專利名稱：互補金氧半導體電路器件在鎖定狀態(tài)的自動檢測和重設其電力的制作方法
技術(shù)領域：
本揭示內(nèi)容涉及CMOS電路器件的鎖定狀態(tài)的檢測和其重設，且更特定來說，涉及 CMOS電路器件在鎖定狀態(tài)的自動檢測和重設其電力。
背景技術(shù)：
互補金氧半導體(CMOS)電路廣泛用于數(shù)字集成電路器件中，例如，數(shù)字處理器 和其類似物。然而，CMOS電路易受由于多種原因的鎖定狀態(tài)的影響，所述原因例如電 快速瞬變(EFT)、靜電放電(ESD)和其類似物；過電壓情況、電離輻射(例如航空航 天和軍事用途)等。當鎖定狀態(tài)出現(xiàn)在CMOS電路中時，可能存在汲取的不正常高的電 流，其可能損害或破壞CMOS電路且也可能損害或破壞向CMOS電路供電的電壓調(diào)節(jié)器。 CMOS電路的鎖定狀態(tài)可致使電路不工作。校正CMOS電路的鎖定狀態(tài)的方法是對其循 環(huán)供電，例如，斷開隨后返回接通。

發(fā)明內(nèi)容
存在對于較穩(wěn)固CMOS電路器件的需要，所述較穩(wěn)固CMOS電路器件可抵抗或防止 遭受多種鎖定狀態(tài)導致事件，使得(例如，但不限于)單獨事件干擾(SEU)和/或單獨 事件鎖定(SEL)的出現(xiàn)是可恢復的。如果與對CMOS電路器件供電的電壓調(diào)節(jié)器關(guān)聯(lián) 的監(jiān)控和保護電路可足夠精確地感測過電流電平用以判定故障是否出現(xiàn)，例如鎖定狀態(tài)、 損壞或短路晶體管等等，那么當意外過電流可能出現(xiàn)(例如，CMOS電路鎖定狀態(tài))時， 此監(jiān)控和保護電路可自動產(chǎn)生故障警報信號和/或?qū)MOS電路器件循環(huán)供電。監(jiān)控和保 護電路可與電壓調(diào)節(jié)器(例如，低漏失(LDO)電壓調(diào)節(jié)器)集成。監(jiān)控和保護電路可 與CMOS電路器件(例如，數(shù)字處理器)集成。監(jiān)控和保護電路可為獨立器件。
CMOS電路器件工作電流需求(負載)可在其正常操作期間大大改變，且指示預期 電流需求(例如，CMOS電路器件電力負載)或"狀態(tài)信息"對于CMOS電路器件將為 有用的。此狀態(tài)信息可指示何時改變電流限制，和/或何時對電流監(jiān)控進行停用或啟用是 適當?shù)?。當監(jiān)控CMOS電路器件的適當操作時，來自CMOS電路器件的狀態(tài)信息也可用 作監(jiān)視計時器功能的核心。
舉例而言，如果保護電路檢測到相對于獲得自狀態(tài)信息的預期工作電流的過多電流(例如，CMOS鎖定情況)，那么可起始電力再循環(huán)。如果監(jiān)視計時器功能未能在一確定 時間內(nèi)響應(例如，CMOS電路器件未操作)，那么可產(chǎn)生系統(tǒng)重設。監(jiān)控和保護電路也 可用作固態(tài)斷路器，其可具有至少一個電流跳脫值，且所述至少一個電流跳脫值可在 CMOS電路器件的操作期間或在系統(tǒng)制造和/或啟動期間經(jīng)編程。
根據(jù)本揭示內(nèi)容的一特定實施例，用于監(jiān)控和保護CMOS電路器件的設備可包含 電流測量電路，其具有測量電流輸出；比較器，其具有耦合到電流測量電路的測量電流 輸出的第一輸入；電流跳脫設定點電路，其具有耦合到比較器的第二輸入的電流跳脫設 定點輸出；以及電源開關(guān)，其由比較器的輸出控制，其中所述比較器比較來自電流測量 電路的測量電流與電流跳脫設定點，借此，當測量電流大于電流跳脫設定點時，電源開 關(guān)斷開，且當測量電流小于或等于電流跳脫設定點時，電源開關(guān)接通。電流跳脫設定點 可為可編程的。電源開關(guān)可適合于用于對CMOS電路器件供電，且電源開關(guān)在返回接通 之前持續(xù)斷開一確定時間。所述確定時間對于CMOS電路器件可為足夠長，以在電力向 該處重新施加之前解鎖?？稍黾右槐O(jiān)視計時器來控制電源開關(guān)，其中如果重設信號在一 確定時間內(nèi)未由監(jiān)視計時器接收到，那么監(jiān)視計時器將斷開電源開關(guān)。電流測量電路、 比較器和電源開關(guān)可在一半導體集成電路電路小片上制造。半導體集成電路電路小片可 封閉于一集成電路封裝中。電流測量電路、比較器、電源開關(guān)和監(jiān)視計時器可在一半導 體集成電路電路小片上制造。半導體集成電路電路小片可封閉于一集成電路封裝中。電 壓調(diào)節(jié)器可耦合到電流測量電路和電源開關(guān)。電壓調(diào)節(jié)器可為低漏失(LDO)電壓調(diào)節(jié) 器。電流測量電路、比較器、電源開關(guān)和電壓調(diào)節(jié)器可在一半導體集成電路電路小片上 制造。電流測量電路、比較器、電源開關(guān)、監(jiān)視計時器和電壓調(diào)節(jié)器可在一半導體集成 電路電路小片上制造。
