CN102468839A - 应用在集成电路实现多功能脚位的电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应用在集成电路实现多功能脚位的电路及方法，该电路包括第一开关连接该多功能脚位，在该集成电路未准备完成时，该第一开关为闭路，该电路检测该第一开关的电流来决定是否启动该集成电路，当该集成电路准备完成后，该第一开关为开路，该电路检测该多功能脚位的电压来启动或关闭该集成电路。当该多功能脚位的电压大于一临界值时，将被判定为电源良好状态。本发明中的电流Iok较现有电路中的电流Iok高，故可以串接更多的IC接口，并可以增快系统的反应速度。

Description

应用在集成电路实现多功能脚位的电路及方法

技术领域

本发明是有关一种应用在集成电路(IC)实现多功能脚位的电路，特别是关于一种利用单一脚位实现芯片使能及电源良好(power good)功能的电路。

背景技术

随着电路功能的增加，IC需要越来越多的脚位来实现这些功能，为了减少脚位的数量，目前已提出很多利用单一脚位实现多种功能的技术。电源良好信号在IC上是常见的输出信号，供系统判断IC功能是否准备完成，一般IC的电源良好输出多是用开漏极(open drain)或开集极(open collector)的架构实现，并利用接线或闸(wire-or)来和其他IC相互连接，系统端会有一个上拉电阻连接所有IC的电源良好输出，当所有IC的电源良好输出皆为开路时，则触发电源良好信号以通知系统所有IC皆准备完成，当任一个IC的电源良好输出为短路时，则电源良好信号不被触发，因此系统将得知还有IC未准备完成。

图1显示现有的电源转换器，其包括IC 10用以控制功率开关M1及M2的切换而将输入电压Vin转换为输出电压Vout。此IC 10利用多功能脚位POK/EN来实现芯片使能及电源良好功能。图2显示图1的IC 10中利用多功能脚位POK/EN实现芯片使能及电源良好功能的电路，其中上拉电阻Rpull连接在电源电压端VCC及多功能脚位POK/EN之间，开关Q2连接在多功能脚位POK/EN及接地端GND之间，受控于芯片使能信号EN，二极管D2与开关Q1串联在多功能脚位POK/EN及接地端GND之间，比较器12将多功能脚位POK/EN的电压与临界值Vth1比较产生信号CE以启动或关闭IC 10，比较器14比较回授脚位FB的电压及临界值Vth2产生信号PG控制开关Q1。当芯片使能信号EN使开关Q2为闭路时，多功能脚位POK/EN的电压被拉到GND，因此比较器12输出低准位的信号CE使IC 10关闭。当开关Q2为开路时，通过上拉电阻Rpull的电流Iok将从多功能脚位POK/EN经二极管D2及开关Q1流向接地端GND，由于开关Q1为闭路时其上跨压很小，故需要藉由二极管D2的顺向偏压VF使多功能脚位POK/EN的电压可以大于临界值Vth1，进而使比较器12输出高准位的信号CE启动IC 10。在IC 10启动后，若回授脚位FB的电压大于临界值Vth2，表示此IC 10准备完成，比较器14将使开关Q1为开路，当所有IC都准备完成后，多功能脚位POK/EN的电压被拉高，以触发电源良好信号以通知系统所有IC皆准备完成。

芯片使能及电源良好输出都有各自的规范，一般来说，当多功能脚位POK/EN的电压大于0.3V时，比较器12将送出信号CE启动IC 10，而当多功能脚位POK/EN的电压大于0.4或0.8V时，便判定为电源良好状态。然而，0.3V到0.4或0.8V之间的区间是很小的，因此很可能因为工艺、电压及温度变化而使多功能脚位POK/EN的电压在IC 10未准备完成时大于0.4或0.8V，进而导致系统误判。此外，上拉电阻Rpull的大小也会有影响，较小的上拉电阻Rpull将产生较大的电流Iok，根据二极管的特性，当通过其上的电流越大时，其顺向偏压VF也越大，因此，上拉电阻Rpull不能太小，否则将使多功能脚位POK/EN的电压在IC 10未准备完成时触发电源良好信号。但是当上拉电阻Rpull过大时，电流Iok变得很小，这将使多功能脚位POK/EN的电压缓慢上升，因而需要较长的时间才能触发电源良好信号，尤其是串接的IC数量越多时，系统的反应速度越慢。再者，在此架构中，由于电流Iok限制在较小的范围中，例如50uA，因此，当二极管D2较强(stronger)时，可能使多功能脚位POK/EN的电压无法大于临界值Vth1，因而无法使IC 10启动，相反的，当二极管D2较弱(weaker)时，可能在IC 10未准备完成时便触发电源良好信号。如上所述，现有利用多功能脚位POK/EN实现芯片使能及电源良好功能的电路，有着许多限制，导致设计的困难。

