供電電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于控制集成電路的孤島的通電階段的供電電路，該供電電路包括：開(kāi)關(guān)（102），該開(kāi)關(guān)由電流控制且連接在孤島的電源電壓軌（104）和內(nèi)部電壓軌（105）之間。
【專利說(shuō)明】供電電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于控制集成電路的電路區(qū)的通電階段的供電電路和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了降低集成電路的功率消耗，已經(jīng)提出允許集成電路的某些區(qū)域在不用時(shí)進(jìn)行斷電。這涉及使這些電路區(qū)(通常被稱為孤島(islet))與集成電路的電源電壓斷開(kāi)。
[0003]發(fā)生在孤島通電期間的問(wèn)題為:在集成電路的電源電壓軌上可引起高的瞬變電流，這導(dǎo)致電壓反彈，換句話說(shuō)，電壓下降后緊跟電壓升高。這種電壓反彈應(yīng)當(dāng)被控制以保持電源電壓在其指定的范圍內(nèi)。
[0004]已經(jīng)提出用于限制在孤島通電期間所供給的電流的解決方案。然而，現(xiàn)有的解決方案傾向于是復(fù)雜的，和/或?qū)е略诠聧u的通電中不期望的時(shí)間延遲。因此，需要一種改進(jìn)的用于控制集成電路的一個(gè)或多個(gè)孤島的通電階段的電路和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本文中所描述的實(shí)施方式的目的在于至少部分地滿足現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)或多個(gè)需求。
[0006]根據(jù)一個(gè)方面，提供用于控制集成電路的孤島(islet)的通電階段的供電電路，該供電電路包括:開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)由電流控制且連接在所述孤島的電源電壓軌和內(nèi)部電壓軌之間。
[0007]根據(jù)實(shí)施方式，基準(zhǔn)電流是可變的，且供電電路還包括適于生成可變的基準(zhǔn)電流的生成電路。
[0008]根據(jù)實(shí)施方式，在所述通電階段期間，電流控制的開(kāi)關(guān)適于以限流模式進(jìn)行操作，在限流模式中，基于基準(zhǔn)電流限制開(kāi)關(guān)所供給的電流；在所述通電階段結(jié)束時(shí)，該電流控制的開(kāi)關(guān)適于以非限流模式進(jìn)行操作，在非限流模式中，不基于所述基準(zhǔn)電流限制開(kāi)關(guān)所供給的電流。
[0009]根據(jù)實(shí)施方式，供電電路還包括控制電路，該控制電路適于向所述電流控制的開(kāi)關(guān)提供反饋信號(hào)，該開(kāi)關(guān)適于基于該反饋信號(hào)從所述限流模式轉(zhuǎn)變至非限流模式。
[0010]根據(jù)實(shí)施方式，電流控制的開(kāi)關(guān)包括:第一晶體管，該第一晶體管通過(guò)其主電流節(jié)點(diǎn)連接在所述電源電壓軌和內(nèi)部電壓軌之間；以及第二晶體管和第三晶體管，該第二晶體管和第三晶體管通過(guò)其主電流節(jié)點(diǎn)串聯(lián)連接在所述電源電壓軌和用于接收所述基準(zhǔn)電流的輸入線之間，其中，所述第一晶體管和第二晶體管的控制節(jié)點(diǎn)與所述輸入線連接，且所述第三晶體管的控制節(jié)點(diǎn)適于接收所述反饋信號(hào)。
[0011]根據(jù)實(shí)施方式，控制電路包括放大器，該放大器適于基于所述內(nèi)部電壓軌的電壓電平和位于電流控制的開(kāi)關(guān)的第二晶體管和第三晶體管之間的節(jié)點(diǎn)處的電壓電平之間的比較，生成反饋信號(hào)。
[0012]根據(jù)實(shí)施方式，控制電路適于基于在內(nèi)部電壓軌上檢測(cè)到的電壓電平來(lái)生成反饋信號(hào)。
[0013]根據(jù)實(shí)施方式，控制電路適于基于在內(nèi)部電壓軌上檢測(cè)到的電壓的變化率或斜率來(lái)生成反饋信號(hào)。
[0014]根據(jù)實(shí)施方式，控制電路適于基于在電源電壓軌上檢測(cè)到的電壓電平來(lái)生成反饋信號(hào)。
[0015]根據(jù)另一方面，提供了 一種集成電路，該集成電路包括:至少一個(gè)包括上述供電電路的孤島；和控制單元，該控制單元適于選擇性地啟動(dòng)至少一個(gè)孤島的供電電路。
[0016]根據(jù)另一方面，提供了一種控制集成電路的孤島的通電階段的方法，該孤島包括連接在孤島的電源電壓軌和內(nèi)部電壓軌之間的電流控制的開(kāi)關(guān)，該方法包括:在通電階段期間，控制電流控制的開(kāi)關(guān)以限流模式進(jìn)行操作，在限流模式中，基于基準(zhǔn)電流限制該開(kāi)關(guān)所供給的電流。
