CN101047379A - 输入输出端口电路 - Google Patents

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Abstract

本发明为连接于外部电路与内部电路间的输入输出端口电路。本发明的输入输出端口电路包含有：静电放电防护装置，连接于外部电路以及内部电路间，接收驱动电压源，用以形成电流路径将外部静电导引至该驱动电压源；以及受控单向导通电路，连接于外部电路以及静电放电防护装置间，接收驱动电压源的偏压，用以形成单向电流路径，使得外部电路产生的外部电流经由单向电流路径流至该驱动电压源。

Description

输入输出端口电路
技术领域
本发明为一种输入输出端口电路，尤指一种具有阻却外部漏电流功能的输入输出端口电路。
背景技术
芯片主要是通过设置于该芯片内的输入输出端口电路来输出芯片所产生的信号以及接收由外部电路输入至芯片的信号。然而在某些情况下，芯片外部电路所产生的静电放电(Electrostatic Discharge，ESD)会经由输入输出端口电路流入至该芯片，而造成该芯片形成永久性的破坏，进而影响芯片的功能，最终使得芯片无法正常工作。
请参阅图1，其为已知具有静电防护装置的输入输出端口电路的电路示例图。该输入输出端口电路10，设置于芯片12上并电性连接至外部电路14与驱动电压源VPP。而输入输出端口电路10属于开漏极输入输出端口电路(open drian I/O port)，其包含有下拉电路16以及具静电放电防护功能的P型晶体管Mp，其中P型晶体管Mp的源极、栅极与基极分别电性连接至驱动电压源VPP，此外P型晶体管Mp的漏极电性连接至下拉电路16、内部电路11与外部电路14。
如图1所示，P型晶体管Mp可使得外部电路14与驱动电压源VPP间形成电流路径(Current Path)。当外部电路14产生外部静电时，外部静电能通过电流路径而被导引至驱动电压源VPP，而不致于伤害芯片12。因此，为了避免P型晶体管Mp本身或是驱动电压源VPP影响芯片12原有的功能，P型晶体管Mp必需一直保持在关闭状态(OFF)。
如图1所示，由于P型晶体管Mp的源极和栅极共同电性连接至驱动电压源VPP，因此不论驱动电压源VPP为高电平或是低电平，P型晶体管Mp永远处于关闭状态(OFF)，因此P型晶体管Mp本身或是驱动电压源VPP并不会影响芯片12原本的功能。
然而，由于P型晶体管Mp的漏极与基极为P-N接面，因此会形成寄生二极管。在某些特殊情况下，例如当芯片12处于断电模式(Power-Down Mode)(亦即当驱动电压源VPP为低电平)，而外部电路14却处于工作模式(Power Mode)时，外部电路14的电压电平将高过驱动电压源VPP的电压电平，此时外部电路14所产生的外部电流可能经由P型晶体管Mp的漏极与基极所形成的寄生二极管而流至驱动电压源VPP，进而产生漏电流(Leakage Current)现象。
为了解决已知具有静电防护装置的输入输出端口电路，当输入输出端口电路所置于的芯片处于断电模式(Power-Down Mode)而芯片外部电路处于工作模式(Power Mode)时，芯片外部电路所产生的外部电流可能经由静电防护装置而流至驱动电压源VPP，进而产生漏电流(Leakage Current)现象，是本发明发展的主要目的。
发明内容
本发明提供一种输入输出端口电路，使得芯片处于断电模式(Power-DownMode)而芯片外部电路处于工作模式(Power Mode)时造成的漏电流(LeakageCurrent)现象获得解决。
本发明的输入输出端口电路连接于外部电路与内部电路间，包含有：静电放电防护装置，连接于外部电路以及内部电路间，接收驱动电压源，用以形成电流路径将外部静电导引至该驱动电压源；以及受控单向导通电路，连接于外部电路以及静电放电防护装置间，接收驱动电压源的偏压，用以形成单向电流路径，使得外部电路产生的外部电流经由单向电流路径流至该驱动电压源。
本发明另外提出一种输入输出电路操作方法，应用于连接于内部电路以及外部电路的输入输出电路中，其中输入输出电路接收驱动电压源的偏压。本发明的输入输出电路操作方法包含有：于外部电路以及驱动电压源间形成单向电流路径，使得外部电路产生的外部电流经由单向电流路径流至驱动电压源。
附图说明
本发明得通过下列图式及说明，俾得更深入的了解：
图1为已知具有静电防护装置的输入输出端口电路的电路示例图。
图2为本发明的输入输出端口电路的功能方块示意图。
图3为本发明的输入输出端口电路的电路示例图。
本发明图式中所包含的各元件列示如下：
输入输出端口电路  10、20、40          芯片  12、22、42
下拉电路  16、36、46                  内部电路  11、21、41
外部电路  14、24、44                  静电放电防护装置  26
受控单向导通电路  28                  受控开关  32
单向导通元件  34                      P型晶体管  Mp、Mp1、Mp2
二极管  D1                            驱动电压源  VPP
接地电压源  GND
具体实施方式
请参阅图2，其为本发明的输入输出端口电路20的功能方块示意图。
如图2所示，本发明的输入输出端口电路20为开漏极输入输出端口电路(open drian I/O port)，设置于芯片22上并经由输出点Nout连接至芯片外部的外部电路24与芯片内部的内部电路21。本发明的输入输出端口电路20偏压于驱动电压源VPP以及接地电压源GND间，包含有下拉电路36以及静电放电防护装置26。其中静电放电防护装置26经由输出点Nout连接至下拉电路36。此外，本发明的输入输出端口电路20还包含受控单向导通电路28，连接于外部电路24以及静电放电防护装置26。其中受控单向导通电路28包含有：受控开关32以及单向导通元件34。
在本发明中，假设芯片22为正常工作模式，则受控开关32关闭，单向导通元件34不作用。假设芯片22为断电模式，亦即假设该驱动电压源VPP为低电平(例如：接地)，而外部电路24为工作模式时，本发明的受控开关32开启，使得单向导通元件34在驱动电压源VPP与外部电路24间产生单向电流路径，用以将外部电路24所产生的外部电流经由单向电流路径而流至驱动电压源VPP(此时驱动电压源为低电平)。如此可使得外部电流不会经由静电放电防护装置26内部的寄生二极管而流入驱动电压源VPP，进而防止了产生漏电流(Leakage Current)的现象。
请参阅图3，其为本发明输入输出端口电路40的电路示例图。本发明的输入输出端口电路40设置于芯片42内并经由输出点Nout连接于芯片内部电路41与芯片外部电路44间。本发明的输入输出端口电路40包含有：第一P型晶体管Mp1、第二P型晶体管Mp2、二极管D1以及下拉电路46。其中二极管D1即为本发明图2所示的单向导通元件34；第一P型晶体管Mp1即为本发明图2所示的静电放电防护装置26；第二P型晶体管Mp2即为本发明图2所示的受控开关32。
如图3所示，当芯片42为工作模式，亦即该驱动电压源VPP为高电平时，第二P型晶体管Mp2关闭(OFF)，而第一P型晶体管Mp1亦为关闭(OFF)。当芯片42处于断电模式，亦即该驱动电压源VPP为低电平(例如：接地)时，此时第二P型晶体管Mp2开启(ON)，第一P型晶体管Mp1的栅极的电压电平相等于外部电路44的电压电平，所以第一P型晶体管Mp1关闭(OFF)，此外，二极管D1为顺偏，因此在驱动电压源VPP与外部电路44间会形成一个单向电流路径，使得外部电流可经由此单向电流路径流至驱动电压源VPP。
由以上述可知，不论芯片42是在工作模式会是断电模式，第一P型晶体管Mp1永远为关闭的状态，因此本发明的受控单向导通电路28并不会对该静电放电防护装置26产生任何影响。亦即不论驱动电压源VPP的电压电平为何，受控单向导通电路28皆不会改变该静电放电防护装置26所处的工作状态。
此外，当芯片42为断电模式而外部电路44为工作模式的特殊情况时，亦即当驱动电压源VPP为低电平而外部电路44的电压高于低电平时，可使得第二P型晶体管Mp2开启(ON)，并在驱动电压源VPP与外部电路44间产生单向电流路径，使得外部电流可从外部电路44流至驱动电压源VPP，进而防止了产生漏电流(Leakage Current)的现象。
综上所述，通过本发明的输入输出端口电路，使得已知的输入输出端口电路在芯片处于断电模式(Power-Down Mode)且该芯片外部电路处于工作模式(Power Mode)时，芯片外部电路所产生的外部电流可能经由静电防护装置而流至驱动电压源VPP，进而产生漏电流(Leakage Current)现象将可获得解决。本发明得由本领域技术人员任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利要求范围所欲保护者。

