一种防闩锁的浪涌保护电路的制作方法

本发明涉及半导体，尤其涉及一种防闩锁的浪涌保护电路。

背景技术：

1、近年来，消费电子产品快速普及，为了保证电子产品使用过程中的可靠性和质量，在电子产品的充电接口、电池供电电路中要求具备一定等级雷击浪涌的防护能力。可控硅作为一种单位面积鲁棒性强、浪涌残压低、极限浪涌电流强的保护器件被广泛应用到各类产品中。传统的可控硅(siliconcontrolledrectifier，以下简称scr)由分别处于n阱和p阱中的n、p型掺杂区构成，器件结构如图1所示。其等效电路如图2所示，为两个背靠背三极管串联，通过三极管之间相互正反馈形成电压大骤回特性，从而在较低残压下导通以泄放浪涌电流，保护后级电路不被浪涌损坏。电阻rnw、rpw为器件内n阱和p阱的寄生电阻，二者通过流过其的电流产生电压差，促使三极管导通。

2、传统scr电路由于自身的大骤回特性，在触发后其两端电压会维持在较低的水平，两端最低电压可低至维持电压vh。如图3所示，如果使用scr在具有持续电压的供电端口，如usb接口中的vbus端、电池供电线路的vbat端等进行浪涌防护，当浪涌来临时scr被触发，两端电压掉至供电电压vdd以下，此后虽然端口上浪涌消失，但由于供电电压vdd大于scr维持电压vh，导致scr无法恢复到原关断状态，而是维持其导通状态，端口电流都从导通状态下的scr流向地端口，造成后级被保护电路持续掉电，应用异常。目前业界普遍做法是采用拉长scr器件内两端口间距，或加浓掺杂阱浓度的方式，通过降低scr等效电路中三极管的放大能力，从而提高scr的维持电压vh。如图3所示，高vhscr通过将维持电压vh提高至大于供电端口电压vdd，来防止闩锁效应的发生。

3、但是，上述防止闩锁效应的方法，在提高维持电压vh的同时，也抬高了scr的残压。从图3中可见，相同泄放电流ipp下，高vhscr的残压vc2要明显大于传统scr残压vc1。较大的残压vc更易使后级脆弱的被保护电路损坏，因此上述方法相当于大幅牺牲了scr的浪涌保护能力。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种防闩锁的浪涌保护电路，包括：

2、浪涌保护单元，所述浪涌保护单元串接在电子产品的供电端和地端之间；

3、防闩锁单元，所述防闩锁单元通过两条电流传输路径连接所述浪涌保护单元；

4、延时控制单元，所述延时控制单元串接在所述供电端和所述地端之间，并通过电压传输路径连接所述防闩锁单元；

5、所述浪涌保护单元用于在所述供电端发生雷击浪涌时进入大回骤状态泄放浪涌电流；

6、所述延时控制单元用于在所述雷击浪涌结束前，通过所述电压传输路径传输第一电压信号，控制所述防闩锁单元处于关断状态，以及在所述雷击浪涌结束时，通过所述电压传输路径传输第二电压信号，控制所述防闩锁单元延时导通，使所述浪涌保护单元的电流通过所述电流传输路径从所述防闩锁单元流向所述地端使得所述浪涌保护单元退出所述大回骤状态，从而实现防闩锁。

7、优选的，所述浪涌保护单元包括：

8、第一三极管，所述第一三极管的发射极连接第一电阻的一端，所述第一三极管的集电极连接第二电阻的一端，所述第一三极管的基极分别连接所述第一电阻的另一端和第一二极管的阴极；

9、第二三极管，所述第二三极管的发射极连接所述第二电阻的另一端，所述第二三极管的集电极分别连接所述第一电阻的另一端和所述第一二极管的阴极，所述第二三极管的基极分别连接所述第一二极管的阳极、所述第二电阻的一端和所述第一三极管的集电极；

10、所述第一三极管的发射极连接所述供电端，所述第二电阻的另一端连接所述地端。

11、优选的，所述延时控制单元包括：

12、第三电阻，所述第三电阻的一端通过所述电压传输路径连接所述防闩锁单元，所述第三电阻的一端还连接第一电容的一端和第四电阻的一端，所述第一电容和所述第四电阻的另一端连接所述地端；

