CN111435154B - 漏电检测电路、闪存存储器漏电检测装置和漏电检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种漏电检测电路、闪存存储器漏电检测装置和漏电检测方法，漏电检测电路包括：第一电流镜单元、第二电流镜单元、参考电流产生单元、第三电流镜单元和比较单元；第一电流镜单元的输入端作为漏电检测电路的输入端，第一电流镜单元的输出端与第二电流镜单元的输入端电连接；第二电流镜单元的输出端与第三电流镜单元的输入端电连接；参考电流产生单元的输入端与第一电源电连接，参考电流产生单元的输出端与第三电流镜单元的输入端电连接；第三电流镜单元的输出端与比较单元的第一输入端电连接；比较单元的第二输入端用于输入参考信号，比较单元的输出端作为所述漏电检测电路的输出端。方便高效的实现了对待检测电路的漏电检测。

Description

漏电检测电路、闪存存储器漏电检测装置和漏电检测方法

技术领域

本发明实施例涉及漏电检测技术，尤其涉及一种漏电检测电路、闪存存储器漏电检测装置和漏电检测方法。

背景技术

随着半导体等技术的快速发展，对一些精密设备，如闪存存储器中的漏电电流检测具有十分重要的作用，通过漏电检测可及时标注出闪存存储器中的坏块，以防止数据写入坏块。

由于闪存存储器芯片尺寸越来越小，相应的字线与字线之间以及字线与基底之间间隔也较小，现有技术并不能对字线与子线之间以及字线与基底之间的漏电进行精确的检测。

发明内容

本发明提供一种漏电检测电路、闪存存储器漏电检测装置和漏电检测方法，以实现对精密设备漏电电流的精确检测。

第一方面，本发明实施例提供了一种漏电检测电路，所述漏电检测电路包括：第一电流镜单元、第二电流镜单元、参考电流产生单元、第三电流镜单元和比较单元；

所述第一电流镜单元的输入端作为所述漏电检测电路的输入端，所述第一电流镜单元的输出端与所述第二电流镜单元的输入端电连接，所述第一电流镜单元的电压端用于输入偏置电压；

所述第二电流镜单元的输出端与所述第三电流镜单元的输入端电连接，所述第二电流镜单元的电压端用于输入偏置电压；

所述参考电流产生单元的输入端与第一电源电连接，所述参考电流产生单元的输出端与所述第三电流镜单元的输入端电连接；

所述第三电流镜单元的输出端与所述比较单元的第一输入端电连接，所述第三电流镜单元的电压端用于输入偏置电压；

所述比较单元的第二输入端用于输入参考信号，所述比较单元的输出端作为所述漏电检测电路的输出端。

可选的，还包括：公共电流产生单元，所述公共电流产生单元的输入端与第二电源电连接，所述公共电流产生单元的输出端与所述第一电流镜单元的输入端电连接。

可选的，所述第一电流镜单元采用PMOS共源共栅型电流镜，所述第二电流镜单元采用NMOS基本电流镜，所述第三电流镜采用PMOS基本电流镜。

可选的，所述参考电流产生单元包括第一晶体管，所述第一晶体管的控制极作为所述参考电流产生单元的输入端，所述第一晶体管的第一极作为所述参考电流产生单元的输出端，所述第一晶体管的第二极接地。

可选的，所述公共电流产生单元包括第二晶体管，所述第二晶体管的控制极作为所述公共电流产生单元的输入端，所述第二晶体管的第一极作为所述公共电流产生单元的输出端，所述第二晶体管的第二极接地。