本发明中的电流Iok较现有电路中的电流Iok高，故可以串接更多的IC接口，并可以增快系统的反应速度。

发明内容

本发明是有关一种利用单一脚位实现芯片使能及电源良好功能的电路及方法。

根据本发明，一种应用在集成电路实现多功能脚位的电路包括：第一开关连接该集成电路的多功能脚位；电流检测器检测该第一开关的电流，并根据该电流的大小决定第一信号；第一比较器比较该多功能脚位的电压及第一临界值产生第二信号；多工器从该第一及第二信号中选择其中一个以启动或关闭该集成电路；以及第二比较器在该回授脚位的电压大于第二临界值时，产生该第三信号使该第一开关为开路；其中，在该第一开关为开路后，若该多功能脚位的电压大于第三临界值，判定为电源良好状态。

根据本发明，一种应用在集成电路实现多功能脚位的方法包括：检测与该多功能脚位连接的第一开关的电流，并根据该电流的大小决定第一信号；比较该多功能脚位的电压及第一临界值产生第二信号；在该集成电路的回授脚位的电压小于第二临界值时，选择该第一信号来控制该集成电路的启动或关闭；在该回授脚位的电压大于第二临界值时，控制该第一开关为开路并选择该第二信号来控制该集成电路的启动或关闭；以及在该第一开关为开路后，若该多功能脚位的电压大于第三临界值，判定为电源良好状态。

附图说明

图1显示现有的电源转换器；

图2显示利用多功能脚位POK/EN实现芯片使能及电源良好功能的电路；

图3显示本发明的功能方块图；以及

图4显示图3功能方块的实施例。

附图标号：

10  集成电路

12  比较器

14  比较器

20  电源良好判断电路

22  电流检测器

24  第一比较器

26  多工器

28  第二比较器

30  电流源

32  反相器

34  节点

具体实施方式

图3显示本发明的功能方块图，其中上拉电阻Rpull连接IC 10的多功能脚位POK/EN，作为电流源提供电流Iok，第二开关SW2连接在多功能脚位POK/EN及接地端GND之间，受控于芯片使能信号EN，电源良好判断电路20根据多功能脚位POK/EN的电压决定电源良好信号APG，第一开关SW1连接多功能脚位受控于信号PG，电流检测器22检测通过第一开关SW1的电流产生信号S1，第一比较器24根据多功能脚位POK/EN的电压决定信号S2，多工器26根据信号PG从信号S1及S2中选择其中一个作为信号CE以启动或关闭IC 10，第二比较器28根据IC 10的回授脚位FB的电压决定信号PG。

图4显示图3功能方块的实施例，其中第一开关SW1及第二开关SW2皆为MOS晶体管，电源良好判断电路20为比较器用以比较多功能脚位POK/EN的电压及临界值Vth3，当多功能脚位POK/EN的电压大于临界值Vth3时，电源良好判断电路20输出电源良好信号APG。电流检测器22包括由晶体管M1及M2组成的电流镜、电流源30及反相器32，其中电流镜连接第一开关SW1，用以镜射通过第一开关SW1的电流而产生镜射电流Im与电流源30所提供的参考电流IEN比较，当镜射电流Im小于参考电流IEN时，节点34的电压为高准位，故反相器32输出低准位的信号S1，当镜射电流Im大于参考电流IEN时，节点34的电压为低准位，故反相器32输出高准位的信号S1。

