專利名稱：受保護(hù)的雙電壓微電路電源配置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及集成電路，尤其是涉及需要兩種或多種不同激勵(lì)電壓的微電路。
背景技術(shù)：
伴隨高速數(shù)字處理設(shè)備的出現(xiàn)，造成了對(duì)更高處理速度的持續(xù)需求。更高的處理速度又趨向于，增加在實(shí)施處理的微電路的內(nèi)部耗散的熱量。該熱量又趨向于使微電路的溫度升高。固態(tài)微電路的可靠性在很大程度上取決于它們的工作溫度。對(duì)于給定的微電路，即使在升高到其最大溫度額定值之上的溫度下工作短時(shí)間，也能夠大大降低該微電路的可靠性。為此，在很大程度上，大量的注意力都指向微電路的熱量消除，以致于致冷液已經(jīng)被提出，用于在固態(tài)芯片附近流動(dòng)，如Reese的、于2002年5月14日授權(quán)的美國專利6,388,317中所描述的。
已經(jīng)被應(yīng)用于降低高密度微電路的溫度的技術(shù)之一是，對(duì)于最密集封裝的、或以最高切換速度操作的微電路“核心”部分，使用比施加于微電路“外圍”部分的激勵(lì)電壓低的電源或激勵(lì)電壓。這導(dǎo)致了“雙電壓”微電路，該“雙電壓”微電路需要兩種或多種不同的激勵(lì)電壓。如所預(yù)期的，雙電壓微電路需要分開的電源，來提供微電路的核心和外圍部分所需的直流電壓。普通類型的雙電壓微電路需要2.5伏和3.3伏電源。
在微電路上提供多種功能要求，微電路中的導(dǎo)體之間的間距很小，以及導(dǎo)體所連接的固態(tài)元件很小。該小尺寸有助于微電路的有用性，并且也允許快速操作。然而，近間距和小尺寸的不利之處在于，間距是如此之小，以致于對(duì)于較低的電壓，可能發(fā)生破壞性的電壓擊穿或飛弧。為此，經(jīng)常通過二極管、連接有二極管的場效應(yīng)晶體管(FET)或其它單向?qū)щ娖骷刃问降姆蔷€性器件，來提供電磁浪涌和/或過電壓保護(hù)，如在以下中所述的例如Avery的、于1998年1月13日授權(quán)的美國專利5,708,550，Duvvury等人的于2000年3月21日授權(quán)的美國專利6,040,968，Sugasawara的、于2000年3月28日授權(quán)的美國專利6,043,539，以及Williams的、于2000年5月9日授權(quán)的美國專利6,060,752。這些非線性器件常常連接到提供到外部連接的微電路各個(gè)電極上，以便使浪涌衰減，并使過電壓繞過微電路中的要保護(hù)的那些部分。一種周知的方案是，以反并行的方式，把單向?qū)щ娖骷B接在微電路的第一電壓輸入電極和第二電壓輸入電極之間，如Duvvury等人的專利中所述的，其中電源電壓具有不同的值。Duvvury等人的配置具有以下效應(yīng)只要一個(gè)電源的電壓試圖偏離另一個(gè)電源的電壓，且偏離的值大于單向?qū)щ娖骷钠秒妷?，就把電極的電壓“連接”在一起。
期望改進(jìn)的雙電源配置(arrangement)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明一方面的電源保護(hù)設(shè)備包括第一電源，用于產(chǎn)生第一供電輸出電平，來激勵(lì)第一負(fù)載電路；以及第二電源，用于產(chǎn)生第二供電輸出電平，來激勵(lì)第二負(fù)載電路。當(dāng)?shù)谝缓偷诙╇娸敵鲭娖街钤诘谝徽２僮髦捣秶?，并且第二供電輸出電平在第二正常操作值范圍以?nèi)時(shí)，箝位電路響應(yīng)指示第二供電輸出電平的信號(hào)，來箝住第一供電輸出電平。當(dāng)所述差在第一正常操作值范圍以內(nèi)時(shí)，第一供電輸出電平的箝位被制止。當(dāng)?shù)诙╇娸敵鲭娖皆诘诙２僮髦捣秶鈺r(shí)，檢測器響應(yīng)第二供電輸出電平指示信號(hào)，并連接到第一電源，來改變第一供電輸出電平，以制止對(duì)第一供電輸出電平的箝位。
在上述設(shè)備的一個(gè)方面，箝位電路包括開關(guān)。在上述設(shè)備的另一方面，箝位電路包括整流器和二極管之一。