[0017]根據(jù)實(shí)施方式，該方法還包括:在通電階段結(jié)束時(shí)，控制電流控制的開(kāi)關(guān)以非限流模式進(jìn)行操作，在非限流模式中，不基于基準(zhǔn)電流限制該開(kāi)關(guān)所供給的電流。
[0018]根據(jù)實(shí)施方式，電流控制的開(kāi)關(guān)包括:第一晶體管，該第一晶體管通過(guò)其主電流節(jié)點(diǎn)連接在電源電壓軌和內(nèi)部電壓軌之間；以及第二晶體管和第三晶體管，該第二晶體管和第三晶體管通過(guò)其主電流節(jié)點(diǎn)串聯(lián)連接在電源電壓軌和用于接收基準(zhǔn)電流的輸入線之間，第一晶體管和第二晶體管的控制節(jié)點(diǎn)與輸入線連接，且第三晶體管的控制節(jié)點(diǎn)適于接收反饋信號(hào)，其中，控制電流控制的開(kāi)關(guān)以限流模式進(jìn)行操作包括:驅(qū)動(dòng)反饋信號(hào)以使第三晶體管啟用，以及控制電流控制的開(kāi)關(guān)以非限流模式進(jìn)行操作包括:驅(qū)動(dòng)反饋信號(hào)以使第三晶體管停用。
[0019]根據(jù)實(shí)施方式，控制電流控制的開(kāi)關(guān)以非限流模式進(jìn)行操作包括:通過(guò)控制電路檢測(cè)內(nèi)部電壓軌上的電壓何時(shí)達(dá)到設(shè)定電平。
[0020]根據(jù)實(shí)施方式，控制電流控制的開(kāi)關(guān)以非限流模式進(jìn)行操作包括:在通電階段期間，通過(guò)控制電路檢測(cè)內(nèi)部電壓軌上的電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)何時(shí)降低至設(shè)定電平以下。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]通過(guò)以下結(jié)合附圖的以說(shuō)明性而非限制性的方式所給出的實(shí)施方式的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其它目的、特征、方面和優(yōu)勢(shì)將變得顯而易見(jiàn)，其中:
[0022]圖1A示出根據(jù)示例性實(shí)施方式的集成電路的孤島；
[0023]圖1B示出根據(jù)示例性實(shí)施方式的圖1A的孤島中的時(shí)序信號(hào)；
[0024]圖2更詳細(xì)地示出根據(jù)示例性實(shí)施方式的圖1A的孤島的電流控制的開(kāi)關(guān)；
[0025]圖3A至圖3C示出根據(jù)示例性實(shí)施方式的圖1A的孤島的基準(zhǔn)電流生成電路；
[0026]圖4A至圖4C示出根據(jù)示例性實(shí)施方式的圖1A的用于生成反饋信號(hào)的控制器的電路；
[0027]圖5示出根據(jù)示例性實(shí)施方式的集成電路；和
[0028]圖6示出根據(jù)示例性實(shí)施方式的圖5的集成電路的時(shí)序信號(hào)。
[0029]在全部附圖中，相同的附圖標(biāo)記用于指示相同的特征。
【具體實(shí)施方式】[0030]圖1A示出根據(jù)示例性實(shí)施方式的孤島100。如圖所示,孤島100例如包括電流控制的開(kāi)關(guān)102，該電流控制的開(kāi)關(guān)102連接在提供電源電壓VDD_ext的電源電壓軌104和向孤島100的功能電路106提供內(nèi)部電源電壓VDD_int的內(nèi)部電源軌105之間。開(kāi)關(guān)102由基準(zhǔn)電流Ikef控制，例如，該基準(zhǔn)電流Ikef被提供在線108上且來(lái)自于生成電路(Ikef生成器)110。
[0031]例如，內(nèi)部電源電壓VDD_int也被提供給控制器112，該控制器112基于從電壓VDDjnt所感應(yīng)的信息，在線114上將反饋信號(hào)FBK提供給電流控制的開(kāi)關(guān)102。例如，反饋信號(hào)FBK在限流模式(在該模式下，基于基準(zhǔn)電流Ikef限制通過(guò)開(kāi)關(guān)供給在內(nèi)部電源軌105上的電流)和非限流模式(在該模式下，不基于基準(zhǔn)電流Ikef限制通過(guò)開(kāi)關(guān)102所供給的電流)之間切換開(kāi)關(guān)102。例如，控制器112和生成電路110都接收線116上的啟動(dòng)信號(hào)ON/OFF (接通/斷開(kāi))。例如，控制器112將確認(rèn)信號(hào)POK提供在線118上，例如，該確認(rèn)信號(hào)POK被提供至生成電路110。
[0032]圖1B為示出在通電階段及其后緊跟的斷電階段期間的圖1A的電路中的信號(hào)ON/OFF、Ieef, VDD_int、FBK、POK和VDD_ext的時(shí)序的示例的時(shí)序圖。