参照图4，当IC 10未启动时，第二开关SW2为闭路，又回授脚位FB的电压小于临界值Vth2，故比较器28送出低准位的信号PG以使第一开关SW1为闭路并使多工器26选择送出信号S1，此时电流Iok几乎全经由第二开关SW2流向接地端GND，故第一开关SW1上几乎没有电流，因而使镜射电流Im小于参考电流IEN，信号S1为低准位无法启动IC 10。接着，当芯片使能信号EN使第二开关SW2为开路时，电流Iok经由多功能脚位POK/EN、第一开关SW1及晶体管M1流向接地端GND，此时镜射电流Im大于参考电流IEN，因而使信号S1转为高准位以启动IC 10，在此实施例中，由于要将通过第一开关SW1的电流缩小N倍后再与参考电流IEN比较，因此通过上拉电阻Rpull的电流Iok不能太小，假设参考电流IEN为10uA，则电流Iok约为1mA～10mA。在IC 10被启动后，回授脚位FB的电压开始上升，当其大于临界值Vth2时，表示此IC 10已准备完成，比较器28输出高准位的信号PG以使第一开关SW1为开路，并使多工器26选择送出信号S2。在IC 10的第一开关SW1为开路期间，若还有其他IC未准备完成，则未准备完成的IC中的第一开关SW1及晶体管M1的跨压将使IC 10的多功能脚位POK/EN的电压大于临界值Vth1并小于临界值Vth3，因此IC 10中的第一比较器24送出高准位的信号S2以使IC 10维持启动状态，一般来说，临界值Vth1约为0.3V，临界值Vth3约为0.8V。若其他IC皆准备完成，则电流Iok将使多功能脚位POK/EN的电压上升，在其大于临界值Vth3时，电源良好判断电路20送出高准位的信号APG通知系统所有IC皆准备完成。由于本发明中的电流Iok较现有电路中的电流Iok高，故可以串接更多的IC接口，并可以增快系统的反应速度。

以上对于本发明的较佳实施例所作的叙述是为阐明的目的，而无意限定本发明精确地为所揭露的形式，基于以上的教导或从本发明的实施例学习而作修改或变化是可能的，实施例是为解说本发明的原理以及让本领域技术人员以各种实施例利用本发明在实际应用上而选择及叙述，本发明的技术思想企图由权利要求及其均等来决定。

Claims (7)

1.一种应用在集成电路实现多功能脚位的电路，其特征在于，所述应用在集成电路实现多功能脚位的电路包括：

第一开关，连接所述集成电路的多功能脚位；

电流检测器，连接所述第一开关，检测所述第一开关的电流，并根据所述电流的大小决定第一信号；

第一比较器，连接所述多功能脚位，比较所述多功能脚位的电压及第一临界值产生第二信号；

多工器，连接所述第一比较器及电流检测器，从所述第一及第二信号中选择其中一个以启动或关闭所述集成电路；以及

第二比较器，连接所述第一开关及所述集成电路的回授脚位，在所述回授脚位的电压大于第二临界值时，产生第三信号使所述第一开关为开路；

其中，在所述第一开关为开路后，若所述多功能脚位的电压大于第三临界值，判定为电源良好状态。

2.如权利要求1所述的应用在集成电路实现多功能脚位的电路，其特征在于，所述的应用在集成电路实现多功能脚位的电路更包括：

电流源，连接所述多功能脚位，以对其供应电流；以及

第二开关，连接在所述多功能脚位及接地端之间，因应芯片使能信号而改变所述第一开关的电流。

3.如权利要求2所述的应用在集成电路实现多功能脚位的电路，其特征在于，所述电流源包括上拉电阻连接在电源电压及所述多功能脚位之间。

4.如权利要求1所述的应用在集成电路实现多功能脚位的电路，其特征在于，所述电流检测器包括：

电流镜，连接所述第一开关，镜射所述第一开关的电流产生镜射电流；以及

电流源，连接所述电流镜，提供参考电流与所述镜射电流比较以决定所述第一信号。

5.如权利要求1所述的应用在集成电路实现多功能脚位的电路，其特征在于，所述多工器根据所述第三信号选择输出所述第一信号或第二信号。

6.一种应用在集成电路实现多功能脚位的方法，其特征在于，所述应用在集成电路实现多功能脚位的方法包括：

(A)检测与所述多功能脚位连接的第一开关的电流，并根据所述电流的大小决定第一信号；

(B)比较所述多功能脚位的电压及第一临界值产生第二信号；

(C)在所述集成电路的回授脚位的电压小于第二临界值时，选择所述第一信号来控制所述集成电路的启动或关闭；

(D)在所述回授脚位的电压大于第二临界值时，控制所述第一开关为开路并选择所述第二信号来控制所述集成电路的启动或关闭；以及

(E)在所述第一开关为开路后，若所述多功能脚位的电压大于第三临界值，判定为电源良好状态。

7.如权利要求6所述的应用在集成电路实现多功能脚位的方法，其特征在于，所述步骤(A)包括：

镜射所述第一开关的电流产生镜射电流；以及

比较所述镜射电流及一参考电流产生所述第一信号。

Images