13、第一场效应管，所述第一场效应管的漏极连接所述第三电阻的另一端，所述第一场效应管的栅极连接所述供电端，所述第一场效应管的漏极连接第二电容的一端，所述第二电容的另一端连接所述地端；

14、第五电阻，所述第五电阻的一端连接所述第一场效应管的漏极，所述第五电阻的另一端连接第二二极管的阴极，所述第二二极管的阳极连接所述供电端。

15、优选的，所述防闩锁单元为第二场效应管，所述第二场效应管的源极和漏极分别通过一条所述电流传输路径连接所述第二电阻的两端；

16、所述第二场效应管的栅极通过所述电压传输路径连接所述第三电阻的一端。

17、优选的，所述第二场效应管为增强型绝缘栅型n沟道场效应管。

18、优选的，所述延时控制单元包括：

19、第六电阻，所述第六电阻的一端连接所述供电端，所述第六电阻的另一端通过所述电压传输路径连接所述防闩锁单元；

20、第三电容，所述第三电容的一端连接所述第六电阻的另一端，所述第三电容的另一端连接所述地端。

21、优选的，所述防闩锁单元为第三场效应管，所述第三场效应管的源极和漏极分别通过一条所述电流传输路径连接所述第二电阻的两端；

22、所述第三场效应管的栅极通过所述电压传输路径连接所述第三电阻的一端。

23、优选的，所述第三场效应管为结型p沟道场效应管。

24、优选的，所述第一场效应管为增强型绝缘栅型p沟道场效应管。

25、上述技术方案具有如下优点或有益效果：延时控制单元在雷击浪涌发生后控制防闩锁单元由原本的关断状态转换为导通状态，原本流过第二电阻的电流改为从防闩锁单元流向地端，导致浪涌保护单元中的三极管由原开启状态转变为关断状态，打破了两个三极管之间的正反馈机制，从而使得浪涌保护单元退出大骤回状态，供电端电位从维持电压恢复至供电电压，即实现“防闩锁”功能，保留了浪涌保护能力。

技术特征：

1.一种防闩锁的浪涌保护电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的浪涌保护电路，其特征在于，所述浪涌保护单元包括：

3.根据权利要求2所述的浪涌保护电路，其特征在于，所述延时控制单元包括：

4.根据权利要求3所述的浪涌保护电路，其特征在于，所述防闩锁单元为第二场效应管，所述第二场效应管的源极和漏极分别通过一条所述电流传输路径连接所述第二电阻的两端；

5.根据权利要求4所述的浪涌保护电路，其特征在于，所述第二场效应管为增强型绝缘栅型n沟道场效应管。

6.根据权利要求2所述的浪涌保护电路，其特征在于，所述延时控制单元包括：

7.根据权利要求6所述的浪涌保护电路，其特征在于，所述防闩锁单元为第三场效应管，所述第三场效应管的源极和漏极分别通过一条所述电流传输路径连接所述第二电阻的两端；

8.根据权利要求7所述的浪涌保护电路，其特征在于，所述第三场效应管为结型p沟道场效应管。

9.根据权利要求3所述的浪涌保护电路，其特征在于，所述第一场效应管为增强型绝缘栅型p沟道场效应管。

技术总结
本发明提供一种防闩锁的浪涌保护电路，涉及半导体技术领域，包括：浪涌保护单元串接在电子产品的供电端和地端之间；防闩锁单元通过两条电流传输路径连接浪涌保护单元；延时控制单元串接在供电端和地端之间，并通过电压传输路径连接防闩锁单元；浪涌保护单元用于在供电端发生雷击浪涌时进入大回骤状态泄放浪涌电流；延时控制单元在雷击浪涌结束前控制防闩锁单元处于关断状态，以及在雷击浪涌结束时控制防闩锁单元延时导通，使浪涌保护单元的电流通过电流传输路径从防闩锁单元流向地端使得浪涌保护单元退出大回骤状态，从而实现防闩锁。有益效果是浪涌结束时控制防闩锁单元导通使浪涌保护单元退出大骤回状态，实现防闩锁，且保留了浪涌保护能力。

技术研发人员：郝壮壮,赵德益,蒋骞苑,吕海风,苏海伟,叶毓明
受保护的技术使用者：上海维安半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13