在上述設(shè)備的又一方面，第一負(fù)載電路構(gòu)成了通用集成電路(commonintegrated circuit)的第一級(jí)，而第二負(fù)載電路構(gòu)成了通用集成電路的第二級(jí)。
在上述設(shè)備的又一方面，當(dāng)?shù)诙╇娸敵鲭娖匠龅诙２僮鞣秶禃r(shí)，第一供電輸出電平被禁止。


圖1所示簡圖顯示了一種配置，該配置包括微電路，該微電路包括核心和外圍處理部分；以及第一和第二電源，分別提供用于所述核心和外圍部分的激勵(lì)電壓；圖2A所示簡圖顯示了和圖1類似的配置，該配置包括根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面添加的部分，圖2B顯示了根據(jù)本發(fā)明另一方面更改的、圖2A的配置的一部分；圖3類似于圖2A，但是顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的一個(gè)特殊實(shí)施例的更多細(xì)節(jié)；以及圖4類似于圖2A，但是顯示了參考電壓的替換源。
具體實(shí)施例方式
圖1所示為包括微電路12的配置10的簡圖，該微電路12分別包括核心和外圍處理部分14和16。在微電路12外部的第一電源24以諸如2.5伏的第一電壓產(chǎn)生激勵(lì)電壓，用來施加于第一電壓輸入端口或電極121。第二外部電源26產(chǎn)生用來施加于第二激勵(lì)電壓輸入端口或電極122的激勵(lì)電壓。如圖1所示，微電路12的核心電路14由從電源24施加的電壓來激勵(lì)，外圍電路16由從電源26施加的電壓來激勵(lì)。在圖1中，由電源24產(chǎn)生的第一電源電壓是2.5伏，由電源26產(chǎn)生的第二電源電壓是3.3伏，兩者都用加(+)符號(hào)表示。因此，微電路12的核心電路部分14在2.5伏的標(biāo)稱電壓下操作，外圍電路16在3.3伏的標(biāo)稱電壓下操作。本領(lǐng)域技術(shù)人員將要認(rèn)識(shí)到，電壓的施加需要兩個(gè)導(dǎo)體，來形成使電荷流動(dòng)的閉合電路，以及必須提供由常規(guī)的接地符號(hào)或等效符號(hào)指示的“接地”連接。
瞬時(shí)地作為浪涌的結(jié)果，或者連續(xù)地作為一個(gè)或多個(gè)部件的錯(cuò)置控制或損壞的結(jié)果，電路中的某一點(diǎn)相對(duì)于另一點(diǎn)的實(shí)際電壓可能和標(biāo)稱值不同。在圖1所示的配置中，提供保護(hù)電路30，作為二極管或整流器形式的單向?qū)щ娖骷?2，該導(dǎo)電器件32的陽極連接到第一輸入電壓電極121，并且該導(dǎo)電器件32的陰極，有可能通過電阻器34和第二輸入電壓電極122，連接到第二電源26。如果由第一電源24產(chǎn)生的電壓試圖上升到標(biāo)稱地高于由第二電源26產(chǎn)生的電壓的電平，或者如果來自任何源的電壓浪涌超過該標(biāo)稱電平，則單向?qū)щ娖骷?2變?yōu)閷?dǎo)電的，并且提供通路，使電流從電源24，經(jīng)由電極121、單向?qū)щ娖骷?2、電阻器34和電極122，流向電源26。電流的流動(dòng)意圖把電源24的輸出電壓“箝”到不比電源26的輸出電壓高太多的值。如果使用了電阻器34，則這樣來選擇保護(hù)電路30的電阻器34的值，以便在這種故障狀態(tài)期間、把通過保護(hù)電路30的電流限制到非破壞性值，以及也提供有助于使瞬時(shí)浪涌衰減的電阻負(fù)荷，但是電阻器34的值應(yīng)該足夠低，以使得在保護(hù)電路30中流動(dòng)的電流和核心電路部分14中流動(dòng)的電流一起，足以降低電源24的輸出電壓?？梢越柚诤碗娫?4相關(guān)聯(lián)的過流折返電路，來實(shí)現(xiàn)電源24的輸出電壓的降低，或者可以簡單地通過加載足以使電源24的實(shí)際輸出電壓降低到期望電平的、電源24的固有內(nèi)部阻抗，來實(shí)現(xiàn)電源24的輸出電壓的降低。
在以上對(duì)圖1中的包括單向?qū)щ娖骷?2的保護(hù)電路30的操作的描述中，單向?qū)щ娖骷钠秒妷旱男?yīng)，即使有，也沒有被考慮。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，各種形式的單向?qū)щ娖骷哂衅秒妷?，該偏置電壓是在有效傳?dǎo)發(fā)生之前所必須超過的正向電壓。在傳導(dǎo)期間，這些偏置電壓也存在，從而實(shí)際上，在電路30中的傳導(dǎo)開始之前，標(biāo)稱為2.5伏電源的電壓將必須上升到3.3伏加上器件32的正向偏置電壓之和。
