用于負載開關應用的恒定柵-源電壓電荷泵的制作方法
【專利摘要】本發明涉及用于負載開關應用的恒定柵-源電壓電荷泵。一種自我保護型集成電路(IC)包括晶體管電路和電壓發生器電路。所述電壓發生器電路被配置為使用所述晶體管電路的輸出端的輸出電壓產生所述晶體管電路的激活電壓；以及當所述產生的激活電壓幅度小于所述集成電路的器件額定電壓和當所述產生的激活電壓幅度等于或超過所述集成電路的所述器件額定電壓時，所述晶體管電路的柵-源電壓(VGS)保持在高于所述輸出電壓的一固定或恒定電壓。
【專利說明】用于負載開關應用的恒定柵-源電壓電荷泵
【技術領域】
[0001]本發明涉及集成電路，更具體地涉及在過載電壓環境下的保護型集成電路。
【背景技術】
[0002]集成電路(IC)可從芯片外電子器件接收電信號。過載電壓保護對于集成電路是令人關注的問題。通常，靜電放電(ESD)能夠導致過過載電壓產生，但是所述集成電路不經意地暴露在過高的電源電壓下也可導致過載電壓產生。這些能夠導致所述集成電路內部結構的退化。
【發明內容】
[0003]本發明一般地涉及電子系統和器件，更具體地涉及當集成電路暴露于不利的偏置環境中時，提高與集成電路連接的電子裝置的魯棒性。
[0004]一種實施例裝置包括集成電路，所述集成電路包括晶體管電路和電壓發生器電路。所述電壓發生器電路被配置為使用所述晶體管電路的一個輸出端的輸出電壓產生所述晶體管電路的激活電壓；以及當所述產生的激活電壓的幅度小于所述集成電路的器件額定電壓和當所述產生的激活電壓的幅度等于或超過所述集成電路的器件額定電壓時，將所述晶體管電路的柵-源電壓(Ves)保持在高于所述輸出電壓的一固定或恒定電壓。
[0005]本申請公開了一種自我保護型集成電路(IC)包括:晶體管電路；以及電壓發生器電路，被配置為:使用所述晶體管電路的輸出端處的輸出電壓產生所述晶體管電路的激活電壓；以及當所產生的激活電壓的幅度小于所述集成電路的器件額定電壓和當所產生的激活電壓的幅度等于或超過所述集成電路的器件額定電壓時，使所述晶體管電路的柵-源電壓(VGS)保持在一高于所述輸出電壓的大體上恒定的電壓處。
[0006]本申請還公開了一種電源系統，包括:電池充電電路；以及集成電路，包括:電連接到所述電池充電電路上的輸入端；具有輸出晶體管的晶體管電路；以及電壓發生器電路，被配置為:使用所述晶體管電路的輸出端處的輸出電壓產生所述晶體管電路的激活電壓；以及當所產生的激活電壓的幅度小于所述集成電路的器件額定電壓和當所產生的激活電壓的幅度等于或超過所述集成電路的器件額定電壓時，使所述晶體管電路的柵-源電壓(VGS)保持在一高于所述輸出電壓的大體上恒定的電壓處。
[0007]本申請還公開了一種操作集成電路的方法，所述方法包括:在集成電路的晶體管電路處接收一輸入電壓并提供一輸出電壓；使用所述輸出電壓產生所述晶體管電路的激活電壓；以及當所產生的激活電壓的幅度小于所述集成電路的器件額定電壓和當所產生的激活電壓的幅度等于或超過所述集成電路的器件額定電壓時，使所述晶體管電路的柵-源電壓(Ves)保持在一高于所述輸出電壓的大體上恒定的電壓處。
[0008]本節意在提供關于本專利申請的主旨的概述。并不意于提供本發明的專門的或者詳盡的說明。詳細的說明將被包含用于進一步提供關于本專利申請的信息。【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]在附圖(其不一定按比例繪制)中，相似的附圖標記可在不同的視圖中描述相似的部件。具有不同字母后綴的相似附圖標記可表示同類部件的不同例子。附圖以示例而非限制的方式大體示出了本文中所論述的各個實施例。
