自动检测闭锁中的互补金属氧化物半导体装置并循环对其的供电制造方法及图纸

一种监测与保护电路，其与向ＣＭＯＳ装置供应电力的电压调节器相关联，所述监测与保护电路可足够精确地感测过电流电平以用于确定在所述ＣＭＯＳ装置的电路中是否已发生故障（例如，闭锁的、有故障的或短路的晶体管等），接着在可发生非预期的过电流（例如，ＣＭＯＳ电路闭锁）时，此监测与保护电路可自动地产生故障警告信号及／或循环对所述ＣＭＯＳ装置的供电。所述监测与保护电路可与电压调节器（例如，低压降（ＬＤＯ）电压调节器）一起集成在单个集成电路衬底上。所述监测与保护电路和电压调节器可与ＣＭＯＳ装置（例如，数字处理器）一起制造于单个集成电路衬底上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对CMOS电路装置的闭锁的检测及其复位，且更特定来说，涉及对闭锁 中的CMOS电路装置的自动检测及复位对其供电。
技术介绍
互补金属氧化物半导体(CMOS)电路广泛地用在数字集成电路装置中，例如数字 处理器及类似物。然而，CMOS电路因各种原因而易受到闭锁影响，例如电快速瞬变(EFT)、 静电放电(ESD)及类似现象；过电压状况，电离辐射，例如航空及军事用途等。当在CMOS 电路中发生闭锁时，可存在不寻常高的所汲取电流，其可损坏或破坏CMOS电路且还可能损 坏或破坏给CMOS电路供电的电压调节器。CMOS电路的闭锁可使所述电路无效。一种校正 CMOS电路的闭锁的方法是循环对其供电，例如断电然后再通电。
技术实现思路
需要可容忍或经保护而免受各种闭锁引起的事件以使得可恢复(例如，但不限 于)单事件翻转(SEU)及/或单事件闭锁(SEL)的发生的更强大CMOS装置。如果与向所 述CMOS装置供应电力的电压调节器相关联的监测与保护电路可足够精确地感测过电流电 平以用于确定是否发生故障，例如闭锁的、有故障的或短路的晶体管等，接着当可发生非预 期的过电流(例如CMOS电路闭锁)时，此监测与保护电路可自动地产生故障警告信号及/ 或循环对所述CMOS装置的供电。所述监测与保护电路可与所述电压调节器(例如，低压 降(LDO)电压调节器)集成在一起。具有组成整体的监测与保护电路的所述电压调节器也 可与CMOS装置集成在一起，例如数字处理器，例如微型计算机、微控制器、数字信号处理器 (DSP)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑门(PLA)及类似处理器。CMOS装置操作电流要求(负载)可在其正常操作期间发生迥然不同的变化，且 CMOS装置指示期望电流要求(例如，CMOS装置电力负载)或“状态信息”将是有利的。此状 态信息可指示改变电流限制及/或停用或启用过电流监测的恰当时间。举例来说，当CMOS 装置进入低电力或睡眠模式中时，各种逻辑功能停止汲取电力以使得CMOS装置的总电力 负载因此减小。然而，当CMOS装置处于睡眠模式中时，监视及控制所述CMOS装置的电路仍 易受到SEL及SEU事件影响。因此，必须相应地调节电流监视跳闸点。同样，如果CMOS装置汲取比期望少的电流，则在CMOS装置电路的一部分中可已发 生闭锁状况。举例来说，如果没有对CMOS装置的逻辑电路进行时钟计时，则其将汲取较少 电流。因此，如果时钟电路进入闭锁状况且不能向CMOS装置中的逻辑电路供应时钟信号， 则所述CMOS装置将汲取较少电流，因为其逻辑电路不再切换状态。此状况可通过循环对所 述CMOS装置的供电(电力循环)以使得解除可能处于闭锁中的所述CMOS电路来纠正且可 继续所述CMOS装置的正常操作。举例来说，如果电流监测与保护电路检测到相比于从状态信息获得的期望操作电5流过量的电流(例如，CMOS电路闭锁状况)或不充分的电流(例如，时钟电路闭锁状况) 时可起始电力循环。因此，任何时候当CMOS装置脱离期望电力汲取窗口(电流汲取变得高 于高电流跳闸值或低于低电流跳闸值)，则将循环对所述CMOS装置的供电以便将所述CMOS 装置自其闭锁状况带出。在监测所述CMOS装置的适当操作是处于正常操作模式还是低电力睡眠模式中 时，还可将来自所述CMOS装置的状态信息及/或其它周期信号用作监视计时器功能的心 跳。如果所述监视计时器功能不能在某一时间内接收期望响应(来自所述CMOS装置的心 跳)(例如，CMOS装置没有正确操作-CMOS电路处于闭锁)，则也可产生所述电力循环。所述监测与保护电路还可用作可具有至少一个电流跳闸值的固态电路中断器。