在圖1的配置10的操作中，微電路電源26可能對(duì)地短路，或者產(chǎn)生低于其標(biāo)稱電壓的電壓。在這種情形下，由電源24產(chǎn)生的、顯示為2.5伏的標(biāo)稱電壓，可能超出由標(biāo)稱為3.3伏電源26產(chǎn)生的實(shí)際電壓(一個(gè)或多個(gè)偏置電壓，如果存在的話)。例如，如果電源26在內(nèi)部使其輸出端口對(duì)地短路，則零伏將從電源26被施加于第二激勵(lì)電壓輸入端口122。保護(hù)電路30將發(fā)現(xiàn)該情況，而不能把該情況和第一電源24的過壓狀態(tài)區(qū)分開來，并且單向?qū)щ娖骷?2將變?yōu)閷?dǎo)電。在單向?qū)щ娖骷?2導(dǎo)電的情況下，電流將從操作的電源24，經(jīng)由電極121、單向?qū)щ娖骷?2、電阻器34和電極122，流向電源26。流過保護(hù)電路30的電流被加到然后由電源24發(fā)起的現(xiàn)有電流上。
在得不到其內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的特殊視頻處理器中，外部“黑盒子”測量已經(jīng)確定，看上去好象具有和如圖1所示的、連接在電源24和26之間的元件32和34相對(duì)應(yīng)的二極管-電阻器組合，如圖1所示。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圖1的保護(hù)電路30操作時(shí)，和圖1的集成電路12相對(duì)應(yīng)的集成電路的溫度易于上升。尤其是，該集成電路的外殼溫度達(dá)到了100E C，該值超過了為該集成電路規(guī)定的絕對(duì)最大溫度80E C。人們認(rèn)為，在單向?qū)щ娖骷?2和電阻器34中耗散的功率，有可能連同在其它器件中功率耗散一起，加到由集成電路在正常操作期間產(chǎn)生的熱量上，并導(dǎo)致了過熱狀態(tài)。
圖2A所示簡圖與圖1類似，并顯示了根據(jù)本發(fā)明的一方面的配置，該配置有助于防止由于保護(hù)電路30的操作而引起的集成電路的過熱。在圖2A中，用相同的附圖標(biāo)記來表示和圖1相對(duì)應(yīng)的那些元件。圖2A中顯示出，一般以40表示的比較器電路包括分壓器42，該分壓器42包括連接在電源26的輸出端26o和地之間的第一和第二串聯(lián)電阻器44和48，并且在該第一和第二電阻器44和48之間具有分接頭46。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，在分接頭46處的電壓是輸出端26o處的實(shí)際電壓的已知部分。在其它因素當(dāng)中，準(zhǔn)確的百分比將取決于電阻器44和48的相對(duì)值。因而，在分壓器42的分接頭46處的實(shí)際電壓將是輸出端26o處的實(shí)際電壓的固定百分?jǐn)?shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，比較器配置40包括高增益放大器(也簡稱為“比較器”或“comp”)50，該高增益放大器50具有第一輸入端，其連接到分壓器42的分接頭46；以及第二輸入端，其連接到以Vref表示的參考電壓。比較器裝置50的輸出端經(jīng)由信號(hào)通路52，連接到第一電源24的“斷路”輸入端口54。當(dāng)施加于引腳54的電壓是邏輯低或0時(shí)，2.5伏電源24降低其輸出電壓，或者斷路或停止操作。參考電壓Vref的值被選擇為，等于當(dāng)?shù)诙娫?6的輸出端26o處的實(shí)際電壓等于標(biāo)稱輸出電壓(減去一個(gè)或多個(gè)偏置電壓)時(shí)、在分接頭46處出現(xiàn)的電壓。換句話說，利用2.5伏的第一電源標(biāo)稱電壓的例子，參考電壓電源Vref的值被選擇為，等于當(dāng)?shù)诙娫?6的輸出端26o處的實(shí)際電壓等于或小于2.5伏(如果可適用的話，加上偏置)時(shí)、在分接頭46處出現(xiàn)的電壓。更具體地說，如果在分接頭46處的實(shí)際電壓是輸出端口26o處的實(shí)際電壓的0.28倍，并且電源26的實(shí)際電壓為2.5伏，則分接頭電壓將是0.7伏(假設(shè)沒有偏置)。則圖2A的參考電壓源Vref被選擇為0.7伏或更小。