[0010]圖1為在高電壓環境中提供器件激活信號的集成電路的一個實施例的各部分的方框圖；
[0011]圖2為在高電壓環境中提供器件激活信號的集成電路的另一個實施例的各部分的方框圖；
[0012]圖3為電荷泵電路的一個實施例的各部分的示意圖；
[0013]圖4為顯示了體二極管的電荷泵級電路的實施例的高度示意圖；
[0014]圖5示出了三級電荷泵電路的實施例的仿真；
[0015]圖6不出了電荷栗級電路的另一實施例的聞度不意圖；
[0016]圖7示出了開關電路的仿真的實施例；
[0017]圖8示出了向集成電路設備提供器件激活信號的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0018]集成電路可無意中暴露于過載電壓下。例如，電子設備(例如，移動電話，智能電話和平板電腦或筆記本電腦均使用電池充電器進行充電。電池充電系統的電子電路中的一個故障將導致電子電路暴露于超過預期的電壓中。為保護集成電路，電路可被設計為防止低電壓電路暴露于過載電壓中。
[0019]通常，電子電路在OV?2V或者OV?5V的電壓范圍內工作。電路設計者一般包括了用于抵御高電壓環境的電路，如將某些集成電路器件轉向斷開狀態。有時，比較高的電壓能夠改變器件的工作或妨礙器件的工作(例如，當外部電壓過高時則使得晶體管無法正常工作)。
[0020]對于較低的電壓過程，暴露于較高的電壓下(如，6v)能夠加重低電壓器件的負擔，從而減少集成電路的壽命。某些集成電路設計者通過在電路設計中加入耐高壓器件緩解暴露于高壓中的問題。然而，該類型的器件會占據大量集成電路芯片面積導致設計效率下降。
[0021]圖1為在高電壓環境中提供器件激活信號的集成電路的一個實施例的各部分的方框圖。所述集成電路能夠自我保護且包括晶體管電路105和電壓發生器電路110。所述晶體管電路105包括至少一個晶體管(如，金屬氧化物半導體(MOS)型晶體管)。在一些實施例中，所述集成電路電連接到電池充電電路上。所述晶體管電路105可包括開關電路，所述開關電路被設置于電路通路中，所述電路通路被配置為從所述電池充電電路向外圍設備提供電路功率。在一些實施例中，所述外圍設備為移動電話且所述電池充電電路和所述集成電路包含在用于所述移動電話的電源中。
[0022]所述電壓發生器電路110能夠使用所述晶體管105的輸出端處的輸出電壓為所述晶體管電路105產生激活電壓。所述激活電壓可施加于所述晶體管電路105的晶體管的柵極。當所述產生的激活電壓的幅度小于所述集成電路的器件額定電壓，且所述產生的激活電壓的幅度等于或超過所述集成電路的器件額定電壓時，所述電壓發生器電路110能夠將所述晶體管電路105的柵-源電壓(Ves)維持在高于所述輸出電壓的一電壓值(在某些實施例中，該電壓值為一固定電壓或恒定電壓)。
[0023]例如，所述電壓發生器電路110能夠產生5.4伏(高于所述輸出電壓)的激活電壓。因此，即使所述輸出電壓升高，所述晶體管電路105的偏置也允許所述電路起作用。換句話說，所述電壓發生器電路110產生一激活電壓，所述激活電壓以一電壓容限跟隨輸出電壓，所述電壓容限小于集成電路或集成電路制造過程中的器件額定電壓
[0024]在某些實施例中，所述電壓發生器電路110能夠保持電壓容限高于所述輸出電壓且在5-6V的范圍內。若所述輸出電壓升高至5V且所述電壓容限大致恒定在5.4V (如，在電壓降為5.4V的二極管內或結中，或者在5.4V的百分之十或更低以內浮動)，所述激活信號能夠高達10.4V。如果晶體管電路105包括輸出晶體管，那么輸出晶體管上的Ves能夠達到5.4V。這樣允許所述輸出晶體管在更高的電壓處仍正常起作用。由于Ves沒有超過所述開關電路105的額定電壓，所以所述晶體管電路105不需要耐更高壓的器件。所述電壓發生器電路可包括連接到VIN處的電壓鉗位電路。當VOUT較低時，所述電壓鉗位電路可用于偏置所述晶體管電路105。