根據(jù)本揭示內(nèi)容的另一特定實施例， 一數(shù)字系統(tǒng)具有CMOS電路器件鎖定狀態(tài)的自 動檢測和電力的重設以解鎖CMOS電路器件，所述系統(tǒng)可包含電流監(jiān)控和保護電路； CMOS電路器件，其耦合到所述電流監(jiān)控和保護電路且從所述電流監(jiān)控和保護電路供電， 其中數(shù)字器件將電流跳脫點值供應至電流監(jiān)控和保護電路，使得當由CMOS電路器件汲 取的電流大于電流跳脫點值時，電力從CMOS電路器件移除。電流監(jiān)控和保護電路可包 含電流測量電路，其具有測量電流輸出；比較器，其具有耦合到電流測量電路的測量 電流輸出的第一輸入；電流跳脫設定點電路，其具有耦合到比較器的第二輸入的電流跳 脫設定點輸出，其中所述電流跳脫設定點輸出由來自CMOS電路器件的電流跳脫點值來 控制；以及電源開關(guān)，其由比較器的輸出來控制，所述電源開關(guān)對CMOS電路器件供電，其中比較器比較來自電流測量電路的測量電流與電流跳脫設定點輸出，借此，當測量電 流大于電流跳脫設定點輸出時，電源開關(guān)斷開，且當測量電流小于或等于電流跳脫設定 點輸出時，電源開關(guān)接通。電流監(jiān)控和保護電路可從一電壓調(diào)節(jié)器接收電力。電壓調(diào)節(jié) 器可為低漏失(LDO)電壓調(diào)節(jié)器。監(jiān)視計時器可控制電源開關(guān)，其中如果來自CMOS 電路器件的重設信號在一確定時間內(nèi)未由監(jiān)視計時器接收到，那么監(jiān)視計時器將斷開電 源開關(guān)。電源開關(guān)可對于CMOS電路器件持續(xù)斷開足夠長時間以在電力向該處重新施加 之前解鎖。電流監(jiān)控和保護電路以及CMOS電路器件可在一半導體集成電路電路小片上 制造。所述半導體集成電路電路小片可封閉于一集成電路封裝中。電流監(jiān)控和保護電路、 CMOS電路器件和電壓調(diào)節(jié)器在一半導體集成電路電路小片上制造。所述半導體集成電 路電路小片可封閉于一集成電路封裝中。
根據(jù)本揭示內(nèi)容的又一特定實施例， 一種自動檢測CMOS電路器件鎖定狀態(tài)和重設 電力以解鎖CMOS電路器件的方法，所述方法可包含監(jiān)控由CMOS電路器件汲取的電 流；以及比較由CMOS電路器件汲取的電流與一電流跳脫點，其中如果由CMOS電路器 件汲取的電流大于電流跳脫點，那么將電力從CMOS電路器件斷開一確定時間。所述方 法可進一步包含對電流跳脫點進行編程的步驟。所述對電流跳脫點進行編程的步驟可由 CMOS電路器件來完成。所述方法可進一步包含以下步驟重設一監(jiān)視計時器；以及如 果所述監(jiān)控計監(jiān)控器未經(jīng)重設，那么將電力從CMOS電路器件斷開確定時間。所述確定 時間對于CMOS電路器件可為足夠長，以在電力向該處重新施加之前解鎖。


通過參考結(jié)合附圖作出的以下描述內(nèi)容，可獲得對本發(fā)明的更完整的理解，附圖中-圖1說明根據(jù)本揭示內(nèi)容的特定實施例的監(jiān)控和保護電路、電壓調(diào)節(jié)器以及數(shù)字處 理器的示意性框圖。
雖然本揭示內(nèi)容容許有各種修改和替代形式，但其特定示范性實施例已展示于圖式 中且在本文中詳細描述。然而，應了解，本文中對特定示范性實施例的描述并不希望將 本揭示內(nèi)容限制為本文中所揭示的特定形式，而是正相反，本揭示內(nèi)容希望涵蓋由隨附 權(quán)利要求書所界定的所有修改和均等物。
具體實施例方式
現(xiàn)參看圖式，其示意性地說明特定實施例的細節(jié)。圖式中的相同元件將由相同數(shù)字 表示，且類似元件將由具有不同小寫字母后綴的相同數(shù)字來表示。
參看圖1，其描繪根據(jù)本揭示內(nèi)容的特定實施例的監(jiān)控和保護電路、電壓調(diào)節(jié)器以及數(shù)字處理器的示意性框圖。監(jiān)控和保護電路(通常由數(shù)字104表示)可包含電流測量 電路108、電流跳脫設定點電路110、比較器112和電源開關(guān)114。視需要，監(jiān)視計時器 116還可控制電源開關(guān)114。
電壓調(diào)節(jié)器106 (例如，低漏失電壓(LDO)調(diào)節(jié)器)可供應所要電壓到監(jiān)控和保 護電路104。電源150可供應電壓和電流到調(diào)節(jié)器106。調(diào)節(jié)器106可與監(jiān)控和保護電路 104制造在一集成電路襯底上，所述集成電路襯底通常由數(shù)字102來表示。