在圖2A的配置的操作中，當(dāng)3.3伏電源26的實(shí)際值超過2.5伏時(shí)，比較器配置40將在信號(hào)通路52上產(chǎn)生第一信號(hào)狀態(tài)，并且當(dāng)3.3伏電源26的實(shí)際值小于2.5伏時(shí)，比較器配置40將產(chǎn)生不同的或其它狀態(tài)，假設(shè)沒有偏置。因此，比較器配置40的輸出表示在此期間電流可以流過圖2A的保護(hù)電路30的時(shí)間間隔；以及在此期間微電路12可以發(fā)生過熱的時(shí)間間隔。在圖2A中，和信號(hào)通路52相關(guān)的信號(hào)53被表示為具有和正?；颉癘K”狀態(tài)相關(guān)的邏輯高電平，當(dāng)分壓器42的分接頭46處的電壓等于或大于0.7伏，對(duì)應(yīng)于標(biāo)稱3.3伏電源26的2.5伏或更大的輸出電壓，則出現(xiàn)上述正常或“OK”狀態(tài)。相對(duì)地，由比較器40產(chǎn)生的信號(hào)53的邏輯低電平代表潛在的過熱狀態(tài)，當(dāng)分壓器42的分接頭46處的電壓小于0.7伏，對(duì)應(yīng)于標(biāo)稱3.3伏電源26的低于2.5伏的輸出電壓，則可能出現(xiàn)該過熱狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，圖2A的導(dǎo)體52上的信號(hào)被應(yīng)用于第一電源24的斷路輸入端口54，以便當(dāng)出現(xiàn)可能造成過熱的狀態(tài)時(shí)，斷開第一電壓電源。更具體地說，在比較器裝置50的反相(-)輸入端口連接到參考電壓電源Vref、并且比較器裝置50的非反相(+)輸入端口連接到分壓器42的分接頭點(diǎn)46的情況下，當(dāng)分接頭46處的電壓低于Vref時(shí)，即當(dāng)出現(xiàn)可能導(dǎo)致微電路12過熱的狀態(tài)時(shí)，比較器40將在信號(hào)導(dǎo)體52上產(chǎn)生邏輯低或邏輯0電平。在正常狀態(tài)下，即當(dāng)3.3伏電源的輸出端26o處的實(shí)際值超過2.5伏時(shí)，比較器40將產(chǎn)生邏輯高信號(hào)。如果在輸入端口54處為斷開2.5伏電源24所需的控制信號(hào)正巧是邏輯高電平，而非邏輯低電平，如果需要適當(dāng)?shù)乜刂频谝浑娫?4的話，則可以將反相器連接到比較器裝置50的輸出，以便使信號(hào)反相，或者交替地顛倒到比較器40的反相和非反相輸入端口的連接。
圖2B顯示了具有參考電壓Vref和電源26的比較器50的替換配置，其中去掉了分壓器，并且將參考電壓設(shè)置為等于電源24的標(biāo)稱電壓，即2.5伏。該配置提供了在電源26的輸出端26o處的實(shí)際輸出電壓和電源24的標(biāo)稱值之間的直接比較。
圖3是對(duì)本發(fā)明的比較器和電源方面的特殊實(shí)施例的稍微更詳細(xì)描述。在圖3中，2.5伏電源24的U13600和U13601部分以及電源26，都由6V STBY直流電源供電。
圖3的集成電路U13600是由位于加拿大Milpitas，McCarthy Blvd1630的95035-7417的線性技術(shù)公司(Linear Technology Corporation)制造的LTC1530型高功率同步開關(guān)調(diào)節(jié)器控制器。該集成電路U13600意圖從其G1和G2端，驅(qū)動(dòng)兩個(gè)外部FET器件。這兩個(gè)外部FET器件位于U13601中。LTC530包含精密調(diào)整的參考和內(nèi)部反饋系統(tǒng)，意圖對(duì)超過2％的溫度、負(fù)載電流和線電壓偏移提供最壞情況下的輸出電壓調(diào)節(jié)。LTC530的補(bǔ)償引腳4在內(nèi)部連接到誤差放大器，并且連接到PWM比較器的輸入，并且意圖連接到外部RC網(wǎng)絡(luò)，以便為最佳瞬時(shí)響應(yīng)補(bǔ)償反饋環(huán)。通過利用集電極開路或漏極開路的晶體管使補(bǔ)償引腳4降到0.1伏以下，來實(shí)現(xiàn)530的斷路。