[0033]當(dāng)斷定如上升沿150 (其開(kāi)啟孤島100的通電階段)所示的啟動(dòng)信號(hào)0N/0FF時(shí)，基準(zhǔn)電流Ikef被觸發(fā)，例如，反饋信號(hào)FBK已為低態(tài)，意味著開(kāi)關(guān)102處于限流模式。因此，電壓軌105上的內(nèi)部電壓電平VDDjnt例如以相對(duì)線性的方式開(kāi)始上升。在通電階段期間，例如，在電源電壓VDD_ext上出現(xiàn)輕微的IR壓降，但如下文詳細(xì)描述的，例如，選擇基準(zhǔn)電流Ikef的電平，使得電源電壓VDD_ext不會(huì)低于某一電平，例如，不低于其正常電平的90%。
[0034]控制器112檢測(cè)內(nèi)部電壓電平VDDjnt何時(shí)達(dá)到或者接近于其正常的操作電平，然后確定反饋信號(hào)FBK，如上升沿152所示。例如，這將開(kāi)關(guān)102切換至非限流模式，從而減少I(mǎi)kef生成電路110的靜態(tài)功耗。然后，使信號(hào)POK轉(zhuǎn)為高態(tài)，以響應(yīng)于上升的反饋信號(hào)FBK，例如，在響應(yīng)時(shí)，基準(zhǔn)電流Ikef開(kāi)始衰減。
[0035]當(dāng)孤島100將要被斷電時(shí)，如圖1B中的下降沿160所示，啟動(dòng)信號(hào)0N/0FF處于低態(tài)。短時(shí)延后，控制器112例如斷開(kāi)電流控制的開(kāi)關(guān)102，從而使軌105上的電源電壓VDD_int與軌104上的電源電壓VDD_ext斷開(kāi)連接。另外，控制器112例如控制反饋信號(hào)FBK轉(zhuǎn)為低態(tài)，如下降沿162所示，而且短時(shí)延后，確認(rèn)信號(hào)POK被帶入低態(tài)，如下降沿164所示。如圖1B所示，例如由于電流泄漏導(dǎo)致電源電壓VDDjnt緩慢地降至接地值。在可替選的實(shí)施方式中，可通過(guò)專用晶體管使電壓降低。
[0036]圖2示出實(shí)現(xiàn)圖1A的電流控制的開(kāi)關(guān)102的電路的示例。
[0037]如圖2所示，電源電壓軌104與P-溝道MOS (PMOS)晶體管202的源極和PMOS晶體管204的源極連接。晶體管202的漏極通過(guò)PMOS晶體管206的主電流節(jié)點(diǎn)連接到線108，在線108上提供電流基準(zhǔn)IKEF。晶體管202和晶體管204的柵極連接在一起且與線108連接。晶體管206的柵極接收來(lái)自控制器112的在線114上的反饋信號(hào)FBK。晶體管204的漏極被連接到內(nèi)部電源軌105。例如，晶體管202、晶體管204和晶體管206都被連接到電源電壓軌104。
[0038]在操作中，當(dāng)反饋信號(hào)FBK為低態(tài)時(shí)，晶體管206傳導(dǎo)電流IKEF，晶體管202和晶體管204形成電流鏡，該電流鏡導(dǎo)致晶體管204傳導(dǎo)與電流Ikef成比例且因此受限于電流Ikef的電流。因此，反饋信號(hào)FBK的低態(tài)對(duì)應(yīng)于電流控制的開(kāi)關(guān)102的限流模式。晶體管204的尺寸可等于晶體管202的尺寸，在該情況下，由晶體管204所傳導(dǎo)的電流將受限于基準(zhǔn)電流IKEF。可替選地，晶體管204的尺寸可遠(yuǎn)大于晶體管202的尺寸，例如，介于晶體管202的尺寸的20倍和1000倍之間，從而將其電流限于電流Ikef的20倍和1000倍之間的電平。
[0039]當(dāng)反饋信號(hào)FBK為高態(tài)時(shí)，晶體管206是不導(dǎo)通的,從而晶體管204將處于導(dǎo)通狀態(tài)，在該導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，晶體管204所供給的電流不再受限于基準(zhǔn)電流IKEF。因此，反饋信號(hào)FBK的高態(tài)對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)102的非限流模式。
[0040]圖3A示出根據(jù)示例的基準(zhǔn)電流生成電路110,其中，該基準(zhǔn)電流生成電路110包括P-溝道MOS (PMOS)晶體管302和η-溝道MOS (NMOS)晶體管304，該兩個(gè)晶體管通過(guò)主電流節(jié)點(diǎn)串聯(lián)連接在電源電壓軌104和接地端之間。晶體管302的柵極和晶體管304的柵極由線116上的啟動(dòng)信號(hào)0N/0FF控制，使得在信號(hào)0N/0FF為高態(tài)時(shí)產(chǎn)生基準(zhǔn)電流。例如，基準(zhǔn)電流的值基于晶體管304的尺寸進(jìn)行設(shè)定，以及基于開(kāi)關(guān)102的晶體管202和晶體管206的尺寸進(jìn)行設(shè)定。