[0025]在某些實施例中，所述晶體管電路105可包括一個晶體管。所述晶體管在所述晶體管電路105的第一源或漏區接收輸入電壓，且所述晶體管電路105在所述晶體管電路105的第二源或漏區產生一輸出電壓。所述電壓容限用于所述晶體管電路105的柵極區與所述晶體管電路105的第二源極區或漏極區之間。
[0026]圖2為在高電壓環境中提供器件激活信號的集成電路的另一個實施例的各部分的方框圖。在一個實施例中，所述晶體管電路包括開關電路205且所述電壓發生器電路包括電荷泵電路210。所述開關電路205可包括兩個η型MOS (NMOS)晶體管且所述兩個η型MOS(NMOS)晶體管的漏極串聯連接。Rdsqn表示所述開關電路205的導通電阻。
[0027]圖3示出了電荷泵電路310的一個實施例的各部分的實施例。所述電荷泵電路310可包括多級(例如，如圖所示3級)。這些單獨的級使用電路拓撲，所述電路拓撲將電壓相加以產生升壓電壓，或者所述拓撲可以將電壓相乘以產生升壓電壓。前兩個級可使用時鐘信號產生升壓電壓，所述時鐘信號基于供給電壓(如，1.8V)。
[0028]第一級315能夠使用所述供給電壓和基于所述供給電壓的時鐘信號產生兩倍于所述供給電壓的升壓電壓(如1.8V+1.8V = 3.6V)。第二級320能夠使用第一級產生的電壓和基于供給電壓的時鐘信號產生三倍于所述供給電壓的升壓電壓(如3.6V+1.8V = 5.4V)。第三級325，輸出級，能夠使用所述第二級產生的升壓電壓并且使用具有大致為輸出電壓的幅度的時鐘信號產生所述激活電壓(5.4V+V0UT)。所述電荷泵電路310包括在所述電荷泵電路的輸出端的保持電容器330，所述保持電容器作為所述輸出電壓的參考。
[0029]使用基于所述供給電壓的時鐘可產生用于輸出級的時鐘信號。例如，所述集成電路可包括電壓轉換電路(未示出)以將以電壓調節后的電源的電壓為基礎的時鐘信號轉換為具有VOUT的幅度的時鐘信號。在一些示例中，所述VOUT時鐘信號的幅度或許小于由電壓轉換電路的結式二極管的電壓降得到的V0UT。
[0030]所述電荷泵電路310產生5.4V+V0UT的激活電壓。因此，隨著VOUT升高，所述施加于圖2中的開關電路210的激活電壓將比VOUT高5.4V ;因此允許所述開關電路的正確工作。若VOUT為所述開關電路210的輸出且所述激活電壓施加于所述開關電路210的晶體管的柵極，所述晶體管的Ves將保持在5.4V。
[0031]當VOUT為低電平時，提供給所述第三級的所述時鐘信號(在圖3中，clk3b和clk3)為低電平。在這種情況下，所述電荷泵電路的所述第三級325處于短路狀態。所述第三級325中的晶體管內在的體二極管或寄生二極管正向偏置且所述第二級320的輸出短接到電荷泵電路310的輸出上。
[0032]圖4為顯示體晶體管的電荷泵級電路的實施例的高度原理圖。由于所述電荷泵電流消耗小，因此通過所述第三級的體二極管的電壓降并不大。因此，當所述輸出級的時鐘信號為低電平時，所述電荷泵電路的輸出電壓能夠大致為所述第二級的升壓的供給電壓(如，5.4V，或者晶體管內部或結的電壓降5.4V)。