在圖3中，比較器40包括NPN雙極晶體管Q13601，該晶體管Q13601的基極連接到分壓器42的分接頭46，并且晶體管Q13601的發(fā)射極接地。晶體管Q13601的集電極經(jīng)由電阻器R13604連接到6V_STBY電源，并且經(jīng)由又一電阻器R13605連接到連有反相器的雙極晶體管Q13602的基極。晶體管Q13602的集電極經(jīng)由電阻器R13606連接到開關(guān)方式控制集成電路U13600的環(huán)補(bǔ)償輸入端口4，該集成電路U13600驅(qū)動(dòng)2.5伏電源24。都連接到U13600的引腳4的電容器C13617和C13618，連同電阻器R13611一起，對(duì)開關(guān)方式電源24提供環(huán)補(bǔ)償。
在圖3中，集成電路U13600的開關(guān)信號(hào)輸出端口G1和G2驅(qū)動(dòng)電源開關(guān)集成電路U13601的相應(yīng)輸入端口。圖3中還顯示了開關(guān)輸出端口13601o；串聯(lián)的電感器L13601和“自由輪轉(zhuǎn)(free-wheeling)”二極管或整流器CR13606，L13601和CR13606都連接到輸出端口13601o；以及濾波器電容器C13621，其連接在電感器L13601的輸出側(cè)和地之間。2.5伏電源24在連接到電容器C13621和電感器L13601的輸出端口24o處，產(chǎn)生輸出電壓。
在圖3的配置的操作中，3.3伏電源26正常地在其輸出端口26o產(chǎn)生大約3.3伏電壓。在輸出端口26o處的電壓為3.3伏、并且電阻器44和48分別具有20k和10k歐姆電阻的情況下，分壓器42的分接頭46處的電壓趨向1.1伏，但是響應(yīng)由處于飽和狀態(tài)下的晶體管Q13601的基極牽引的電流，而限制在大約0.7伏。在晶體管Q13601飽和的情況下，晶體管Q13601的集電極接近地電壓，并且不足以使Q13602變?yōu)閷?dǎo)電。在晶體管Q13602不導(dǎo)電的情況下，晶體管Q13602的集電極本質(zhì)上是斷路，并且集成電路U13600正常地操作，以產(chǎn)生開關(guān)方式信號(hào)G1和G2，同時(shí)環(huán)補(bǔ)償元件C13617、C13618提供環(huán)補(bǔ)償。開關(guān)集成電路U13601接收開關(guān)信號(hào)G1和G2，并且切換，以便以通常的開關(guān)方式，產(chǎn)生流過電感器L13601的電流，來在2.5伏電源24的輸出端口24o處產(chǎn)生期望的2.5伏。
根據(jù)本發(fā)明該方面的配置的顯著優(yōu)點(diǎn)在于，提供低泄漏和低電容給開關(guān)方式驅(qū)動(dòng)器U13600的環(huán)補(bǔ)償輸入端口4。晶體管Q13602的集電極開路給出了大于1兆歐的電阻性阻抗，也給出了小于大約2.5皮法拉的電容性負(fù)載，與環(huán)補(bǔ)償電容器相比，該電容性負(fù)載是可以忽略的。
一旦發(fā)生了這樣的瞬時(shí)故障或浪涌，該瞬時(shí)故障或浪涌造成了圖3的微電路12的輸入端口121處的電壓增大到大于3.3伏加上二極管32的單個(gè)補(bǔ)償電壓的值，則單向?qū)щ娖骷?2導(dǎo)電，以便把浪涌連接到電阻器34，該電阻器34趨向于吸收該浪涌。
如果圖3的3.3伏電源26的電壓降低到標(biāo)稱地低于2.5伏(實(shí)際上低于2.5-0.7＝1.8伏)的值，則分壓器42的分接頭46處的電壓降低到小于0.7伏，0.7伏是普通硅晶體管的正向壓降。晶體管Q13601變成非導(dǎo)電的，并且其集電極電壓趨向于上升到6V STBY電壓。晶體管Q13601的集電極電壓的這種上升被傳送到晶體管Q13602的基極，晶體管Q13602導(dǎo)通，由此使晶體管Q13602的集電極電壓基本上接地。實(shí)際上，這在集成電路U13600的環(huán)補(bǔ)償引腳4之間連接電阻器R13606，該集成電路U13600加載集成電路中的內(nèi)部電流源，該內(nèi)部電流源造成引腳4處的電壓下降到大約0.1伏以下。