可选的，所述比较单元包括电阻、积分电容和比较器，所述电阻的第一端作为所述比较单元的第一输入端，所述电阻的第二端接地；

所述比较器的第一输入端与所述电阻的第一端电连接，所述比较器的第二输入端作为所述比较单元的第二输入端，所述比较器的输出端作为所述比较单元的输出端；

所述参考信号为参考电压；

所述积分电容的第一端与所述电阻的第一端电连接，所述积分电容的第二端接地。

第二方面，本发明实施例还提供了一种闪存存储器漏电检测装置，包括，上述任一项所述的漏电检测电路和闪存存储器；

所述第一电流镜的电压端与所述闪存存储器的泵电压输出端电连接，所述漏电检测电路的输入端与所述闪存存储器的解码电路电连接。

第三方面，本发明实施例还提供了一种基于上述所述闪存存储器漏电检测装置的漏电检测方法，所述漏电检测方法包括：

将所述闪存存储器中的字线选择开关断开，设置第一电源的电压值以及参考信号的参数值，记录比较单元的输出端输出信号翻转所需时间为第一时间；

选中所述闪存存储器的一条字线，并向所述选中的字线施加第一电平，向所述闪存存储器中与所述选中的字线相邻的字线施加第二电平，记录比较单元的输出端输出信号翻转所需时间为第二时间。

可选的，记录比较单元的输出端输出信号翻转所需时间为第二时间之后还包括：

若所述第一时间大于所述第二时间，则标记所述字线为正常字线；

若所述第一时间不大于所述第二时间，则标记所述字线为异常字线。

可选的，若所述闪存存储器的块中包含异常字线，则将所述块标记为坏块。

本发明通过采用包括第一电流镜单元、第二电流镜单元、参考电流产生单元、第三电流镜单元和比较单元的漏电检测电路，将比较单元的输出信号翻转时间作为检测标准，简单高效的实现了对待检测电路的漏电检测。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种漏电检测电路的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的又一种漏电检测电路的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种漏电检测电路的电路结构示意图；

图4为本发明实施例提供的又一种漏电检测电路的电路结构示意图；

图5为本发明实施例提供的又一种漏电检测电路的电路结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种闪存存储器漏电检测装置的电路结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种漏电检测方法的流程图；

图8为本发明实施例提供的又一种漏电检测方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例

图1为本发明实施例提供的一种漏电检测电路的结构示意图，参考图1，漏电检测电路包括：第一电流镜单元101，第二电流镜单元102，参考电流产生单元103，第三电流镜单元104和比较单元105；

第一电流镜单元101的输入端作为漏电检测电路的输入端IN，第一电流镜单元101的输出端与第二电流镜单元102的输入端电连接，第一电流镜单元101 的电压端VPEO用于输入偏置电压；

第二电流镜单元102的输出端与第三电流镜单元104的输入端电连接，第二电流镜单元102的电压端VCC1用于输入偏置电压；

参考电流产生单元103的输入端与第一电源VR电连接，参考电流产生单元 103的输出端与第三电流镜单元104的输入端电连接；

第三电流镜单元104的输出端与比较单元105的第一输入端电连接，第三电流镜单元103的电压端VCC2用于输入偏置电压；

比较单元105的第二输入端用于输入参考信号VREFLK，比较单元105的输出端作为漏电检测电路的输出端OUT。

具体的，第一电流镜单元101的电压端VPEO，第二电流镜单元102的电压端VCC1和第三电流镜单元104的电压端VCC2，可根据电流镜的类型连接正电压或接地，示例性的，可将第一电流镜单元101的电压端VPEO接正电压，第二电流镜单元102的电压端VCC1接地，第三电流镜单元103的电压端VCC2接正电压。参考电流产生单元103可根据第一电源VR的电压值产生不同的参考电流值，以设置不同的检测标准。在漏电检测电路的输入端接入待检测的电路之前，可先设置第一电源VR的电压值以及参考信号VREFLK的参数值，此时由于第一电流镜单元101的输入端无电流输入，因此第一电流镜单元101单元的输出端也无电流输出，相应的第二电流镜单元102的输入端无电流输入，第二电流镜单元102的输出端也无电流输出，此时第三电流镜单元104的输入端的输入电流等于参考电流产生单元103的输出电流，第三电流镜单元104可具有电流增益，第三电流镜单元104的输出端输出电流输入比较单元105的第一输入端；比较单元105可具有对其第一输入端的输入电流进行积分之后再与参考信号进行比较的功能，设初始状态下比较单元的输出端输出为低电平，从第一电源VR接入参考电流产生单元103时开始计时，直至比较单元105的输出端输出翻转为高电平时结束计时，记录此时间间隔为第一时间，作为评判待测电路漏电电流的标准。