[0033]圖5示出了當VOUT為OV時，三級電荷泵電路的仿真的實施例。下面的波形505為所述第一級的升壓電壓輸出，上面的波形510為所述第二級的升壓電壓輸出，其中，所述供給電壓為1.8V。當所述時鐘信號為OV時，所述第三級的輸出如中間波形515所示。能夠用此種方式控制所述電荷泵輸出直到輸出級變為有效。如圖3所示的實施例，當VOUT大于一個或多個處于輸出級的晶體管的閾值電壓(VIN)時，所述輸出級可能變為有效。
[0034]在一些實施例中，所述電荷泵輸出級325使用一個或多個外部二極管控制所述電荷泵輸出直到所述輸出級有效。圖6所示為電荷泵級的另一個實施例的高度概括圖。所述電荷泵電路級625包括輸入電路節點635和輸出電路節點640.所述電荷泵電路級625可以是所述輸出級且所述激活電壓625可由輸出電路節點處提供。所述電荷泵電路級625還包括二極管645，所述二極管645連接在所述輸入電路節點635和所述輸出電路節點640之間。
[0035]在一些實施例中，圖2中的所述電荷泵電路210只包括一級且該一級電荷泵電路使用所述供給電壓和具有大致等于VOUT的幅度的時鐘信號產生所述激活電壓。若所述供給電壓規定為1.8V，所述產生的激活電壓為1.8V+V0UT。盡管這里描述了一級電荷泵電路和三級電荷泵電路，其他規模的電荷泵電路(如，六級電荷泵電路)或許有用。
[0036]綜上所述，即使所述激活電壓的幅度超過所述集成電路的設備額定電壓，所述電荷泵電路210也保持所述開關電路205處的Ves恒定。這樣隨著所述輸入電壓的增長，保持所述開關電路205的導通電阻大致恒定(如，±10%)。對于產生作為接地的參考的電荷泵電路，所述導通電阻隨著所述開關電壓的增長而增長。
[0037]圖7示出了由接地參考電壓和輸出參考電壓驅動的開關電路的仿真的實施例。圖705示出了 VOUT增長。圖710為用接地參考電壓激活的開關電路實施例的所述導通電阻RON的仿真圖。在該圖中可以看到RON隨著VOUT的增長而增長。圖715示出了用輸出參考電壓激活的開關電路實施例的所述導通電阻以提供恒定的Ves的仿真圖。從該圖中可以看到隨著所述輸出電壓的增長，所述RON大致恒定。
[0038]因此，使用圖2中的(利用所述電荷泵電路201的)所述開關電路205處的恒定Vgs保持所述開關處的適當數量的驅動電壓而與所述激活電壓的幅度無關。當所述開關處的所述電壓增長時，該方法使所述開關電路的能夠工作而不需要耐高壓器件。
[0039]圖8為在高電壓環境中向集成電路器件提供器件激活信號的方法800的流程圖。在方塊805處，在集成電路的晶體管電路上接收輸入電壓且在所述晶體管電路的輸出端提供輸出電壓。[0040]在方塊810處，所述晶體管電路使用所述輸出電壓產生激活電壓。在方塊815處，當所述產生的激活電壓的幅度小于所述集成電路的器件額定電壓且當所述產生的激活電壓的幅度等于或超過所述集成電路的器件額定電壓時，所述晶體管電路的柵-源電壓(Ves)保持在一高于所述輸出電壓的固定或恒定電壓處。
[0041]附加注釋和實施例
[0042]實施例1的主旨(例如，一種裝置)包括自我保護集成電路。所述集成電路包括晶體管電路和電壓發生器電路。所述電壓發生器電路被配置為使用所述晶體管電路的輸出端的輸出電壓產生所述晶體管電路的激活電壓，且當所述產生的激活電壓幅度小于所述集成電路的器件額定電壓和當所述產生的激活電壓等于或超過所述集成電路的器件額定電壓時，使所述晶體管電路的柵-源電壓(Ves)保持在高于所述輸出電壓的一固定或恒定電壓處。
[0043]在實施例2中，實施例1的主旨可選地包括電壓發生器電路，所述電壓發生器電路被配置為產生以一電壓容限對所述輸出電壓進行跟隨的激活電壓，所述電壓容限小于所述集成電路的器件額定電壓。
[0044]在實施例3中，實施例1和2中的一個或其任意結合的主旨可選地包括晶體管電路，所述晶體管電路包括開關電路，且所述Ves可選地施加于晶體管的至少一個柵極區。