[0041]圖3Β示出根據(jù)圖3Α的基準(zhǔn)電流生成電路的可替選示例的基準(zhǔn)電流生成電路110。在圖3Β的實(shí)施方式中，PMOS晶體管310和NMOS晶體管312通過(guò)其主電流節(jié)點(diǎn)串聯(lián)連接在電源電壓軌104和接地端之間。另外，PMOS晶體管314、PMOS晶體管316和NMOS晶體管318通過(guò)其主電流節(jié)點(diǎn)串聯(lián)連接在提供信號(hào)0N/0FF的線116和接地端之間。在PMOS晶體管314和PMOS晶體管316之間的節(jié)點(diǎn)320與PMOS晶體管314的柵極、NMOS晶體管312的柵極和NMOS晶體管318的柵極連接。另外，節(jié)點(diǎn)320通過(guò)PMOS晶體管322的主電流節(jié)點(diǎn)與電源電壓軌104連接。PMOS晶體管316的柵極接收線118上的確認(rèn)信號(hào)Ρ0Κ，而PMOS晶體管322的柵極接收反相器324將確認(rèn)信號(hào)POK反相后的信號(hào)。PMOS晶體管310的柵極接收線116上的0N/0FF信號(hào)。例如，PMOS晶體管310、PMOS晶體管314、PMOS晶體管316和PMOS晶體管322都具有與電源電壓軌104連接的連接件。
[0042]在操作中，當(dāng)線116上的啟動(dòng)信號(hào)0N/0FF被確認(rèn)且確認(rèn)信號(hào)POK為低態(tài)時(shí)，電流Ikef將與通過(guò)晶體管314、晶體管316和晶體管318所傳導(dǎo)的電流成比例。然而，如果信號(hào)POK轉(zhuǎn)為高態(tài)或者如果信號(hào)0N/0FF轉(zhuǎn)為低態(tài)，則電流Ikef將衰減為零。當(dāng)信號(hào)POK為高態(tài)時(shí)，晶體管322能夠利用相對(duì)低的阻抗使晶體管312的柵極被驅(qū)動(dòng)。
[0043]圖3C示出根據(jù)圖3Α和圖3Β的基準(zhǔn)電流生成電路的可替選示例的基準(zhǔn)電流生成電路110，其中，基準(zhǔn)電流可設(shè)定為零，或者設(shè)定為多個(gè)其它電流電平中的一個(gè)。為此，多個(gè)電流源(例如三個(gè)電流源)被并行地連接在線108和接地端之間。這些電流源中的每個(gè)電流源可由各自的控制信號(hào)(在圖3C的示例中標(biāo)記為PGl至PG3)啟用或停用?；鶞?zhǔn)電流Ikef等于由每個(gè)啟用的電流源所產(chǎn)生的電流的總和。例如，每個(gè)電流源在啟用時(shí)產(chǎn)生相同的電流電平。然而，在可替選的實(shí)施方式中，這些電流源可具有不同的尺寸而因此產(chǎn)生彼此不同的電流電平。用于控制這些電流源的控制信號(hào)可被設(shè)定為對(duì)于待通電的給定孤島固定的值?？商孢x地，例如，在孤島通電期間，控制信號(hào)可被調(diào)整成使得電流鏡逐個(gè)被接通以逐漸增大基準(zhǔn)電流。
[0044]圖4Α示出圖2的電流控制的開(kāi)關(guān)102，其與圖2的電流控制的開(kāi)關(guān)102相同，因此不再詳細(xì)描述。圖4Α附加地示出根據(jù)示例性實(shí)施方式的構(gòu)成控制器112的用于生成反饋信號(hào)FBK的部分的電路400，其中，使用反饋回路消除電流限制，從而使電流控制的開(kāi)關(guān)的晶體管402和晶體管404的漏極電壓為相同值。[0045]例如，電路400包括具有負(fù)輸入端和正輸入端的放大器402，該負(fù)輸入端與電流控制的開(kāi)關(guān)102的PMOS晶體管202和PMOS晶體管206之間的節(jié)點(diǎn)404連接，該正輸入端與內(nèi)部電源軌105連接。放大器402的輸出端在線114上將反饋信號(hào)FBK提供給PMOS晶體管206的柵極。
[0046]在操作中，放大器402驅(qū)動(dòng)晶體管206的柵極以使節(jié)點(diǎn)404處的電壓達(dá)到內(nèi)部電壓軌105上的電壓，以便當(dāng)軌105上的VDD_int的電壓電平接近VDD_ext的電平時(shí)，施加相同的電流密度穿過(guò)晶體管202和晶體管204。由于直到確認(rèn)信號(hào)POK轉(zhuǎn)為高態(tài)時(shí)才能從電源軌105得到DC電流，因此電源軌105例如將達(dá)到電壓VDD_ext的電平，而節(jié)點(diǎn)404由于流經(jīng)晶體管202的電流Ikef而將始終保持低于電壓VDD_ext的電平。該不對(duì)稱性有利地致使反饋信號(hào)FBK趨向高電平，在該高電平下，晶體管206不再導(dǎo)通。
[0047]圖4B示出根據(jù)可替選的實(shí)施方式的構(gòu)成用于生成反饋信號(hào)FBK的控制器112的電路的示例，其中，基于電源電壓VDD_int的電平生成反饋信號(hào)。