确定第一时间之后，将第一电源VR断开，也即此时参考电流产生单元103 的输出端无输出电流，将漏电检测电路的输入端IN接入待检测电路，若待检测电路有漏电电流，则漏电电流依次经第一电流镜单元101、第二电流镜单元102 和第三电流镜单元104镜像或增益之后输入至比较单元105的第一输入端，此时比较单元105对其第一输入端的输入电流进行积分后与参考信号进行比较，当比较单元105第一输入端的输入电流经积分之后大于其第二输入端的参考信号的参数值时，比较单元105的输出端的输出信号翻转，例如可由低电平翻转为高电平。记录从漏电检测电路的输入端IN接入待检测电路至比较单元105的输出端输出信号翻转所需的时间为第二时间；将第二时间与第一时间进行比较，若第二时间不大于第一时间，则说明待检测电路的漏电电流大于标准值，应当提醒用户待检测电路有漏电故障。若第二时间大于第一时间，则表明待检测电路的漏电电流属于正常范围。可以理解的是，若待检测电路中无漏电电流，第二时间可能为无穷大，为避免检测时间过长而增加的成本，可从漏电检测电路的输入端IN接入待检测电路开始，若经过第一时间之后比较单元105的输出端输出信号仍不翻转，则可确定待检测电路的漏电电流属于正常范围。

本实施例的技术方案，通过采用包括第一电流镜单元、第二电流镜单元、参考电流产生单元、第三电流镜单元和比较单元的漏电检测电路，将比较单元的输出信号翻转时间作为检测标准，简单高效的实现了对待检测电路的漏电检测。

可选的，参考图2，图2为本发明实施例提供的又一种漏电检测电路的结构示意图，漏电检测电路还包括公共电流产生单元201，公共电流产生单元201 的输入端与第二电源VCC3电连接，公共电流产生单元201的输出端与第一电流镜单元101的输入端电连接。

具体的，对于一些对漏电电流要求比较严格的电路，例如闪存存储器中，极微小的漏电电流都可能会对闪存存储器造成严重的影响，而为提高漏电检测电路的检测灵敏度，可通过设置公共电流产生单元201，将待检测电路的漏电电流叠加到公共电流产生单元201的输出电流上，以使电流值比较小的漏电电流仍可通过漏电检测电路检测到。第二电源VCC3可与第一电源VR一致，也即可通过同一个电源分别连接至参考电流产生单元103和公共电流产生单元201 的输入端，以节约漏电检测电路的空间。漏电检测电路的输入端IN接入待检测电路之前，第一电流镜单元101的输入端只有公共电流产生单元201的输出电流，公共电流产生单元201的输出电流依次经第一电流镜单元101和第二电流镜单元102的镜像或增益后输入第三电流镜单元104，而参考电流产生单元103 的输出电流也输入第三电流镜单元104的输入端，也即此时第三电流镜单元104 的输入端输入的电流为两者的叠加，经第三电流镜单元104镜像或增益之后输入比较单元105的第一输入端。当漏电检测电路的输入端IN接入待检测电路之后，若有待检测电路存在漏电电流，则漏电电流叠加公共电流产生单元201的输出电流之后输入第一电流镜单元101的输入端，依次经第一电流镜单元101、第二电流镜单元102和第三电流镜单元104镜像或增益之后输入至比较单元105 的第一输入端。可以理解的是，第一时间与第二时间的获取方式与上述方式相同，在此不再赘述。通过比较第二时间与第一时间，以确定待检测电路的微小的漏电电流。

本实施例的技术方案，通过采用包含公共电流产生单元的漏电检测电路，当待检测电路的漏电电流较小时，仍可通过漏电检测电路检测到，增加了漏电检测电路的适用范围。

可选的，参考图3，图3为本发明实施例提供的一种漏电检测电路的电路结构示意图，其中，第一电流镜单元101采用PMOS共源共栅型电流镜，第二电流镜单元102采用NMOS基本电流镜，第三电流镜采用PMOS基本电流镜。