[0045]在實施例4中，實施例1-3中的一個或其任意結合的主旨可選地包括晶體管電路，所述晶體管電路包括開關電路，所述開關電路能夠可選地包括串聯在所述輸入端和所述輸出端之間的兩個NMOS型晶體管。
[0046]在實施例5中，實施例1-4中的任一個或其結合的主旨可選地包括電壓發生器電路，所述電壓發生器電路包括電荷泵電路，所述電荷泵電路被配置為使用所述時鐘信號產生所述激活電壓，所述時鐘信號具有與所述輸出電壓大致相同的幅度。
[0047]在實施例6中，實施例5的主旨可選地包括電荷泵電路,所述電荷泵電路包括所述電荷泵電路的輸出端處的保持電容器，所述輸出電壓參考于所述保持電容器。
[0048]在實施例7中，實施例5和6的一個或任意結合的主旨可選地包括多個電荷泵電路級，所述多個電荷泵電路級包括輸出級，其中，所述電荷泵電路的所述輸出級被配置為使用所述時鐘信號產生所述激活電壓，所述時鐘信號具有與所述輸出電壓大致相同的幅度。
[0049]在實施例8中，實施例5-7中的一個或任意結合的主旨可選地包括位于所述輸出級之前的電荷泵級，所述電荷泵級可選地被配置為提供從所述集成電路的供給電壓升壓的電壓，且當所述輸出電壓的所述時鐘信號為低電平時，所述輸出電壓與所述升壓的供給電壓大致相同。
[0050]在實施例9中，實施例5-8中的一個或任意結合的主旨可選地包括電荷泵電路，所述電荷泵電路包括輸入電路節點，輸出電路節點，和連接在所述輸入節點和所述輸出節點之間的二極管。在所述輸出電路節點處可選地提供所述激活電壓。
[0051]實施例10包括主題(例如，一種系統)，或者可選地結合實施例1-7中的一個或任意結合以包括主題，所述主題包括電池充電電路和集成電路。所述集成電路包括電連接到所述電池充電電路上的輸入端，具有輸出晶體管的晶體管電路和電壓發生器電路。所述電壓發生器電路被配置為使用所述晶體管電路的輸出端的輸出電壓產生所述晶體管電路的激活電壓，且當所述產生的激活電壓幅度小于所述集成電路的器件額定電壓和當所述產生的激活電壓幅度等于或超過所述集成電路的器件額定電壓時，使所述晶體管電路的柵-源電壓(Ves)保持在高于所述輸出電壓的一固定或恒定電壓處。
[0052]在實施例11中，實施例10中的主旨可選地包括晶體管電路,所述晶體管電路包括設置于電路通路的開關電路，所述電路通路被設置為從所述電池充電電路向外圍設備提供電路功率。
[0053]在實施例12中，實施例10和11中的一個或任意結合的主旨可選地包括晶體管電路，所述晶體管電路包括開關電路，所述開關電路包括串聯在所述輸入端和所述輸出端之間的晶體管之間的兩個NMOS型晶體管，且其中，所述Ves施加于所述NMOS型晶體管的柵極區。
[0054]在實施例13中，實施例10-12的一個或任意結合的主旨可選地包括電壓發生器電路，所述電壓發生器電路包括電荷泵電路，所述電荷泵電路被配置為用時鐘信號產生所述激活電壓，所述時鐘信號具有與所述輸出電壓大致相同的幅度。
[0055]在實施例14中，實施例13的主旨可選地包括電荷泵電路，所述電荷泵電路包括在所述電荷泵電路輸出端的保持電容器，所述輸出電壓參考與所述保持電容器。
[0056]在實施例15中，實施例1-14的一個或任意結合的主旨可選地包括一系統，所述系統包含在移動電話的電源中。