引腳4處的電壓的這種下降又造成開關(guān)方式驅(qū)動(dòng)器U13600停止操作，或者更具體地說，停止產(chǎn)生開關(guān)方式信號(hào)G1和G2。在沒有開關(guān)方式信號(hào)G1和G2的情況下，電源開關(guān)集成電路U13601停止操作，并且不產(chǎn)生用于施加于標(biāo)稱的2.5伏輸出端口24o的進(jìn)一步電壓。因此，標(biāo)稱2.5伏輸出端口24o處的電壓下降至0伏，在該0伏電壓下，保護(hù)電路30不能傳導(dǎo)至標(biāo)稱3.3伏電源26，這與標(biāo)稱3.3伏電源26實(shí)際下降到多么低的電壓無關(guān)。因而，由于標(biāo)稱3.3伏電源的實(shí)際值的降低，造成在延長的時(shí)期內(nèi)，電流不能流過靜電釋放(ESD)保護(hù)電路30，這是因?yàn)闊o論何時(shí)標(biāo)稱3.3伏電源降低到大約2.5伏以下的值，2.5伏電源都被禁用。從標(biāo)稱3.3伏電源電壓降低到2.5伏以下的時(shí)間起的10至20微妙內(nèi)，發(fā)生了2.5伏電源24的斷路，這是足夠快的，從而防止對(duì)集成電路12的損壞。
圖4中顯示了替換的參考電壓，在其它方面該替換的參考電壓與圖2A類似。在圖4中，分壓器42把3.3伏電源26的標(biāo)稱值向下分成2.5伏，即電源24的標(biāo)稱輸出電壓。在圖4中，比較器50的反相(-)輸入端口連接到第一或低電壓電源24的輸出端口24o。這樣，就不需要具有和電源24的標(biāo)稱電壓相等的電壓的參考電壓，并且結(jié)果是，當(dāng)3.3伏電源的實(shí)際值下降到2.5伏電源的實(shí)際值以下時(shí)(忽視器件32的正向偏置電壓)，斷路發(fā)生。
根據(jù)本發(fā)明一方面的配置在按順序啟動(dòng)的期間，迫使電源導(dǎo)通，這避免了保護(hù)電路30的不必要導(dǎo)通。尤其是，直到標(biāo)稱的3.3伏電源的輸出電壓超過2.5伏，2.5伏電源才能啟動(dòng)。
應(yīng)該注意，圖2A、2B、3或4的檢測電路40操作的實(shí)際電壓可能偏離標(biāo)稱的計(jì)算值，這是因?yàn)樵谀承╇娏麟娖?，由電流流過保護(hù)電路30而產(chǎn)生的熱量是容許的，特別是如果集成電路和有效的散熱片一起操作，或者在涼爽的地方操作。因此，在低壓電源的電壓下降被觸發(fā)的設(shè)定值處，不應(yīng)該預(yù)期精確性。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明的其它實(shí)施例將是顯而易見的。例如，雖然已經(jīng)描述了低壓電源(24)和高壓電源(26)的特定值，但是本發(fā)明可適用于，在有動(dòng)力的或集成的電路中需要提供兩種或多種不同的電壓的任何情形。
權(quán)利要求
1.一種電源保護(hù)設(shè)備，包括第一電源，用于產(chǎn)生第一供電輸出電平，來激勵(lì)第一負(fù)載電路；第二電源，用于產(chǎn)生第二供電輸出電平，來激勵(lì)第二負(fù)載電路；箝位電路，當(dāng)所述第一和第二供電輸出電平之差在第一正常操作值范圍之外，并且所述第二供電輸出電平在第二正常操作值范圍以內(nèi)時(shí)，所述箝位電路響應(yīng)指示所述第二供電輸出電平的信號(hào)，來箝住所述第一供電輸出電平，當(dāng)所述差在所述第一正常操作值范圍以內(nèi)時(shí)，所述第一供電輸出電平的箝位被制止；以及檢測器，當(dāng)所述第二供電輸出電平在所述第二正常操作值范圍之外時(shí)，所述檢測器響應(yīng)所述第二供電輸出電平指示信號(hào)，并連接到所述第一電源，來改變所述第一供電輸出電平，以制止對(duì)所述第一供電輸出電平的箝位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源保護(hù)設(shè)備，其中所述箝位電路包括開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源保護(hù)設(shè)備，其中所