具有用于电源和信号线的集成保护的独立安全隔离区域制造技术

本文公开了具有用于电源和信号线的集成保护的独立安全隔离区域。一种具有操作诸如阀门驱动器的车辆组件的主逻辑的单个集成电路芯片。与芯片内的主逻辑隔离的是用于验证主逻辑的正确操作的安全区域。安全区域由内部电压调节器生成的内部调节电压在内部供电，该内部电压调节器从外部电压生成内部调节电压，同时防止传递外部电压的外部线路的短路。该安全区域包括保护电路，该保护电路将外部模拟信号的电压电平向下移动以在安全区域内进行监测，该保护电路用于防止传递外部模拟信号的外部线路的短路。路的短路。路的短路。

【技术实现步骤摘要】
具有用于电源和信号线的集成保护的独立安全隔离区域


[0001]本公开涉及测试电路领域，并且特别涉及集成电路芯片内专用“安全区域”内的测试电路，该测试电路由受保护的内部集成电压电源供电并具有保护电路以保护输入信号线免受对高电压的短路。

技术介绍

[0002]现代车辆越来越多地配备有各种安全系统，特别是考虑到这样的现代车辆越来越多地利用线控驱动控制来接收驾驶员输入的事实。例如，代替车辆的方向盘、制动踏板和油门踏板机械地连接到用于控制车辆的液压或电缆系统，这样的控制中的一个或多个可以连接到传感设备，该传感设备将驾驶员的意图传送到控制器，该控制器进而实现驾驶员的意图，潜在地对安全性进行修改。
[0003]例如，当驾驶员压下油门踏板以请求将旋转扭矩施加到车辆的驱动轮时，代替油门踏板操作机械地操作车辆发动机的组件(例如，节气门叶片)的电缆，油门踏板可以与传感器设备协作以生成最终提供给变速器控制器和节气门叶片控制器的电输出。例如，变速器控制器进而控制车辆的变速器，例如通过致动控制变速器档位的换档的阀驱动器来控制车辆的变速器。由于该变速器控制器实际上控制变速器而不是驱动器，因此期望执行故障检测以确定控制器是否正确操作。
[0004]由于这种对线控车辆控制的安全性的要求，ISO 26262标准被发展为包括汽车安全完整性水平(ASIL)风险分类方案。ASIL水平范围从ASIL
‑
A(最低)到ASIL
‑
D(最高)。ASIL水平由三个因素(即，故障的严重程度、发生故障的概率和控制故障的影响的能力)决定。
[0005]对于直接控制车辆的运动的车辆组件，诸如传动和制动系统，ASIL
‑
D适用并且不仅要仔细检测故障而且还要检查和验证用于检查这些故障的电路和组件是否正常操作。
[0006]在ASIL
‑
D下对变速器控制器最常见的要求之一是保证功率级的安全关断，诸如可以包括故障安全预驱动器和阀门驱动器。即使在通常经由功率级中的逻辑核心与模拟驱动器块之间的交互来实现的公共关断路径由于故障而不工作的情况下，也要保证关断。为此，通常实现冗余关断路径和冗余关断电路。这种冗余的关断路径通常集成在通过深沟槽隔离隔离的保护区域内。该保护区域通常被称为“安全区域”。
[0007]在图1中可以看到一个这样的布置。这里，车辆系统10包括与安全区域12内的安全电路13通信的主逻辑11，诸如变速器控制器。安全电路13确定主逻辑11是否正确操作，并在检测到故障的情况下提供替代的关断路径。
[0008]安全区域12内的安全电路13将完全独立于主逻辑11和集成电路芯片10内的其他功能而操作，并且因此，它们的设计除其他特征外包括独立隔离电压。目前的设计通过将进入安全区域12的供给线与集成电路芯片10的其余部分完全隔离来实现这一目的，因此需要单独的隔离电源引脚以避免故障，该故障能够影响安全区域12和由安全区域12驱动的块两者，并且涉及用于隔离供给线的大量管芯区域。虽然这确实解决了问题，但对于某些应用程序来说，缺点是不期望的，因此需要对这一领域进行额外的开发。