Claims (10)

1.一种输入输出端口电路，连接于外部电路与内部电路间，而该输入输出端口电路包含：
静电放电防护装置，连接于该外部电路以及该内部电路间，接收驱动电压源，用以形成电流路径将外部静电导引至该驱动电压源；以及
受控单向导通电路，连接于该外部电路以及该静电放电防护装置，接收该驱动电压源的偏压，用以形成单向电流路径，使得该外部电路产生的外部电流经由该单向电流路径流至该驱动电压源。
2.根据权利要求1所述的输入输出端口电路，其中还包含下拉电路连接于该内部电路，该外部电路以及该静电放电防护装置间。
3.根据权利要求1所述的输入输出端口电路，其中该受控单向导通电路包含：
受控开关，接受该驱动电压源的控制；以及
单向导通元件，连接至该受控开关，用以形成该单向电流路径；
其中当该驱动电压源的电压电平为低电平，而该外部电路的电压电平高于低电平时，该受控开关开启使得该外部电路产生的该外部电流经由该单向电流路径流至该驱动电压源。
4.根据权利要求3所述的输入输出端口电路，其中当该驱动电压源的电压电平与该外部电路的电压电平皆为高电平时，该受控开关关闭。
5.根据权利要求3所述的输入输出端口电路，其中该单向导通元件为二极管，该受控开关为P型晶体管。
6.根据权利要求1所述的输入输出端口电路，其中该静电放电防护装置为P型晶体管。
7.根据权利要求1所述的输入输出端口电路，其中该单向电流路径位于该外部电路以及该驱动电压源间。
8.根据权利要求1所述的输入输出端口电路，其中该输入输出端口电路为开漏极输入输出端口电路。
9.一种输入输出电路操作方法，应用于连接于内部电路以及外部电路的输入输出电路中，该输入输出电路接收驱动电压源的偏压，该方法包含有：
于该外部电路以及该驱动电压源间形成单向电流路径，使得该外部电路产生的外部电流经由该单向电流路径流至该驱动电压源。
10.根据权利要求9所述的输入输出电路操作方法，其中当该驱动电压源的电压电平为低电平，而该外部电路的电压电平高于低电平时，形成该单向电流路径，使得该外部电路产生的该外部电流经由该单向电流路径流至该驱动电压源。
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