[实用新型]一种低压差线性稳压器的ESD保护系统

说明书

本实用新型涉及一种低压差线性稳压器的ESD保护系统，包括低压差线性稳压器LDO、I/O ESD保护模块、VIN ESD保护模块和VOUT ESD保护模块，所述VOUT ESD保护模块还包括储能元件C_P，储能元件C_P用于在输出电源VOUT电压升高且GND为零时，快速打开NMOS管N1，电流通过NMOS管N1到达GND。本实用新型解决了现有的低压差线性稳压器LDO的ESD保护系统，在电源VOUT电压升高或电源VIN电压升高时，存在泄放缓慢，导致元器件烧坏的技术问题，本实用新型所提供的ESD保护系统在电源电压升高时能够迅速泄放，放置元器件烧坏。

技术领域

本实用新型属于集成电路领域，具体涉及低压差线性稳压器的ESD保护系统。

背景技术

移动电话、笔记本电脑和音乐播放器等高级消费电子设备由电池供电以获得便携性。为了使每个电子设备的功能更强大，采用了越来越复杂的且高度集成的片上系统设计。对于这些片上系统，通过各种类型的功率转换器实现的快速响应、高效且低成本的电源管理以获得竞争优势是至关重要的。低压差线性稳压器(LDO)是一种通用的功率转换器，具有低噪声、低成本和快速响应的优点，广泛应用于片上系统的电源管理上。传统的低压差线性稳压器(LDO)电路如图1所示，包括LDO控制模块、输入电源VIN、输出电源VOUT、PMOS管P0。其中输入电源VIN的工作阈值为2.5-6.5V；输出电源VOUT，工作阈值为0.9-5.5V；控制信号EN/NR为LDO的控制信号，工作阈值为0-6.5V；P0为LDO大尺寸输出PMOS管，LDO控制模块为LDO内部逻辑和控制模块。

静电保护对于集成电路的保护是一个重要的问题。由于静电电荷具有相对较高的电压(可能为几千伏)，所以需要ESD保护系统来保护半导体器件及模块免受静电电荷的损害。

低压差线性稳压器LDO的ESD保护系统如图2所示，包括低压差线性稳压器LDO、I/OESD保护模块、VIN ESD保护模块和VOUT ESD保护模块。其中I/O ESD保护模块为输入控制信号EN和NR的ESD保护模块，包括二极管(D1-D4)；VIN ESD保护模块为输入电源VIN的ESD保护模块，包括NMOS管N2和电阻R2；VOUT ESD保护模块为输出电源VOUT的ESD保护模块，包括NMOS管N1、电阻R1和二极管D5。控制信号EN通过D1连到VIN，通过D3连到GND；控制信号NR通过D2连到VIN，通过D4连到GND；输入电源VIN通过大尺寸NMOS管N2连接到GND，N2的栅极通过R2连到GND。R2的电阻值在1K欧姆-10K欧姆。输入电源VOUT通过大尺寸NMOS管N1连接到GND，N1的栅极通过R1连到GND。同时还通过D5连到VIN。R1的电阻值在1K欧姆-10K欧姆。

在使用过程中，现有的这种LDO的ESD保护系统存在有两个缺点：

1)VOUT+/GND-(GND＝0V，VIN加正向ESD脉冲)的泄放通路慢，导致内部电路损坏，具体见图3。N1的触发电压高达10V。VOUT升高，通过N1泄放，但由于N1开启电压高，泄放过程慢，会引起内部元器件烧坏。

2)在VIN+/VOUT-(VOUT＝0V，VIN加正向ESD脉冲)的ESD模式下，ESD泄放通路很差，如图4所示。ESD电流从VIN首先经过N2到达VSS，再经过N1才到达VOUT。VIN升高，P0处于关闭状态，电流通过N2和N1泄放，经过两个NMOS，泄放过程缓慢，会引起内部元器件烧坏。

发明内容

为了解决现有的低压差线性稳压器LDO的ESD保护系统，在电源VOUT电压升高或电源VIN电压升高时，存在泄放缓慢，导致元器件烧坏的技术问题，本实用新型提供一种低压差线性稳压器的ESD保护系统，该系统在电源电压升高时能够迅速泄放，放置元器件烧坏。

本实用新型的技术解决方案为：