[0048]如圖所示，例如，電路112包括PMOS晶體管410，該P(yáng)MOS晶體管410通過(guò)其主電流節(jié)點(diǎn)連接在VDD_int電源軌105和節(jié)點(diǎn)412之間。節(jié)點(diǎn)412還被連接到電流吸收器414，該電流吸收器414的另一端通過(guò)串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)416和開(kāi)關(guān)418而與接地端連接。PMOS晶體管410的柵極與線108連接，該線108上的基準(zhǔn)電流Ikef被提供到電流控制的開(kāi)關(guān)102。此外，線108通過(guò)串聯(lián)連接的反相器420和反相器422控制開(kāi)關(guān)416。反相器420的電壓輸入端與節(jié)點(diǎn)412連接。線116上的0N/0FF信號(hào)控制開(kāi)關(guān)418以及連接在節(jié)點(diǎn)412和接地端之間的另一開(kāi)關(guān)424的反相輸入端。節(jié)點(diǎn)412在線114上提供反饋信號(hào)FBK。在反相器420和反相器422之間的節(jié)點(diǎn)在線118上提供信號(hào)Ρ0Κ。
[0049]在操作中，當(dāng)信號(hào)0N/0FF為高態(tài)且線108上的電壓為高態(tài)時(shí)，電流吸收器414被啟用，使得信號(hào)POK為低態(tài)。當(dāng)信號(hào)0N/0FF為低態(tài)或線108上的電壓為低態(tài)時(shí)，電流吸收器414被停用，使得信號(hào)POK為高態(tài)。當(dāng)線116上的0N/0FF信號(hào)為低態(tài)時(shí)，開(kāi)關(guān)424使反饋信號(hào)FBK轉(zhuǎn)為低態(tài)，從而確保開(kāi)關(guān)在啟動(dòng)孤島的通電階段之前處于限流模式。只要線105上的內(nèi)部電源電壓VDDjnt沒(méi)有高到足以導(dǎo)通晶體管410且使信號(hào)FBK轉(zhuǎn)為高態(tài)，則電流吸收器414將維持信號(hào)FBK為低態(tài)，從而消除電流控制的開(kāi)關(guān)102中的電流限制。例如，選擇電流吸收器414所傳導(dǎo)的電流的電平以及晶體管410的尺寸，使得當(dāng)VDDjnt的電壓電平達(dá)到VDD_ext的電平時(shí)，反饋信號(hào)FBK被確認(rèn)。
[0050]圖4C示出根據(jù)可替選的實(shí)施方式的構(gòu)成用于生成反饋信號(hào)FBK的控制器112的電路的示例，根據(jù)本示例，基于在軌105上檢測(cè)到的電壓VDD_int的斜率來(lái)消除電流控制的開(kāi)關(guān)102的電流限制。
[0051]如圖所示，在本示例中，電容器430在內(nèi)部電源軌105和接地端之間與NMOS晶體管432串聯(lián)連接。電流源434和另一 NMOS晶體管436也在電壓軌105和接地端之間串聯(lián)連接。另一電流源438在電源電壓軌104和節(jié)點(diǎn)442之間與開(kāi)關(guān)440串聯(lián)連接。節(jié)點(diǎn)442連接晶體管432的柵極和晶體管436的柵極，且還連接晶體管432的漏極。位于電流源434和晶體管436之間的節(jié)點(diǎn)444在線114上提供反饋信號(hào)FBK，且還通過(guò)開(kāi)關(guān)446被連接到接地端。線116上的信號(hào)0N/0FF與開(kāi)關(guān)440的控制輸入端連接，且還與開(kāi)關(guān)446的反相控制輸入端連接。
[0052]在操作中，例如，選擇電流源434和電流源438，使得每個(gè)電流源都提供相對(duì)較低的電流，例如,在I μ A和ImA之間的電流，并且由電流源434提供的電流高于由電流源438提供的電流。由于電壓VDDjnt開(kāi)始于接地端，因此當(dāng)信號(hào)ON/OFF轉(zhuǎn)為高態(tài)時(shí)，電流源434在電流源438之后被啟用，從而確保反饋信號(hào)FBK不在高態(tài)開(kāi)始。在軌105上的內(nèi)部電源電壓VDDjnt升高時(shí)，電流將流經(jīng)電容器620，從而使在晶體管432的柵極和晶體管436的柵極上的電壓升高，因此使反饋信號(hào)FBK轉(zhuǎn)為接地。當(dāng)電壓電平VDDjnt隨著其接近電源電壓VDD_ext的電平而穩(wěn)定時(shí)，流經(jīng)電容器430的電流將減弱，從而降低晶體管432和晶體管436的柵極電壓。因此，反饋信號(hào)FBK將向著電壓VDDjnt的電平升高，從而消除由電流控制的開(kāi)關(guān)102所施加的電流限制。