述箝位電路包括整流器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源保護(hù)設(shè)備，其中所述箝位電路包括二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源保護(hù)設(shè)備，其中所述第一負(fù)載電路形成通用集成電路的第一級(jí)，以及所述第二負(fù)載電路形成通用集成電路的第二級(jí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源保護(hù)設(shè)備，其中當(dāng)所述第二供電輸出在所述第二正常操作值范圍之外時(shí)，所述第一電源電平被禁用。
7.一種保護(hù)電路，包括第一電源，用于產(chǎn)生第一電源電壓，所述第一電源電壓連接到第一負(fù)載電路，以激勵(lì)所述第一負(fù)載電路；第二電源，用于產(chǎn)生第二電源電壓，所述第二電源電壓連接到第二負(fù)載電路，以激勵(lì)所述第二負(fù)載電路；限幅器，所述限幅器連接到所述第一電源，當(dāng)所述第一電源電壓和所述第二電源電壓之差在第一正常操作值范圍之外時(shí)，所述限幅器響應(yīng)所述第二電源電壓，以通過第一保護(hù)控制通路限制所述第一電源電壓的幅度；以及比較器，所述比較器具有連接到所述第二電源的輸入，所述比較器用于當(dāng)所述第二電源電壓在第二正常操作值范圍之外時(shí)，產(chǎn)生被連接到所述第一電源的控制信號(hào)，以通過第二保護(hù)控制通路來降低所述第一電源電壓的所述幅度。
8.一種電路配置，包括集成電路，所述集成電路包括第一電源輸入端口，所述第一電源輸入端口用于接收激勵(lì)所述集成電路的核心部分的第一電壓，所述集成電路也包括第二電源輸入端口，所述第二電源輸入端口用于從第二電壓源接收具有大于所述第一電壓的標(biāo)稱值的第二電壓，所述第二電壓用于激勵(lì)所述集成電路中除所述核心部分以外的部分，所述集成電路進(jìn)一步包括連接到所述第一和第二電源輸入端口的單向?qū)щ娖骷搯蜗驅(qū)щ娖骷糜诋?dāng)所述第一輸入端口處的實(shí)際電壓超過所述第二輸入端口處的實(shí)際電壓時(shí)，導(dǎo)電；第一電壓源，用于提供標(biāo)稱值的所述第一電壓，所述第一電壓源包括控制輸入端口，用于一旦對(duì)所述控制輸入端口施加了控制信號(hào)，就使所述第一電壓降低到小于所述標(biāo)稱值的值；以及傳感器，所述傳感器連接到所述第一和第二電壓源，所述傳感器用于在所述第二電壓源的電壓低于所述實(shí)際第一電壓和所述標(biāo)稱第一電壓之一的期間，產(chǎn)生所述控制信號(hào)，以及用于把所述控制信號(hào)連接到所述第一電壓源。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電路配置，其中所述傳感器包括連接到所述第二電壓源的比較器，所述比較器用于對(duì)所述第二電壓的實(shí)際值和所述第一電壓的實(shí)際值進(jìn)行比較，以及當(dāng)所述第二電壓的所述實(shí)際值低于所述第一電壓的實(shí)際值時(shí)，產(chǎn)生所述控制信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電路配置，其中一旦向所述第一電壓源施加了所述控制信號(hào)，所述第一電壓源就把所述第一電壓降低到基本上為0伏。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電路配置，其中所述傳感器包括連接到所述第二電壓源的比較器，所述比較器用于對(duì)所述第二電壓的實(shí)際值和大體上等于所述第一電壓的所述標(biāo)稱值的參考電壓進(jìn)行比較，以及用于當(dāng)所述第二電壓的所述實(shí)際值低于所述參考電壓時(shí)，產(chǎn)生所述控制信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電路配置，其中所述比較器包括晶體管，所述晶體管包括受控電流通路和控制電流通路，當(dāng)控制電流流過所述控制電流通路，以使受控電流在所述受控電流通路中流動(dòng)時(shí)，所述控制電流通