技术实现思路

[0009]本文公开一种集成电路芯片，包括：集成电路基板；该集成电路基板内的主逻辑，该主逻辑被配置为控制至少一个外部组件，该主逻辑还被配置为生成可以确定主逻辑的正确操作的至少一个数字信号以及可以确定主逻辑的正确操作的至少一个模拟信号；以及在集成电路基板内并与主逻辑隔离的安全区域。该安全区域包括：内部电压调节器，被配置为经由外部供电电压线接收外部供电电压并从该外部供电电压生成内部调节电压，该内部电压调节器被配置为保护安全区域内的电路免受外部供电电压线对其他电压的短路；以及保护电路，被配置为通过外部模拟输入线接收至少一个模拟信号，并通过将至少一个模拟信号的电压向下电平移位以产生至少一个模拟故障信号来从至少一个模拟信号产生至少一个模拟故障信号，该保护电路被配置为保护安全区域内的电路免受外部模拟输入线对其他电压的短路。该安全区域还包括安全电路，该安全电路由内部调节电压供电并且被配置为：从至少一个模拟故障信号生成指示是否发生了主逻辑的不当操作的至少一个模拟内部信号；从至少一个数字信号生成指示是否发生了主逻辑的不当操作的至少一个数字故障信号；并且基于至少一个模拟内部信号和至少一个数字故障信号生成响应于主逻辑的不当操作而使至少一个外部组件执行期望功能的输出信号和指示主逻辑的不当操作尚未发生的反馈信号。
[0010]保护电路可以包括耦接到电平移位器的输入电阻器，其中，雪崩二极管的阴极耦接到输入电阻器与电平移位器之间的抽头，并且雪崩二极管的阳极耦接到地，其中，电平移位器被配置为向下移动至少一个模拟信号的电压以产生至少一个模拟故障信号。
[0011]雪崩二极管可以是齐纳二极管。
[0012]内部电压调节器可以包括：参考电压发生器，连接在内部节点与地之间，该内部节点耦接到外部供电电压线，该参考电压发生器被配置为从外部供电电压线上的外部供电电压生成参考电压；雪崩二极管，耦接在内部节点与地之间，该雪崩二极管被配置为保护内部电压调节器免受外部供电电压线对其他电压的短路；以及共源共栅电路，耦接到作为输入的参考电压并且被配置为从外部供电电压生成内部调节电压。
[0013]内部电压调节器还可以包括耦接在外部供电电压线与地之间的分压器，其中，该分压器的抽头耦接到内部节点。
[0014]内部电压调节器还可以包括耦接在外部供电电压线与内部节点之间的第一电阻器，以及耦接在内部节点与地之间的第二电阻器。
[0015]共源共栅电路可以包括：第一晶体管，具有耦接到外部供电电压线的第一导电端子、第二导电端子和耦接到内部节点的控制端子；以及第二晶体管，具有耦接到第一晶体管的第二导电端子的第一导电端子、产生内部调节电压的第二导电端子以及耦接到内部节点的控制端子。
[0016]共源共栅电路可以包括：第一n沟道晶体管，具有耦接到外部供电电压的漏极、源极和耦接到内部节点的栅极；以及第二n沟道晶体管，具有耦接到第一n沟道晶体管的源极的漏极、耦接到地的源极和耦接到内部节点的栅极。
[0017]参考电压发生器可以包括连接在内部节点与地之间的多个二极管耦接的晶体管。
[0018]参考电压发生器可以包括：第一n沟道晶体管，具有耦接到内部节点的漏极、源极和耦接到内部节点的栅极；第二n沟道晶体管，具有耦接到第一n沟道晶体管的源极的漏极、
源极和耦接到第一n沟道晶体管的源极的栅极；以及第三n沟道晶体管，具有耦接到第二n沟道晶体管的源极的漏极、耦接到地的源极和耦接到第二n沟道晶体管的源极的栅极。
[0019]安全区域可以通过至少一个深沟槽隔离而被隔离。
[0020]安全区域可以通过两个同心深沟槽隔离而被隔离。