[0053]圖5示出集成電路500，該集成電路500例如為片上系統(tǒng)(SoC)，且提供了集成有圖1A的孤島100的系統(tǒng)的例。例如，SoC500構(gòu)成電子設(shè)備的一部分，該電子設(shè)備例如為個(gè)人計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、機(jī)頂盒或者便攜式裝置，例如移動(dòng)電話、數(shù)碼照相機(jī)、便攜式游戲機(jī)、全球定位裝置等。
[0054]在圖5的示例中，SoC500包括孤島502 (ISLETl)和孤島504 (ISLET2)。盡管示出了兩個(gè)孤島，但是在可替選的實(shí)施方式中，也可僅存在一個(gè)孤島或者兩個(gè)以上的孤島。例如,這些孤島中的每個(gè)孤島都包括上文所述的圖1A的電路。
[0055]例如，SoC500包括與孤島502和孤島504中的每個(gè)都相連接的活動(dòng)控制單元(ACU) 506。ACU506還與供電單元(PSU) 508連接，該P(yáng)SU508通過(guò)電源電壓軌510將DC電源電壓VDD_ext提供給孤島502和孤島504，例如，該電源電壓軌510對(duì)應(yīng)于圖1A的軌104。例如，PSU508包括DC-DC轉(zhuǎn)換器，其完全地或部分地集成在芯片上。
[0056]A⑶506在線512上將啟動(dòng)信號(hào)0N/0FF1提供給孤島502，且當(dāng)孤島502的通電階段已經(jīng)完成時(shí)，在線514上接收來(lái)自孤島502的確認(rèn)信號(hào)P0K1。以類(lèi)似的方式，A⑶506在線516上將啟動(dòng)信號(hào)0N/0FF2提供給孤島504，且當(dāng)孤島504的通電階段已經(jīng)完成時(shí)，在線518上接收來(lái)自孤島504的確認(rèn)信號(hào)P0K2。
[0057]例如，A⑶506還將分別與孤島502和孤島504有關(guān)的休眠模式信號(hào)SMl (在線520上)和休眠模式信號(hào)SM2 (在線522上)提供給PSU508。PSU508分別提供相對(duì)應(yīng)的確認(rèn)信號(hào)SM1_ACK (在線524上)和確認(rèn)信號(hào)SM2_ACK (在線526上)返回至ACU506。
[0058]下面將結(jié)合圖6的時(shí)序圖描述圖5的電路的操作的示例。
[0059]圖6的時(shí)序圖示出時(shí)序信號(hào)0N/0FF1、P0K1、SM1和SM1_ACK的示例，這些信號(hào)與圖5的孤島502有關(guān)。這些時(shí)序信號(hào)的相似序列可以用于啟用或停用圖5的電路中的其它孤島O
[0060]例如，當(dāng)孤島502啟用且正常操作時(shí)，啟動(dòng)信號(hào)0N/0FF1為高態(tài)。當(dāng)需要使孤島502斷電時(shí)，信號(hào)0N/0FF1轉(zhuǎn)為低態(tài)，如圖6中的沿602所示。孤島502內(nèi)的控制電路相應(yīng)地通過(guò)使孤島502與電源電壓軌510斷開(kāi)連接來(lái)進(jìn)行響應(yīng)。一旦斷電完成，例如，線514上的確認(rèn)信號(hào)POKl通過(guò)孤島502轉(zhuǎn)為低態(tài)，如下降沿604所示。
[0061]當(dāng)確認(rèn)信號(hào)POKl被ACU506接收時(shí)，ACU506向PSU508確認(rèn)線520上的休眠模式信號(hào)SM1，如圖6中的上升沿606所示。該信號(hào)指示PSU508孤島502已經(jīng)進(jìn)入休眠模式。在響應(yīng)中，例如，PSU508可將其電源電路調(diào)整為適應(yīng)于更新的需求。尤其是，由于孤島502降低了消耗，因此PSU508的多個(gè)部分可被停用以節(jié)省電力。
[0062]PSU508通過(guò)提供確認(rèn)信號(hào)SM1_ACK而確認(rèn)孤島502的休眠模式，在圖6的示例中，通過(guò)該信號(hào)的下降沿608進(jìn)行指示。
[0063]在休眠模式結(jié)束時(shí)，當(dāng)孤島502將要被重新啟用時(shí)，ACU506首先使休眠模式信號(hào)SMl轉(zhuǎn)為低態(tài)，如圖6中的沿610所示。這向PSU508預(yù)先提示，孤島502將再次被通電，且例如，PSU508通過(guò)啟用另外的電路以滿足孤島502的預(yù)期的額外電力需求來(lái)進(jìn)行響應(yīng)。然后，PSU508通過(guò)確定確認(rèn)信號(hào)SM1_ACK，來(lái)確認(rèn)孤島502的休眠模式的預(yù)期結(jié)束，如圖6中的上升沿612所示。
[0064]然后，A⑶506向孤島502確認(rèn)啟動(dòng)信號(hào)0N/0FF1，如上升沿614所示，這指示孤島502其將要被重新啟用。孤島502中的控制電路通過(guò)借助電流控制的開(kāi)關(guān)將孤島再次連接到電源電壓軌510來(lái)進(jìn)行響應(yīng)，然后，一旦當(dāng)孤島502的通電階段完成時(shí)，則線514上的確認(rèn)信號(hào)POKl被確認(rèn)，如上升沿616所示。