[0057]實施例16包括一主旨(如一種方法，執行的手段，或者包括指令的機器可讀介質，當被所述機器執行指令時，使得所述機器執行動作)，或者可選地結合實施例1-10的一個或任意結合的主旨，包括接收集成電路的晶體管電路的輸入電壓且提供輸出電壓，使用所述輸出電壓產生所述晶體管的激活電壓且當所述產生的激活電壓幅度小于所述集成電路的器件額定電壓和當所述產生的激活電壓幅度等于或超過所述集成電路的器件額定電壓時，使所述晶體管電路的柵-源電壓(Ves)保持在高于所述輸出電壓的一固定或恒定電壓處。
[0058]在實施例17中，實施例16的主旨可選地包括在所述集成電路的開關電路的輸入端處接收所述輸入電壓。
[0059]在實施例18中，實施例17的主旨可選地包括隨著所述輸入電壓的增長，使所述開關電路的導通電阻保持大體上恒定。
[0060]在實施例19中，實施例16-18中的一個或任意結合可選地包括產生所述激活電壓，所述激活電壓以一電壓容限對所述晶體管電路的輸出電壓進行跟隨，所述電壓容限小于所述集成電路的器件額定電壓。
[0061]在實施例20中，實施例10-19的一個或任意結合的主旨可選地包括在所述晶體管電路第一源或漏區接收所述輸入電壓，且所述晶體管電路在所述晶體管電路的第二源或漏區產生輸出電壓。所述電壓容限可選地施加于所述晶體管電路的柵極區與所述晶體管電路的第二源極區或漏極區之間。
[0062]在實施例21中，實施例16-20中的一個或任意結合的主旨可選地包括使用電荷泵電路產生所述激活電壓。所述電荷泵電路可選地使用時鐘信號產生所述激活電壓，所述時鐘信號具有與所述輸出電壓大致相同的幅度。
[0063]在實施例22中，實施例16-21中的一個或任意結合的主旨可選地包括使用電荷泵電路產生所述激活電壓，其中，所述輸出電壓參考于所述電荷泵電路的輸出端的保持電容器[0064]在實施例23中，實施例16-22中的一個或任意結合的主旨可選地包括使用電荷泵電路產生所述激活電壓，所述電荷泵電路具有包含輸出級在內的多個電荷泵級。所述電荷泵電路的所述輸出級可選地包括使用具有與所述輸出電壓大致相同的幅度的時鐘信號來產生所述激活電壓。
[0065]實施例24包括，或可選地為實施例1-23中的任意一個或多個的任意部分或任一部分的結合以包括主旨，所述主旨包括執行實施例1-23的任一個或多個的功能的方法，或者包括指令的機器可讀介質，所述指令當被所述機器執行指令時，使得所述機器執行實施例1-23中的任一個或多個功能。
[0066]以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。
[0067]上述【具體實施方式】包括對附圖的參考，附圖形成【具體實施方式】的一部分。附圖以舉例說明的方式示出了本發明能夠用以實踐的具體實施例。于此，這些實施例也稱為“示例”。本申請所涉及到的所有出版物、專利以及專利文件全部作為本發明的參考內容，盡管它們是分別加以參考的。如果本申請與參考文件之間存在使用差別，則參考文件的使用應視為本申請使用的補充；若二者之間存在不可調和的差異，則以本申請的使用為準。
[0068]在本申請中，與專利文件通常使用的一樣，術語“一”或“某一”表示包括一個或兩個以上，不同于“至少一個”或“一個或更多”的其它例子或用法。在本申請中，除非另外指明，否則使用術語“或”指無排他性的或者是，“A或B”包括:“A但不是B”、“B但不是A”以及“A和B”。在所附·的權利要求中，術語“包含”和“在其中”等同于各個術語“包括”和“其中”的通俗英語而使用。而且，在下述權利要求中，術語“包含”和“包括”是開放性的，即，包括除了權利要求中這樣的術語之后所列出的那些要素以外的要素的系統、裝置、物品或步驟，依然視為落在該項權利要求的范圍之內。而且，在下述權利要求中，術語“第一”、“第二”和“第三”等僅僅用作標識，并非對其對象有數量要求。