數(shù)字處理器118 (例如，微型計算機、微控制器、數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集 成電路(ASIC)、可編程邏輯陣列(PLA)和其類似物)可從監(jiān)控和保護電路104 (例如， 電源開關(guān)114的負載側(cè))接收電力(例如，電壓和電流)。數(shù)字處理器118可具有指示預 期電流汲取的輸出132，使得電流跳脫設定點電路IIO可將電流跳脫點130施加到比較器 112的輸入。數(shù)字處理器118也可具有可用于重設監(jiān)視計時器116的輸出134。輸出132 也可用于重設監(jiān)視計時器116，使得可去除輸出134。監(jiān)控和保護電路104可與數(shù)字處理 器118制造在單一集成電路襯底上，所述單一集成電路襯底通常由數(shù)字103表示。預期 且就本揭示內(nèi)容的范圍來說，監(jiān)控和保護電路104、調(diào)節(jié)器106和/或數(shù)字處理器118可 制造在封裝于一集成電路封裝(未圖示)中的至少一個集成電路襯底上。
每當來自電流測量電路108的測量電流128超過電流跳脫點130，比較器112就使用 控制線136斷開電源開關(guān)114,因而從數(shù)字處理器118移除電力(電壓)。如果數(shù)字處理 器118 CMOS電路是在鎖定狀態(tài)中，那么移除和重接電力可允許數(shù)字處理器118的CMOS 電路解鎖并再次開始適當操作。適于清除鎖定情況(用電源開關(guān)114移除電力)的時間 量可編程到監(jiān)控和保護電路104中。
如果在數(shù)字處理器118的鎖定狀態(tài)期間所汲取的電流不足以超過電流跳脫點130的 值，那么監(jiān)視計時器116可控制電源開關(guān)114 (如果其未由數(shù)字處理器118及時重設)。 借此移除和重接電力以允許數(shù)字處理器118的CMOS電路解鎖并再次開始適當操作。利 用比較器112的電流感測和監(jiān)視計時器116的超時的操作，在盡可能最短的時間中檢測 鎖定情況且從所述鎖定情況中恢復可為可能的。
預期且在本揭示內(nèi)容的范圍內(nèi)，監(jiān)控和保護電路104也可用作固態(tài)斷路器，其可具 有至少一個電流跳脫值，且所述至少一個電流跳脫值可在數(shù)字處理器118的操作期間或
在系統(tǒng)制造和/或啟動期間編程。
雖然已經(jīng)通過參考本揭示內(nèi)容的實施例描繪、描述并界定了本揭示內(nèi)容的實施例， 但這些參考并不意味對本揭示內(nèi)容的限制，且并不推斷任何此種限制。所揭示的標的物在形式和功能上允許相當大的修改、變化和均等物，如將由一般熟習有關(guān)技術(shù)且得益于 本揭示內(nèi)容的技術(shù)者所想到。本揭示內(nèi)容的所描繪和所描述的實施例僅為實例，且并不 為詳盡的本揭示內(nèi)容的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)控和保護互補金氧半導體(CMOS)電路器件的設備，其包含一電流測量電路，其具有測量電流輸出；一比較器，其具有耦合到所述電流測量電路的所述測量電流輸出的第一輸入；一電流跳脫設定點電路，其具有耦合到所述比較器的第二輸入的電流跳脫設定點輸出；以及一電源開關(guān)，其由所述比較器的輸出控制，其中所述比較器比較來自所述電流測量電路的所述測量電流與所述電流跳脫設定點，借此，當所述測量電流大于所述電流跳脫設定點時，所述電源開關(guān)斷開，且當所述測量電流小于或等于所述電流跳脫設定點時，所述電源開關(guān)接通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其中所述電流跳脫設定點是可編程的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其中所述電源開關(guān)適合于用以向CMOS電路器件供電， 且所述電源開關(guān)在重接通之前持續(xù)斷開一確定時間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的設備，其中所述確定時間長得足以使所述CMOS電路器件在 被重新施加電力之前解鎖。