2圖係本發明具有靜電放電保護的驅動器電路。驅動器電路200包括驅動器210、第一導引元件220、第二導引元件230、電感Ls、二極體Ds及電容器CQ 。
驅動器210具有一調光單元212。調光單元212根據輸入的脈衝寬度調變信號於輸出接腳Ch1產生週期性切換的調光信號。於本實施例中，輸出接腳Ch1直接連接第一輸出節點N1，因此在第一輸出節點N1亦具有調光信號。通常調光單元212的電路架構會有一個MOS電晶體連接到輸出接腳Ch1，如第2圖所示的MOS電晶體Q0 。於本實施例中，MOS電晶體Q0 具有一個內接二極體D0 (body diode)，其可以導引在第一輸出節點N1的負靜電到接地。
於本實施例中，由電感Ls與二極體Ds組成的昇壓電路耦接驅動器210，且根據輸入電壓Vin與來自驅動器210的昇壓單元(未顯示)的昇壓信號(由驅動器210的接腳LX輸出)在第二輸出節點N2產生輸出電壓Vo。藉由昇壓電路，輸出電壓Vo是大於輸入電壓Vin。
靜電放電(ESD)保護電路是用以降低第一輸出節點與第二輸出節點的靜電。於一實施例中，靜電放電保護電路設置於驅動器的外部，是由電容器CQ 與第一導引元件220組成。第一導引元件220可能是單向導通元件或電阻器，但不限於此。其中單向導通元件可能是二極體、金屬氧化半導體元件(MOS)、厚氧化層裝置(Field-oxide device)、雙極接面電晶體(Bipolar junction transistor)或矽控整流器(SCR)的其中一種，但不限於此。
於另一實施例中，為加強靜電放電保護的效率，靜電放電(ESD)保護電路會額外加入第二導引元件230於第一輸出端點N1及接地之間以導引第一輸出端點N1的負靜電至接地。其中第二導引元件230可能是二極體、基納二極體、電容器、暫態電壓抑制器(Transient Voltage Suppressor)、變阻器或矽控整流器，但不限於此。
於另一實施例中，更可以串聯第一導引元件210與第三導引元件(未顯示)，同樣可以更有效地導引正靜電。第三導引元件亦可能是單向導通元件或電阻器，但不限於此。
電容器CQ 耦接於第二輸出節點N2與接地之間，主要是導引第二輸出節點N2的靜電。第一導引元件220耦接於第一輸出節點N1與第二輸出節點N2之間，用於導引第一輸出節點N2的正靜電。細言之，第一輸出節點N1的正靜電是透過第一導引元件220傳輸到第二輸出節點N2，然後藉由電容器CQ 降低來自第一輸出節點N1的正靜電，而在第一輸出節點N1的負靜電可藉由驅動器210的內接二極體D0 導引到接地。因此第一導引元件220與驅動器210內部的MOS電晶體Q0 的內接二極體D0 形成ESD保護胞(ESD protection cell)。
於一實施例中，當第一導引元件220，例如是一個二極體時，在實際ESD測試中，靜電放電保護能力由6KV提升到25KV。於另一實施例中，當再外接第二導引元件230於第一輸出節點N1與接地之間時，則第二導引元件230與第一導引元件220形成一組ESD保護胞，理論上，靜電放電保護能力可超過25KV。
最後，熟此技藝者可體認到他們可以輕易地使用揭露的觀念以及特定實施例為基礎而變更及設計可以實施同樣目的之其他結構且不脫離本發明以及申請專利範圍。
100、150、200．．．驅動器電路
110、160、210．．．驅動器
Ls．．．電感
Ds、D1 、D2 、D0 ．．．二極體
CQ 、C1．．．電容
Q0 ．．．MOS電晶體
220．．．第一導引元件
230．．．第二導引元件
第1A圖係傳統具有靜電放電保護的驅動器電路；
第1B圖係另一傳統具有靜電放電保護的驅動器電路；以及
第2圖係本發明具有靜電放電保護的驅動器電路。
200．．．驅動器電路
210．．．驅動器
LS ．．．電感
D0 ．．．二極體
CQ ．．．電容
Q0 ．．．MOS電晶體
220．．．第一導引元件
230．．．第二導引元件

Claims (9)

  1. 一種具有靜電放電保護的驅動器電路，包括：一驅動器，具有一調光單元，用以根據一脈衝寬度調變信號於一第一輸出節點產生一調光信號；一昇壓電路，耦接該驅動器，根據一輸入電壓與來自該驅動器的一昇壓單元的一昇壓信號於一第二輸出節點產生一輸出電壓；以及一靜電放電保護電路，用以降低該第一輸出節點與該第二輸出節點的靜電，包括：一電容器，耦接於該第二輸出節點與接地之間，用以導引該第二節點的靜電；以及一第一導引元件，耦接於該第一輸出節點與該第二輸出節點之間，用於導引該第一輸出節點的正靜電；其中該第一輸出節點的正靜電透過該第一導引元件傳輸到該第二輸出節點，且藉由該電容器降低來自該第一輸出節點的正靜電。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具有靜電放電保護的驅動器電路，其中該第一導引元件係一單向導通元件或一電阻器。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之具有靜電放電保護的驅動器電路，其中該單向導通元件係二極體、金屬氧化半導體元件(MOS)、厚氧化層裝置(Field-oxide device)、雙極接面電晶體(Bipolar junction transistor)或矽控整流器(SCR)。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之具有靜電放電保護的驅動器電路，其中該驅動器更包括具有一內接二極體的一電晶體裝置，該內接二極體用以導引該第一輸出節點的負靜電至接地。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之具有靜電放電保護的驅動器電路，更包括一第二導引元件，耦接於該第一輸出端點及接地之間，用以導引該第一輸出端點的負靜電至接地。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之具有靜電放電保護的驅動器電路，其中該第二導引元件係二極體、基納二極體、電容器、暫態電壓抑制器(Transient Voltage Suppressor)、變阻器或矽控整流器。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之具有靜電放電保護的驅動器電路，更包括一第三導引元件串聯該第一導引元件，用以提升導引靜電的效率。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之具有靜電放電保護的驅動器電路，其中該靜電放電保護電路設置於該驅動器的外部。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之具有靜電放電保護的驅動器電路，其中該輸出電壓係大於該輸入電壓。
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