[0065]本文中所描述的實(shí)施方式的優(yōu)勢(shì)在于，提供了用于基于基準(zhǔn)電流供給受限電流給集成電路的孤島的電流控制的開(kāi)關(guān)、以及提供了用于在通電階段結(jié)束時(shí)消除該電流限制的控制器，相對(duì)大型的孤島的通電可以以相對(duì)快速且有效的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，而不會(huì)在電源電壓軌(VDD_ext)上引起巨大的波動(dòng)，另外該波動(dòng)可干擾SoC的其它電路。圖2的電路提供了電流控制的開(kāi)關(guān)的特別簡(jiǎn)單且有效的實(shí)現(xiàn)方式。
[0066]另外，有利地，基準(zhǔn)電流Ikef和/或反饋信號(hào)FBK基于存在于外部電源軌或內(nèi)部電源軌上的電壓電平。
[0067]因此，盡管已經(jīng)描述本發(fā)明的至少一個(gè)示例性實(shí)施方式，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以很容易地進(jìn)行各種變型、修改和改進(jìn)。
[0068]例如，盡管在外部電壓軌104和內(nèi)部電壓軌105之間提供電流的晶體管已經(jīng)在附圖中以單個(gè)晶體管204示出，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，該晶體管可由多個(gè)并行連接的，具有常規(guī)源極、漏極和柵極節(jié)點(diǎn)的多個(gè)晶體管構(gòu)成。這同樣適用于在已經(jīng)示出的各種電路的其它晶體管中的任意晶體管。
[0069]另外，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，在可替選的實(shí)現(xiàn)方式中，在各個(gè)電路中示出的一個(gè)或多個(gè)PMOS晶體管可由NMOS晶體管替代，反之亦然。另外，盡管晶體管被描述為MOS晶體管，但也可使用可替選的技術(shù)。
[0070]另外，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，在各個(gè)實(shí)施方式中指出的接地連接更通常地被電平不為零伏的VSS電壓替代，電源電壓電平可為零伏或其它電平。
[0071]另外，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，與各個(gè)附圖相關(guān)的所描述的各個(gè)電路可以以任意組合的方式進(jìn)行組合。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制集成電路的孤島(100)的通電階段的供電電路，所述供電電路包括: 開(kāi)關(guān)(102)，所述開(kāi)關(guān)(102)由電流控制且連接在所述孤島的電源電壓軌(104)和內(nèi)部電壓軌(105)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供電電路，其中，在所述通電階段期間，電流控制的開(kāi)關(guān)適于以限流模式進(jìn)行操作，在所述限流模式中，基于基準(zhǔn)電流Ikef限制所述開(kāi)關(guān)供給的電流；在所述通電階段結(jié)束時(shí)，所述電流控制的開(kāi)關(guān)適于以非限流模式進(jìn)行操作，在所述非限流模式中，不基于所述基準(zhǔn)電流限制所述開(kāi)關(guān)供給的電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的供電電路，其中，所述基準(zhǔn)電流是可變的，且所述供電電路還包括適于生成可變的基準(zhǔn)電流的生成電路(110)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的供電電路，還包括: 控制電路(112)，所述控制電路(112)適于將反饋信號(hào)FBK提供給所述電流控制的開(kāi)關(guān)(102)，所述開(kāi)關(guān)適于基于所述反饋信號(hào)而從所述限流模式轉(zhuǎn)變到所述非限流模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的供電電路，其中，所述電流控制的開(kāi)關(guān)包括: 第一晶體管(204)，所述第一晶體管(204)通過(guò)其主電流節(jié)點(diǎn)連接在所述電源電壓軌(104)和所述內(nèi)部電壓軌(105)之間；和 第二晶體管和第三晶體管(202, 206),所述第二晶體管和所述第三晶體管(202, 206)通過(guò)其主電流節(jié)點(diǎn)串聯(lián)連接在所述電源電壓軌和用于接收所述基準(zhǔn)電流的輸入線(108 )之間，其中，所述第一晶體管和所述第二晶體管的控制節(jié)點(diǎn)與所述輸入線連接，且所述第三晶體管的控制節(jié)點(diǎn)適于接收所述反饋信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的供電電路，其中，所述控制電路(112)包括放大器(402)，所述放大器(402)適于基于在所述內(nèi)部電壓軌(105)的電壓電平和位于所述電流控制的開(kāi)關(guān)的所述第二晶體管和所述第三晶體管之間的節(jié)點(diǎn)(404)處的電壓電平之間的比較，生成所述反饋信號(hào)FBK。