可 针对需要不同操作电力水平的各种应用在所述CMOS装置的操作期间编程所述至少一个电 流跳闸值，即基于所述CMOS装置电路处于低电力睡眠模式中或处于操作模式中改变电压 调节器保护电路的电流跳闸值。可在系统制造及/或启动期间使用相依于系统应用的定制电流跳闸值来编程所 述至少一个电流跳闸值。在一些关键应用(例如太空、军事及企业服务器应用)中，CMOS装置可作为CMOS 装置的表决三元组的一部分操作。在此情况中，存在两个其它CMOS装置，其在第一 CMOS装 置的适当操作时提供检查及备份。可存在第一 CMOS装置的故障没有被其电流监测与保护 电路及/或监测计时器检测到的可能性。然而，应用程序将在与其它两个CMOS装置通信期 间检测故障。在发生此类情形时，如果每一 CMOS装置可断言到其它两个CMOS装置的电压 调节器的电力循环信号，则来自两个工作中CMOS装置的每一者的电力循环表决可致使用 于有故障/功能故障/劣质通信CMOS装置的电力循环。根据本专利技术的特定实例性实施例，用于监测与保护互补金属氧化物半导体(CMOS) 装置的系统包括互补金属氧化物半导体(CMOS)装置；电流测量电路，其用于测量从其中 通过的电流且适于耦合到电源；所述电流测量电路具有经测量电流输出；电力切换电路， 其耦合到所述电流测量电路且具有用于向所述CMOS装置供应电力的输出；调节器控制电 路，其耦合到所述电力切换电路，所述调节器控制电路控制所述电力切换电路的输出处的 电压；比较器，其具有耦合到所述电流测量电路的所述经测量电流输出的第一数输入；电 流跳间设定点电路，其具有耦合到所述CMOS装置的输入及耦合到所述比较器第二输入的 第一输出；其中所述CMOS装置将装置配置信息发送到所述电流跳闸设定点电路以用于确 定高电流跳闸设定点；及所述比较器，其具有耦合到所述电力切换电路的输出，所述输出在 所述比较器输出处于第一逻辑电平时致使所述电力切换电路与所述调节器控制电路作为 电压调节器正常操作，且在所述比较器输出处于第二逻辑电平时致使关闭所述电力切换电 路，借此循环对所述CMOS装置的通电与断电，其中所述比较器输出在来自所述电流测量电 路的所述经测量电流小于所述高电流跳间设定点时处于所述第一逻辑电平，且在所述经测 量电流大于或等于所述高电流跳闸设定点时处于所述第二逻辑电平。所述电流跳闸设定点 电路进一步包括耦合到所述比较器的第三输入的第二输出，其中所述电流跳闸设定点电路 进一步确定低电流跳间设定点，借此所述比较器输出在来自所述电流测量电路的所述经测 量电流大于所述低电流跳间设定点时处于所述第一逻辑电平，且在所述经测量电流小于或 等于所述低电流跳闸设定点时处于所述第二逻辑电平。根据本专利技术的另一特定实例性实施例，一种用于互补金属氧化物半导体(CMOS) 装置的表决三元组的监测与保护的系统包括第一、第二及第三互补金属氧化物半导体 (CMOS)装置；及第一、第二及第三电压调节器，其供应能够被循环到相应第一、第二及第三 CMOS装置的经调节电力；其中所述第一、第二及第三CMOS装置彼此通信以用于确定其每一 者的操作健康状况；所述第一、第二及第三电压调节器中的每一者包括电流测量电路，其 用于测量从其中通过的电流且适于耦合到电源，所述电流测量电路具有经测量电流输出； 电力切换电路，其耦合到所述电流测量电路且具有用于向所述第一、第二及第三CMOS装置 供应电力的输出；调节器控制电路，其耦合到所述电力切换电路，所述调节器控制电路控制 所述电力切换电路的输出处的电压；比较器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于互补金属氧化物半导体（ＣＭＯＳ）装置的监测与保护的系统，所述系统包括：互补金属氧化物半导体（ＣＭＯＳ）装置；电流测量电路，其用于测量从其中通过的电流且适于耦合到电源，所述电流测量电路具有经测量电流输出；电力切换电路，其耦合到所述电流测量电路且具有用于向所述ＣＭＯＳ装置供应电力的输出；调节器控制电路，其耦合到所述电力切换电路，所述调节器控制电路控制所述电力切换电路的所述输出处的电压；比较器，其具有耦合到所述电流测量电路的所述经测量电流输出的第一输入；电流跳闸设定点电路，其具有耦合到所述ＣＭＯＳ装置的输入及耦合到所述比较器的第二输入的第一输出，其中所述ＣＭＯＳ装置将装置配置信息发送到所述电流跳闸设定点电路以用于确定高电流跳闸设定点；且所述比较器具有耦合到所述电力切换电路的输出，所述输出在所述比较器输出处于第一逻辑电平时致使所述电力切换电路与所述调节器控制电路一起作为电压调节器正常操作，且在所述比较器输出处于第二逻辑电平时致使关闭所述电力切换电路，借此循环对所述ＣＭＯＳ装置的通电与断电，其中所述比较器输出在来自所述电流测量电路的所述经测量电流小于所述高电流跳闸设定点时处于所述第一逻辑电平，且在所述经测量电流大于或等于所述高电流跳闸设定点时处于所述第二逻辑电平。