[0021]本文公开一种集成电路芯片，包括：集成电路基板；该集成电路基板内的主逻辑，该主逻辑被配置为控制至少一个外部组件；以及在集成电路基板内并被至少一个深沟槽隔离包围的安全区域本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成电路芯片，包括：集成电路基板；所述集成电路基板内的主逻辑，所述主逻辑被配置为控制至少一个外部组件，所述主逻辑还被配置为生成至少一个数字信号和至少一个模拟信号，从所述至少一个数字信号能够确定所述主逻辑的正确操作，并且从所述至少一个模拟信号能够确定所述主逻辑的正确操作；在所述集成电路基板内并与所述主逻辑隔离的安全区域，所述安全区域包括：内部电压调节器，被配置为经由外部供电电压线接收外部供电电压并且从所述外部供电电压生成内部调节电压，所述内部电压调节器被配置为保护所述安全区域内的电路免受所述外部供电电压线对其他电压的短路；保护电路，被配置为通过外部模拟输入线接收至少一个模拟信号，并且通过将所述至少一个模拟信号的电压向下电平移位以产生至少一个模拟故障信号来从所述至少一个模拟信号生成至少一个模拟故障信号，所述保护电路被配置为保护所述安全区域内的电路免受所述外部模拟输入线对其他电压的短路；以及安全电路，由所述内部调节电压供电并且被配置为：从所述至少一个模拟故障信号生成至少一个模拟内部信号，所述至少一个模拟内部信号指示是否发生了所述主逻辑的不当操作；从所述至少一个数字信号生成至少一个数字故障信号，所述至少一个数字故障信号指示是否发生了所述主逻辑的不当操作；并且基于所述至少一个模拟内部信号和所述至少一个数字故障信号生成输出信号和反馈信号，所述输出信号响应于所述主逻辑的不当操作而使所述至少一个外部组件执行期望功能，所述反馈信号指示所述主逻辑的不当操作尚未发生。2.根据权利要求1所述的集成电路芯片，其中所述保护电路包括耦接到电平移位器的输入电阻器，其中雪崩二极管的阴极被耦接到所述输入电阻器与所述电平移位器之间的抽头，并且雪崩二极管的阳极被耦接到地，其中所述电平移位器被配置为向下移动所述至少一个模拟信号的电压以产生至少一个模拟故障信号。3.根据权利要求2所述的集成电路芯片，其中所述雪崩二极管包括齐纳二极管。4.根据权利要求1所述的集成电路芯片，其中所述内部电压调节器包括：参考电压发生器，连接在内部节点与地之间，所述内部节点被耦接到所述外部供电电压线，所述参考电压发生器被配置为从所述外部供电电压线上的所述外部供电电压生成参考电压；雪崩二极管，耦接在所述内部节点与地之间，所述雪崩二极管被配置为保护所述内部电压调节器免受所述外部供电电压线对其他电压的短路；以及共源共栅电路，耦接到作为输入的所述参考电压并且被配置为从所述外部供电电压生成所述内部调节电压。5.根据权利要求4所述的集成电路芯片，其中所述内部电压调节器还包括耦接在所述外部供电电压线与地之间的分压器，其中所述分压器的抽头耦接到所述内部节点。6.根据权利要求4所述的集成电路芯片，其中所述内部电压调节器还包括耦接在所述外部供电电压线与所述内部节点之间的第一电阻器，以及耦接在所述内部节点与地之间的
第二电阻器。7.根据权利要求4所述的集成电路芯片，其中所述雪崩二极管包括齐纳二极管。8.根据权利要求4所述的集成电路芯片，其中所述共源共栅电路包括：第一晶体管，具有：第一导电端子，耦接到所述外部供电电压线；第二导电端子；以及控制端子，耦接到所述内部节点；以及第二晶体管，具有：第一导电端子，耦接到所述第一晶体管的所述第二导电端子；第二导电端子，在所述第二导电端子处所述内部调节电压被产生；以及控制端子，耦接到所述内部节点。9.根据权利要求4所述的集成电路芯片，其中所述共源共栅电路包括：第一n沟道晶体管，具有：漏极，耦接到所述外部供电电压；源极；以及栅极，耦接到所述内部节点；以及第二n沟道晶体管，具有：漏极，耦接到所述第一n沟道晶体管的所述源极；源极，耦接到地；以及栅极，耦接到所述内部节点。10.根据权利要求4所述的集成电路芯片，其中所述参考电压发生器包括连接在所述内部节点与地之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：