[0069]在此，所闡述的方法實施例可以是機器或至少部分實現的計算機。一些實施例可以包括計算機可讀介質或機器可讀介質，這兩種介質由指令編碼，所述指令可被執行以配置電子設備執行以上實施例中的方法。這些方法的實現包括代碼(例如，微碼，匯編語言代碼，高級語言代碼，或類似物)。這樣的代碼可以包括用于執行各種方法的計算機可讀指令。所述代碼可以組成計算機程序產品的各部分。另外，所述代碼可以在執行或其它時間實實在在地保存在一個或更多易失性或非易失性的計算機可讀媒體中。這些計算機可讀媒體可包括(但并不僅限于)，硬盤，可移動磁盤，可移動光盤(例如，高密度光盤和數字視頻光盤)，磁帶，記憶卡或記憶棒，隨機訪問內存(RAM’ s)，只讀內存(ROM’ s)，以及類似的東西。
[0070]以上實施方式旨在解釋說明而非限制。在其它實施例中，以上實施方式的示例(或其一個或多個方面)可以相互結合使用。例如，本領域普通技術人員通過回顧以上實施方式可以使用其他實施例。摘要被提供以符合37C.F.R.§ 1.72(b)，從而使得讀者能夠快速確定技術發明的類型。應當理解的是，該摘要將不用于解釋或限制權利要求的范圍或意義。而且，在以上的【具體實施方式】中，各種特征可組合在一起以簡化本發明。這不應理解為未要求的公開特征對任何權利要求來說是必不可少的。相反，創造性的主題可以以比特定公開實施例的所有特征更少的特征而存在。因而，下述的權利要求以每個權利要求作為單獨實施例的方式并入【具體實施方式】中。本發明的范圍應當參照所附的權利要求以及與這些權利要求的所屬相當的整個范圍來確定。
【權利要求】
1.一種自我保護型集成電路(IC)包括: 晶體管電路；以及 電壓發生器電路，被配置為: 使用所述晶體管電路的輸出端處的輸出電壓產生所述晶體管電路的激活電壓；以及當所產生的激活電壓的幅度小于所述集成電路的器件額定電壓和當所產生的激活電壓的幅度等于或超過所述集成電路的器件額定電壓時，使所述晶體管電路的柵-源電壓(Vgs)保持在一高于所述輸出電壓的大體恒定的電壓處。
2.根據權利要求1所述的集成電路，其中，所述電壓發生器電路被配置為產生以一電壓容限對所述輸出電壓進行跟隨的激活電壓，所述電壓容限小于所述集成電路的器件額定電壓。
3.根據權利要求1或2所述的集成電路，其中，所述晶體管電路包括開關電路，且所述Vgs施加于晶體管的至少一個柵極區。
4.根據權利要求3所述的集成電路，其中，所述開關電路包括串聯在所述輸入端和所述輸出端之間的兩個NMOS型晶體管。
5.根據權利要求1所述的集成電路，其中，所述電壓發生器電路包括電荷泵電路，所述電荷泵電路被配置為使用時鐘信號產生所述激活電壓，所述時鐘信號具有與所述輸出電壓大致相同的幅度。
6.根據權利要求5所述的集成電路，其中，所述電荷泵電路包括在所述電荷泵電路的輸出端處的保持電容器，所述輸出電壓參考于所述保持電容器。
7.根據權利要求 5所述的集成電路，其中，所述電荷泵電路包括多個電荷泵電路級，所述多個電荷泵電路級包括輸出級，其中，所述電荷泵電路的所述輸出級被配置為使用所述時鐘信號產生所述激活電壓，所述時鐘信號具有與所述輸出電壓大致相同的幅度。
8.根據權利要求7所述的集成電路，其中，一位于所述輸出級之前的電荷泵級被配置為提供從所述集成電路的供給電壓開始升壓的電壓，當所述輸出級的所述時鐘信號為低電平時，所述輸出電壓與所述升壓的供給電壓大致相同。
9.根據權利要求5-8中的任一項所述的集成電路，其中，所述電荷泵電路包括: 輸入電路節點和輸出電路節點，其中，在所述輸出電路節點處提供所述激活電壓；以及 連接在所述輸入電路節點和所述輸出電路節點之間的二極管。