具体的，PMOS共源共栅型电流镜，NMOS基本电流镜和PMOS基本电流镜的电路结构为本领域技术人员所熟知，其中，第一电流镜单元包括P1、P2、P3和 P4四个PMOS晶体管，第二电流镜单元包括P5和P6两个NMOS晶体管，第三电流镜单元包括P8和P9两个PMOS晶体管，第一电流镜单元101的电压端VPEO 输入正电压，第二电流镜单元102的电压端接地，第三电流镜单元104的电压端VCC2接正电压。电流镜除具有镜像或增益的作用之外，还具有隔离的作用，避免对待检测电路产生干扰影响检测结果。且采用MOS管组成的电流镜，更易与现有的半导体设备集成于一块芯片中，易于制造。

可选的，继续参考图3，参考电流产生单元103包括第一晶体管P7，第一晶体管P7的控制极作为参考电流产生单元103的输入端，第一晶体管P7的第一极作为参考电流产生单元103的输出端，第一晶体管P7的第二极接地。

具体的，第一晶体管P7的控制极与第一电源VR电连接，可通过设置第一电源VR的电压值，以使第一晶体管P7的第一极与第二极之间产生不同的电流，也即产生不同的检测标准，以适用于不同的检测环境。且第一晶体管P7可采用 NMOS管，易于制造和集成。

可选的，参考图4，图4为本发明实施例提供的又一种漏电检测电路的电路结构示意图，其中，公共电流产生单元201包括第二晶体管P10，第二晶体管P10的控制极作为公共电流产生单元201的输入端，第二晶体管P10的第一极作为公共电流产生单元201的输出端，第二晶体管P10的第二极接地。

具体的，第二晶体管P10的控制极与第二电源VCC3电连接，其中，第二电源可与第一电源为同一电源，第二晶体管P10可与第一晶体管的型号不同，以在相同的输入电压下产生不同的输出电流。且第二晶体管P10可采用NMOS管，易于制造和集成。

可选的，参考图5，图5为本发明实施例提供的又一种漏电检测电路的电路结构示意图，其中，比较单元105包括电阻R，比较器1052和积分电容C，电阻R的第一端作为比较单元105的第一输入端，电阻R的第二端接地；

比较器1052的第一输入端与电阻1051的第一端电连接，比较器1052的第二输入端作为比较单元105的第二输入端，比较器1052的输出端作为比较单元 105的输出端；

参考信号为参考电压；

积分电容C的第一端与电阻R的第一端电连接，积分电容C的第二端接地。

具体的，电阻R用于将第三电流镜单元104输出端的输出电流转化为电压，积分电容C用于对电阻R上的电压进行积分，也即实现了对第三电流镜单元104 输出端输出电流的累积，当待检测电路的漏电电流较大时，相应的第三电流镜单元104输出端的输出电流也较大，此时积分电容C的电荷积累较快，相应的比较器1052的第一输入端的电压变化较快，且参考信号为参考电压，由于漏电电流的标准确定之后，参考信号也固定下来，也即比较器1052的第二输入端的输入电压也固定下来，也即在此情况下比较器1052的输出端输出信号翻转较快。据此可判断待检测电路的漏电电流是否超过标准。

本实施例的技术方案，通过采用包括电阻、积分电容和比较器组成的漏电检测电路，将漏电电流转化成电压并进行积分之后与参考电压进行比较，以确定比较器输出端信号翻转所需的时间，使漏电检测电路更易于实现。