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-3-7 12/044,315一种用于互补金属氧化物半导体(CMOS)装置的监测与保护的系统，所述系统包括互补金属氧化物半导体(CMOS)装置；电流测量电路，其用于测量从其中通过的电流且适于耦合到电源，所述电流测量电路具有经测量电流输出；电力切换电路，其耦合到所述电流测量电路且具有用于向所述CMOS装置供应电力的输出；调节器控制电路，其耦合到所述电力切换电路，所述调节器控制电路控制所述电力切换电路的所述输出处的电压；比较器，其具有耦合到所述电流测量电路的所述经测量电流输出的第一输入；电流跳闸设定点电路，其具有耦合到所述CMOS装置的输入及耦合到所述比较器的第二输入的第一输出，其中所述CMOS装置将装置配置信息发送到所述电流跳闸设定点电路以用于确定高电流跳闸设定点；且所述比较器具有耦合到所述电力切换电路的输出，所述输出在所述比较器输出处于第一逻辑电平时致使所述电力切换电路与所述调节器控制电路一起作为电压调节器正常操作，且在所述比较器输出处于第二逻辑电平时致使关闭所述电力切换电路，借此循环对所述CMOS装置的通电与断电，其中所述比较器输出在来自所述电流测量电路的所述经测量电流小于所述高电流跳闸设定点时处于所述第一逻辑电平，且在所述经测量电流大于或等于所述高电流跳闸设定点时处于所述第二逻辑电平。2.如权利要求1所述的系统，其进一步包括所述电流跳闸设定点电路具有耦合到所述 比较器的第三输入的第二输出，其中所述电流跳间设定点电路进一步确定低电流跳间设定 点，借此所述比较器输出在来自所述电流测量电路的所述经测量电流大于所述低电流跳闸 设定点时处于所述第一逻辑电平且在所述经测量电流小于或等于所述低电流跳间设定点 时处于所述第二逻辑电平。3.如权利要求1所述的系统，其进一步包括所述CMOS装置将应用配置信息发送到所述 电流跳闸设定点电路以用于确定所述高电流跳闸设定点。4.如权利要求2所述的系统，其进一步包括所述CMOS装置将应用配置信息发送到所述 电流跳闸设定点电路以用于确定所述低电流跳闸设定点。5.如权利要求1所述的系统，其进一步包括耦合到所述电力切换电路且耦合到所述 CMOS装置的监视计时器电路，其中如果在某一时间周期内未接收到来自所述CMOS装置的 预期信号，则所述监视计时器将关闭所述电力切换电路，否则所述监视计时器允许所述电 力切换电路与所述调节器控制电路一起作为电压调节器正常操作。6.如权利要求1所述的系统，其中所述高电流跳闸设定点可由所述CMOS装置编程。7.如权利要求2所述的系统，其中所述低电流跳闸设定点可由所述CMOS装置编程。8.如权利要求1所述的系统，其中所述电力切换电路在转回接通之前保持关断达某一 关断时间。9.如权利要求8所述的系统，其中所述某一关断时间足够长以使所述CMOS装置在向其 再施加电力之前解除闭锁。10.如权利要求1所述的系统，其中所述电流测量电路、所述电力切换电路、所述调节器控制电路、所述比较器及所述电流跳闸设定点电路均制造于半导体集成电路裸片上。11.如权利要求10所述的系统，其中所述半导体集成电路裸片包封于集成电路封装中。12.如权利要求3所述的系统，其中所述电流测量电路、所述电力切换电路、所述调节 器控制电路、所述比较器、所述电流跳间设定点电路及所述监视计时器均制造于半导体集 成电路裸片上。13.如权利要求12所述的系统，其中所述半导体集成电路裸片包封于集成电路封装中。14.如权利要求1所述的系统，其中所述电流测量电路、所述电力切换电路、所述调节 器控制电路、所述比较器、所述电流跳间设定点电路及所述CMOS装置均制造于半导体集成 电路裸片上。15.如权利要求14所述的系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫哈里朱利谢，
申请(专利权)人：密克罗奇普技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]