10.一種電源系統,包括: 電池充電電路；以及 集成電路，包括: 電連接到所述電池充電電路上的輸入端； 具有輸出晶體管的晶體管電路；以及 電壓發生器電路，被配置為: 使用所述晶體管電路的輸出端處的輸出電壓產生所述晶體管電路的激活電壓；以及當所產生的激活電壓的幅度小于所述集成電路的器件額定電壓和當所產生的激活電壓的幅度等于或超過所述集成電路的器件額定電壓時，使所述晶體管電路的柵-源電壓(Vgs)保持在一高于所述輸出電壓的大體恒定的電壓處。
11.根據權利要求10所述的系統，其中，所述晶體管電路包括配置于電路通路中的開關電路，所述電路通路被配置為從所述電池充電電路向外圍設備提供電功率。
12.根據權利要求11所述的系統，其中，所述開關電路包括串聯在所述輸入端和所述輸出端之間的兩個NMOS型晶體管，且其中，所述Ves施加于所述NMOS型晶體管的柵極區。
13.根據權利要求10所述的系統，其中，所述電壓發生器電路包括電荷泵電路，所述電荷泵電路被配置為使用時鐘信號產生所述激活電壓，所述時鐘信號具有與所述輸出電壓大致相同的幅度。
14.根據權利要求13所述的系統，其中，所述電荷泵電路包括在所述電荷泵電路的輸出端的保持電容器，所述輸出電壓參考于所述保持電容器。
15.根據權利要求10-14中的任一項所述的系統，其中，所述系統包含在移動電話的電源中。
16.一種操作集成電路的方法，所述方法包括: 在集成電路的晶體管電路處接收一輸入電壓并提供一輸出電壓； 使用所述輸出電壓產生所述晶體管電路的激活電壓；以及 當所產生的激活電壓的幅度小于所述集成電路的器件額定電壓和當所產生的激活電壓的幅度等于或超過所述集成電路的器件額定電壓時，使所述晶體管電路的柵-源電壓(Vgs)保持在一高于所述輸出電壓的大體恒定的電壓處。
17.根據權利要求16所述的方法，其中，在晶體管電路處接收輸入電壓包括:在所述集成電路的開關電路的輸入端處接收所述輸入電壓。
18.根據權利要求17所述的方法，包括:使所述開關電路的導通電阻在所述輸入電壓增長時保持大體上恒定。
19.根據權利要求16-18中任一項所述的方法，其中，產生所述激活電壓包括:產生以一電壓容限對所述晶體管電路的輸出電壓進行跟隨的激活電壓，所述電壓容限小于所述集成電路的器件額定電壓。
20.根據權利要求19所述的方法，其中，在晶體管電路處接收輸入電壓包括:在所述晶體管電路的第一源或漏區接收所述輸入電壓； 其中，提供輸出電壓包括:在所述晶體管電路的第二源或漏區產生所述輸出電壓；并且 其中，所述電壓容限施加于所述晶體管電路的柵極區和所述晶體管電路的第二源或漏區之間。
21.根據權利要求16所述的方法，其中，產生激活電壓包括使用電荷泵電路產生所述激活電壓，其中，所述電荷泵電路使用時鐘信號產生所述激活電壓，所述時鐘信號具有與所述輸出電壓大致相同的幅度。
22.根據權利要求21所述的方法，其中，產生激活電壓包括:使用電荷泵電路產生所述激活電壓，其中，所述輸出電壓參考于所述電荷泵電路的輸出端處的保持電容器。
23.根據權利要求21或22所述的方法，其中，產生激活電壓包括:使用電荷泵電路產生所述激活電壓，其中，所述電荷泵電路具有包括輸出級在內的多個電荷泵級，并且 其中，所述電荷泵電路的輸出級使用具有與所述輸出電壓大致相等的幅度的時鐘信號來產生所述激活電壓。
【文檔編號】H02M3/07GK103427630SQ201310199205
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年5月24日 優先權日:2012年5月25日
【發明者】N·加涅, 約尼·米卡·卡勒沃·沃里寧 申請人:快捷半導體(蘇州)有限公司, 快捷半導體公司