可选的，参考图6，图6为本发明实施例提供的一种闪存存储器漏电检测装置的电路结构示意图，其中，闪存存储器漏电检测装置包括上述任一项漏电检测电路和闪存存储器；

第一电流镜单元101的电压端VPEO与闪存存储器的泵电压输出端电连接，漏电检测电路的输入端IN与闪存存储器的解码电路302电连接。

可以理解的是，闪存存储器中包括泵电压产生装置301以及相应的外围电路303，泵电压产生装置301可包括电荷泵3011，外围电路302可包括外围比较器3031，解码电路302可理解为闪存存储器的行解码电路，其具体电路结构为本领域技术人员所知，第一电流镜单元101的电压端与闪存存储器的泵电压输出端电连接，可提高闪存存储器元器件的利用率，降低成本，待检测电路的漏电电流可理解为闪存存储器中的字线与字线或者字线与基底之间的漏电电流。检测之前，首先将行解码电路中的字线选择开关全部断开，即控制BLKn、BLKn-1、 BLKn-2和BLKn-3均关断，通过设置第一电源VR的电压值、第二电源VCC3的电压值，以及参考信号VREFLK的参数值，以确定第一时间。确定第一时间之后，行解码器302将闪存存储器中的某一条字线选中，也即选中的字线施加第一电平VPGM，与选中的字线相邻的字线施加第二电平VDD，其中第一电平VPGM大于第二电平VDD，可通过设置闪存存储器中相同块内奇偶字线的电压分别为第一电平和第二电平，或是第二电平和第一电平，具体为若选中的字线为第奇数个字线，则奇数字线的电压均施加第一电平，反之则均施加第二电平，以保证漏电检测的顺利进行。若某一条字线的漏电电流大于标准，则直接将该字线所在的块标注为坏块，而当相同块内所有的字线漏电电流均符合标准时，可将该块标记为正常块。

本实施例的技术方案，通过采用包括漏电检测电路和闪存存储器的漏电检测装置，可对闪存存储器中的坏块及时检测出来，以使用户避免向坏块中写入数据或及时将坏块中的数据传输至其他正常块中，从而避免了数据丢失。

可选的，参考图7，图7为本发明实施例提供的一种漏电检测方法的流程图，包括，

步骤401，将闪存存储器中的字线选择开关断开，设置第一电源的电压值以及参考信号的参数值，记录比较单元的输出端输出信号翻转所需时间为第一时间。

具体的，将闪存存储器中的字线选择开关断开包括将闪存存储器中的字线选择开关全部断开，第一时间为从第一电源施加到参考电流产生单元开始至比较单元输出端输出信号翻转所需的时间。

步骤402，选中闪存存储器的一条字线，并向选中的字线施加第一电平，向闪存存储器中与选中的字线相邻的字线施加第二电平，记录比较单元的输出端输出信号翻转所需的时间为第二时间。

具体的，第二时间为从向选中的字线施加第一电平，向闪存存储器中与选中的字线相邻的字线施加第二电平开始至比较单元的输出端输出信号翻转所需的时间。

可选的，参考图8，图8为本发明实施例提供的又一种漏电检测方法的流程图，包括，

步骤501，将闪存存储器中的字线选择开关断开，设置第一电源的电压值以及参考信号的参数值，记录比较单元的输出端输出信号翻转所需时间为第一时间。

步骤502，选中闪存存储器的一条字线，并向选中的字线施加第一电平，向闪存存储器中与选中的字线相邻的字线施加第二电平，记录比较单元的输出端输出信号翻转所需的时间为第二时间。

步骤503，若第一时间大于第二时间，则标记字线为正常字线；若第一时间不大于第二时间，则标记字线为异常字线。

具体的，标记选中的字线为正常字线之后再对同一块内的其他字线进行检测，当标记字线为异常字线之后，可不对同一块内的其他字线进行检测。

可选的，若闪存存储器的块中包含异常字线，则将该块标记为坏块。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种漏电检测电路，其特征在于，所述漏电检测电路包括：第一电流镜单元、第二电流镜单元、参考电流产生单元、第三电流镜单元和比较单元；

所述第一电流镜单元的输入端作为所述漏电检测电路的输入端，所述第一电流镜单元的输出端与所述第二电流镜单元的输入端电连接，所述第一电流镜单元的电压端用于输入偏置电压；