路表現(xiàn)出偏置電壓；分壓裝置，所述分壓裝置連接到所述第二電壓源，并連接到所述控制電流通路，所述分壓裝置用于把所述第二電壓的一部分施加到所述控制電流通路，用于當(dāng)所述第二電壓的所述部分大體上等于所述偏置電壓時(shí)，使所述控制電流在所述控制電流通路中流動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電路配置，其中所述比較器包括第一晶體管，所述第一晶體管包括定義正向電壓的控制電極，所述第一晶體管也包括定義第一和第二電極的受控電流通路，所述受控電流通路連接到參考源，并且經(jīng)由電阻器連接到電勢源；分壓裝置，所述分壓裝置定義連接到所述參考源的輸入端，并且接收所述第二電壓，所述分壓裝置也定義連接到所述控制電極的分接頭，所述分壓裝置用于把所述第二電壓劃分為在所述第一晶體管的所述控制電極處出現(xiàn)的劃分值，以及所述分壓裝置用于，當(dāng)所述劃分值超過所述標(biāo)稱控制電極正向電壓時(shí)，使所述第一晶體管變?yōu)閷?dǎo)電；以及連接裝置，所述連接裝置連接到所述第一電壓源的所述控制輸入端口，所述連接裝置用于把所述控制信號(hào)從所述第一晶體管的所述受控電流通路連接到所述第一電壓源。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電路配置，其中所述第一晶體管的所述控制電極是基電極，所述晶體管的所述受控電流通路是發(fā)射極至集電極通路，所述發(fā)射極被連接到參考地，以及所述正向電壓是基極—發(fā)射極電壓；以及所述分壓裝置包括電阻性分壓器，所述電阻性分壓器連接在所述第二電壓源和所述參考地之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電路配置，其中所述連接裝置包括雙極晶體管，所述雙極晶體管的集電極至發(fā)射極通路連接到所述第一電壓源的所述控制輸入端口，并連接到所述參考地，所述雙極晶體管的基電極連接到所述第一晶體管的所述集電極，所述雙極晶體管用于，當(dāng)所述第二電壓源的實(shí)際值的幅度小于所述第一電壓源的所述標(biāo)稱值的幅度時(shí)，使所述控制輸入端口保持在和所述參考地相近的電壓。
16.一種用于微電路的保護(hù)配置，所述微電路為其操作而需要具有相對(duì)較高和較低的標(biāo)稱電壓的多個(gè)電源，其中所述微電路的低壓電源輸入電極在內(nèi)部經(jīng)由單向?qū)щ娧b置連接到高壓電源輸入電極，所述保護(hù)配置包括斷路電極，所述斷路電極連接到具有較低標(biāo)稱電壓的所述電源，用于響應(yīng)施加到所述斷路電極上的較高和較低控制電壓之一，來禁用具有較低標(biāo)稱電壓的所述電源；檢測裝置，所述檢測裝置連接到具有較高標(biāo)稱電壓的所述電源，并連接到所述斷路電極，所述檢測裝置用于響應(yīng)所述較高標(biāo)稱電壓的實(shí)際值低于所述較低標(biāo)稱電壓，來產(chǎn)生所述較高和所述較低控制電壓的所述之一，以及用于當(dāng)具有較高標(biāo)稱電壓的所述電源的實(shí)際電壓低于所述較低標(biāo)稱電壓時(shí)，由此禁用具有較低標(biāo)稱電壓的所述電源。
全文摘要
一種微電路，該微電路包括核心部分和其它部分，該微電路從不同的源接收不同的電源電壓。靜電釋放保護(hù)(ESD)電路利用二極管在內(nèi)部把較低和較高電壓端連接在一起，以至于，如果標(biāo)稱地較低的電壓源超過了較高的電壓源，則該二極管導(dǎo)電。如果較高電壓源發(fā)生故障，乃至下降到較低電壓源的值以下，則該二極管導(dǎo)電，并且電流被牽引，電流量可能使微電路過熱。斷路電路被提供，以檢測較高電壓源的電壓，并且無論何時(shí)較高電壓源下降到較低電壓源的實(shí)際電壓(一個(gè)實(shí)施例中)或標(biāo)稱電壓(在另一個(gè)實(shí)施例中)以下，該斷路電路都斷開較低電壓源。
文檔編號(hào)H02H9/04GK1663091SQ03813884
公開日2005年8月31日 申請日期2003年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月14日
發(fā)明者威廉·約翰·泰斯汀 申請人:湯姆森許可貿(mào)易公司