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)所述的供電電路，其中，所述控制電路(112)適于基于在所述內(nèi)部電壓軌(105 )上檢測(cè)到的電壓電平來(lái)生成所述反饋信號(hào)FBK。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的供電電路，其中，所述控制電路(112)適于基于在所述內(nèi)部電壓軌上檢測(cè)到的電壓的變化率來(lái)生成所述反饋信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至8中任一項(xiàng)所述的供電電路，其中，所述控制電路(112)適于基于在所述電源電壓軌(104 )上檢測(cè)到的電壓電平來(lái)生成所述反饋信號(hào)。
10.一種集成電路，包括: 至少一個(gè)孤島(502、504)，所述至少一個(gè)孤島(502、504)包括權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的供電電路；和 控制單元(506)，所述控制單元(506)適于選擇性地啟動(dòng)所述至少一個(gè)孤島的供電電路。
11.一種控制集成電路的孤島(100)的通電階段的方法，所述孤島包括連接在所述孤島的電源電壓軌(104)和內(nèi)部電壓軌(105)之間的電流控制的開(kāi)關(guān)(102)，所述方法包括: 在所述通電階段期間，控制所述電流控制的開(kāi)關(guān)(102)以限流模式進(jìn)行操作，在所述限流模式中，基于基準(zhǔn)電流Ikef限制所述開(kāi)關(guān)所供給的電流。
12.根據(jù)權(quán)利要求 11所述的方法，還包括:在所述通電階段結(jié)束時(shí)，控制所述電流控制的開(kāi)關(guān)(102)以非限流模式進(jìn)行操作，在所述非限流模式中，不基于所述基準(zhǔn)電流限制所述開(kāi)關(guān)所供給的電流。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述電流控制的開(kāi)關(guān)包括:第一晶體管(204)，所述第一晶體管(204)通過(guò)其主電流節(jié)點(diǎn)連接在所述電源電壓軌(104)和所述內(nèi)部電壓軌(105)之間；以及第二晶體管和第三晶體管(202，206)，所述第二晶體管和所述第三晶體管(202,206)通過(guò)其主電流節(jié)點(diǎn)串聯(lián)連接在所述電源電壓軌和用于接收所述基準(zhǔn)電流Ikef的輸入線(108)之間，其中，所述第一晶體管和所述第二晶體管的控制節(jié)點(diǎn)與所述輸入線連接，且所述第三晶體管的控制節(jié)點(diǎn)適于接收反饋信號(hào)FBK，并且其中: 控制所述電流控制的開(kāi)關(guān)以所述限流模式進(jìn)行操作包括:驅(qū)動(dòng)所述反饋信號(hào)以使所述第三晶體管啟用；以及 控制所述電流控制的開(kāi)關(guān)以所述非限流模式進(jìn)行操作包括:驅(qū)動(dòng)所述反饋信號(hào)以使所述第三晶體管停用。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中，控制所述電流控制的開(kāi)關(guān)以所述非限流模式進(jìn)行操作包括:通過(guò)控制電路(112)檢測(cè)所述內(nèi)部電壓軌(105)上的電壓何時(shí)達(dá)到設(shè)定電平。
15.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中，控制所述電流控制的開(kāi)關(guān)以所述非限流模式進(jìn)行操作包括:在所述通電階段期間，通過(guò)控制電路(112 )檢測(cè)所述內(nèi)部電壓軌(105 )上的電壓的時(shí)間導(dǎo)數(shù)何時(shí)降低至設(shè)定電平以下。
【文檔編號(hào)】H02M3/137GK103904886SQ201310741248
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月27日
【發(fā)明者】羅伊克·西貝德, 格里古里·吉梅內(nèi)茲 申請(qǐng)人:道芬綜合公司