所述第二电流镜单元的输出端与所述第三电流镜单元的输入端电连接，所述第二电流镜单元的电压端用于输入偏置电压；

所述参考电流产生单元的输入端与第一电源电连接，所述参考电流产生单元的输出端与所述第三电流镜单元的输入端电连接；

所述第三电流镜单元的输出端与所述比较单元的第一输入端电连接，所述第三电流镜单元的电压端用于输入偏置电压；

所述比较单元的第二输入端用于输入参考信号，所述比较单元的输出端作为所述漏电检测电路的输出端；

所述比较单元对第一输入端的输入电流进行积分之后再与参考信号进行比较；

所述第一电流镜单元的电压端，第二电流镜单元的电压端和第三电流镜单元的电压端，根据电流镜的类型连接正电压或接地；

所述参考电流产生单元根据第一电源的电压值产生不同的参考电流值，以设置不同的检测标准；

所述第一电源接入所述参考电流产生单元时开始计时，直至所述比较单元的输出端输出翻转为高电平时结束计时，记录时间间隔为第一时间；

所述漏电检测电路的输入端接入待检测电路，若待检测电路有漏电电流，记录从漏电检测电路的输入端接入待检测电路至所述比较单元的输出端输出信号翻转所需的时间为第二时间；

所述第二时间不大于第一时间时，则所述待检测电路有漏电故障；若第二时间大于第一时间，则所述检测电路的漏电电流属于正常范围。

2.根据权利要求1所述的漏电检测电路，其特征在于，还包括：公共电流产生单元，所述公共电流产生单元的输入端与第二电源电连接，所述公共电流产生单元的输出端与所述第一电流镜单元的输入端电连接。

3.根据权利要求1所述的漏电检测电路，其特征在于，所述第一电流镜单元采用PMOS共源共栅型电流镜，所述第二电流镜单元采用NMOS基本电流镜，所述第三电流镜采用PMOS基本电流镜。

4.根据权利要求2所述的漏电检测电路，其特征在于，所述参考电流产生单元包括第一晶体管，所述第一晶体管的控制极作为所述参考电流产生单元的输入端，所述第一晶体管的第一极作为所述参考电流产生单元的输出端，所述第一晶体管的第二极接地；

所述第一晶体管采用NMOS管。

5.根据权利要求2所述的漏电检测电路，其特征在于，所述公共电流产生单元包括第二晶体管，所述第二晶体管的控制极作为所述公共电流产生单元的输入端，所述第二晶体管的第一极作为所述公共电流产生单元的输出端，所述第二晶体管的第二极接地；

所述第二晶体管采用NMOS管。

6.根据权利要求1所述的漏电检测电路，其特征在于，所述比较单元包括电阻、积分电容和比较器，所述电阻的第一端作为所述比较单元的第一输入端，所述电阻的第二端接地；

所述比较器的第一输入端与所述电阻的第一端电连接，所述比较器的第二输入端作为所述比较单元的第二输入端，所述比较器的输出端作为所述比较单元的输出端；

所述参考信号为参考电压；

所述积分电容的第一端与所述电阻的第一端电连接，所述积分电容的第二端接地。

7.一种闪存存储器漏电检测装置，包括，权利要求1-6任一项所述的漏电检测电路和闪存存储器；

所述第一电流镜的电压端与所述闪存存储器的泵电压输出端电连接，所述漏电检测电路的输入端与所述闪存存储器的解码电路电连接。

8.一种基于权利要求7所述闪存存储器漏电检测装置的漏电检测方法，其特征在于，所述漏电检测方法包括：

将所述闪存存储器中的字线选择开关断开，设置第一电源的电压值以及参考信号的参数值，记录比较单元的输出端输出信号翻转所需时间为第一时间；

选中所述闪存存储器的一条字线，并向所述选中的字线施加第一电平，向所述闪存存储器中与所述选中的字线相邻的字线施加第二电平，记录比较单元的输出端输出信号翻转所需时间为第二时间。

9.根据权利要求8所述的漏电检测方法，其特征在于，记录比较单元的输出端输出信号翻转所需时间为第二时间之后还包括：

若所述第一时间大于所述第二时间，则标记所述字线为正常字线；

若所述第一时间不大于所述第二时间，则标记所述字线为异常字线。

10.根据权利要求9所述的漏电检测方法，其特征在于，若所述闪存存储器的块中包含异常字线，则将所述块标记为坏块。

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