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其進一步包含控制所述電源開關(guān)的監(jiān)視計時器，其中 如果所述監(jiān)視計時器在一確定時間內(nèi)未接收到重設信號，那么所述監(jiān)視計時器將斷 開所述電源開關(guān)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其中所述電流測量電路、所述比較器和所述電源開關(guān) 制造在半導體集成電路電路小片上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的設備，其中所述半導體集成電路電路小片封閉于集成電路封 裝中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的設備，其中所述電流測量電路、所述比較器、所述電源開關(guān) 和所述監(jiān)視計時器制造在半導體集成電路電路小片上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的設備，其中所述半導體集成電路電路小片封閉于集成電路封 裝中。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其進一步包含耦合到所述電流測量電路和所述電源開 關(guān)的電壓調(diào)節(jié)器。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其中所述電壓調(diào)節(jié)器是低漏失(LDO)電壓調(diào)節(jié)器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的設備，其中所述電流測量電路、所述比較器、所述電源開關(guān)和所述電壓調(diào)節(jié)器制造在半導體集成電路電路小片上。
13. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的設備，其進一步包含耦合到所述電流測量電路和所述電源開 關(guān)的電壓調(diào)節(jié)器。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的設備，其中所述電流測量電路、所述比較器、所述電源開 關(guān)、所述監(jiān)視計時器和所述電壓調(diào)節(jié)器制造在半導體集成電路電路小片上。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設備，其中所述半導體集成電路電路小片封閉于集成電路 封裝中。
16. —種具有CMOS電路器件鎖定狀態(tài)的自動檢測和電力的重設以解鎖所述CMOS電 路器件的數(shù)字系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含一電流監(jiān)控和保護電路；一 CMOS電路器件，其耦合到所述電流監(jiān)控和保護電路且從所述電流監(jiān)控和保護 電路供電，其中所述數(shù)字器件將電流跳脫點值供應到所述電流監(jiān)控和保護電路，使 得當所述CMOS電路器件汲取的電流大于所述電流跳脫點值時，從所述CMOS電 路器件移除電力。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的數(shù)字系統(tǒng)，其中所述電流監(jiān)控和保護電路包含一電流測量電路，其具有測量電流輸出；一比較器，其具有耦合到所述電流測量電路的所述測量電流輸出的第一輸入； 一電流跳脫設定點電路，其具有耦合到所述比較器的第二輸入的電流跳脫設定點 輸出，其中所述電流跳脫設定點輸出由來自所述CMOS電路器件的所述電流跳脫點值來控制；以及一電源開關(guān)，其由所述比較器的輸出控制，所述電源開關(guān)向所述CMOS電路器件 供應所述電力，其中所述比較器比較來自所述電流測量電路的所述測量電流與所述電流跳脫設 定點輸出，借此，當所述測量電流大于所述電流跳脫設定點輸出時，所述電源開關(guān) 斷開，且當所述測量電流小于或等于所述電流跳脫設定點輸出時，所述電源開關(guān)接 通。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的數(shù)字系統(tǒng)，其中所述電流監(jiān)控和保護電路從電壓調(diào)節(jié)器接 收電力。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的數(shù)字系統(tǒng)，其中所述電壓調(diào)節(jié)器是低漏失(LDO)電壓調(diào) 節(jié)器。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的數(shù)字系統(tǒng)，其中所述CMOS電路器件是數(shù)字處理器。
21. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的數(shù)字系統(tǒng)，其中所述數(shù)字處理器是微控制器。
22. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的數(shù)字系統(tǒng)，其中所述數(shù)字處理器是數(shù)字信號處理器(DSP)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的數(shù)字系統(tǒng)，其中所述數(shù)字處理器是微型計算機。
24. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的數(shù)字系統(tǒng)，其中所述數(shù)字處理器選自由專用集成電路 (ASIC)和可編程邏輯陣列(PLA)組成的群組。
25. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的數(shù)字系統(tǒng)，其進一步包含控制所述電源開關(guān)的監(jiān)視計時器， 其中如果所述監(jiān)視計時器在一確定時間內(nèi)未接收到來自所述CMOS電路器件的重 設信號，那么所述監(jiān)視計時器將斷開所述電源開關(guān)。
26. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的數(shù)字系統(tǒng)，其中所述電源開關(guān)持續(xù)斷開的時間長得足以使 所述CMOS電路器件在被重新施加所述電力之前解鎖。
27. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的數(shù)字系統(tǒng)，其中所述電流監(jiān)控和保護電路以及所述CMOS 電路器件制造在半導體集成電路電路小片上。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的數(shù)字系統(tǒng)，其中所述半導體集成電路電路小片封閉于集成 電路封裝中。
29. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的數(shù)字系統(tǒng)，其中所述電流監(jiān)控和保護電路、所述CMOS電 路器件以及所述電壓調(diào)節(jié)器制造在半導體集成電路電路小片上。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的數(shù)字系統(tǒng)，其中所述半導體集成電路電路小片封閉于集成 電路封裝中。
31. —種自動檢測CMOS電路器件鎖定狀態(tài)和重設電力以解鎖所述CMOS電路器件的 方法，所述方法包含監(jiān)控由CMOS電路器件汲取的電流；以及將所述CMOS電路器件汲取的所述電流與電流跳脫點進行比較，其中如果所述 CMOS電路器件汲取的所述電流大于所述電流跳脫點，那么將電力從所述CMOS電 路器件斷開一確定時間。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其進一步包含對所述電流跳脫點進行編程的步驟。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述對所述電流跳脫點進行編程的步驟由所述 CMOS電路器件來完成。
34. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其進一步包含以下步驟重設監(jiān)視計時器以及如果所述監(jiān)視計時器未經(jīng)重設，那么將電力從所述CMOS電路器件斷開所述確定 時間。
35.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述確定時間長得足以使所述CMOS電路器件 在被重新施加電力之前解鎖。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種與向CMOS電路器件供電的電壓調(diào)節(jié)器關(guān)聯(lián)的監(jiān)控和保護電路，其可足夠精確地感測過電流電平用以判定是否故障已出現(xiàn)，例如，鎖定狀態(tài)、損壞或短路晶體管等等，那么當意外的過電流可能出現(xiàn)時(例如，CMOS電路鎖定狀態(tài))，此監(jiān)控和保護電路可自動產(chǎn)生故障警報信號和/或向所述CMOS電路器件循環(huán)供電。所述監(jiān)控和保護電路可與電壓調(diào)節(jié)器(例如，低漏失(LDO)電壓調(diào)節(jié)器)集成。所述監(jiān)控和保護電路可與CMOS電路器件(例如，數(shù)字處理器)集成。所述監(jiān)控和保護電路可為獨立器件。
文檔編號G06F1/28GK101292209SQ200680039018
公開日2008年10月22日 申請日期2006年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月20日
發(fā)明者約瑟夫·哈里·朱利謝 申請人:密克羅奇普技術(shù)公司