CN102468744B - 电压启动系统 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种电压启动系统，包含一电源开机重置电路、一电压检测电路、一启动信号产生电路、以及一电子熔丝电路。电源开机重置电路，用以产生一电源开机重置信号；电压检测电路，检测一工作电压以输出一电压检测信号；启动信号产生电路，耦接至电源开机重置电路和电压检测电路，根据电源开机重置信号和电压检测信号，输出一启动信号；电子熔丝电路，根据一上锁信号、一熔断信号、以及启动信号，决定电子熔丝电路是否熔断。

Description

电压启动系统

技术领域

本发明提供一种电压启动系统，尤指一种可检测电路中的电压状况，并避免误动作的电压启动系统。

背景技术

电源开机重置(power on reset)电路一般是模拟电路，故其电压电平容易有不明确的状态存在，在电压电平过低的状况下，容易无法有效地运作，换言之，可能造成系统的误动作。一般而言，熔丝在电子熔丝系统的初始设定(initial setting)时决定其熔断状态，换句话说，使用者可在其初始设定时，决定是否要熔断其熔丝，以使电子熔丝系统的输出电压电平改变，而具有不同的输出，达到系统调整的目的。

但若由于系统在开关机瞬间，因电源开机重置电路误动作使流过熔丝的瞬间电流过大，造成熔丝因此熔断，因系统误动作造成输出信号自行转态，使得电子熔丝系统无法依使用者的需求，达到系统调整的目的。

发明内容

本发明的目的之一，在于提供一种电压启动系统，可检测电路中电压状况。

本发明的目的之一，在于提供一种电压启动系统，可确保电路能够正确运作。

本发明的一实施例提供了一种电压启动系统，包含一电源开机重置(power on reset)电路、一电压检测电路、一启动信号产生电路、以及一电子熔丝(Electronic Fuse，EFUSE)电路。电源开机重置电路，用以产生一电源开机重置信号；电压检测电路，检测一工作电压以输出一电压检测信号；启动信号产生电路，耦接至电源开机重置电路和电压检测电路，根据电源开机重置信号和电压检测信号，输出一启动信号；电子熔丝电路，根据一上锁信号、一熔断信号、以及该启动信号，决定电子熔丝电路是否熔断。其中，当电源开机重置信号和电压检测信号其中之一为低电压电平时，启动信号产生电路所输出的启动信号为低电压电平；当电源开机重置信号和电压检测信号两者均为高电压电平时，启动信号产生电路所输出的启动信号为高电压电平。

本发明电压启动系统，可避免因工作电压过低情况下，使整体电路无法有效运作，使输出信号产生脉冲(Pulse)而产生误动作，更避免因误动作，让电子熔丝因通过的瞬间电流过大而熔断，且输出电压电平因误动作而自行转态，而无法达到系统调整的目的。

附图说明

图1示出了本发明电压启动系统的一实施例的示意图。

图2A示出了本发明电压启动系统的一实施例的示意图。

图2B示出了本发明电压启动系统的一实施例的示意图。

图3示出了本发明电压启动系统的一实施例的示意图。

图4示出了本发明电压启动系统的一实施例的示意图。

图5示出了本发明电压启动系统的一实施例的示意图。

图6示出了本发明电压启动系统的一实施例的流程图。

主要元件符号说明

100、200a、200b、300、400、500    电压启动系统

101    电源开机重置电路

102    电压检测电路

102a、105b、205b、305b、402a    参考电阻

102b、105a、205a、402b、502b    可变电阻

102c    反相器

103    启动信号产生电路

104    电子熔丝电路

208    或门电路

104a    接合垫

104b    电子熔丝单元

104c、305c    开关单元

104d、204d、304d    控制单元

104e、104f    晶体管

105、205、305    上锁信号产生电路

305a    调整熔丝

106    感测电路

D、N、O、Q、W1、W2    节点

具体实施方式

首先，请参阅图1，图1示出了本发明电压启动系统的一实施例的示意图，如图1所示，电压启动系统100包含一电源开机重置(power on reset)电路101、一电压检测电路102、一启动信号产生电路103。

电源开机重置电路101产生一电源开机重置信号P至启动信号产生电路103；电压检测电路102检测一工作电压Vd的电压电平，以输出一电压检测信号V1，故电压检测信号V1的电压电平，会随着工作电压Vd的电压电平变化；启动信号产生电路103耦接至电源开机重置电路101和电压检测电路102，启动信号产生电路103接收电源开机重置信号P和电压检测信号V1，并根据电源开机重置信号P和电压检测信号V1输出一启动信号S。

在本发明一实施例中，电压启动系统100还包含一电子熔丝(Electronic Fuse，EFUSE)电路104，电子熔丝电路104耦接至启动信号产生电路103，并根据一上锁信号LS、一熔断信号CS1、以及启动信号产生电路103所输出的启动信号S，决定电子熔丝电路104是否进行熔断。

在本实例中，电压检测电路102还包含一参考电阻102a、一可变电阻102b、以及一反相器102c。参考电阻102a一端耦接至工作电压Vd，另一端和可变电阻102b串联，且可变电阻102b根据工作电压Vd改变其电阻值。

反相器102c耦接至参考电阻102a与可变电阻102b间的一节点N，根据节点N上的节点电压NV，反相器102c反相输出电压检测信号V1，故该节点电压NV和电压检测信号V1的电平实质互为相反。

当系统开机初期，工作电压Vd的电压值处于较低的状态，可变电阻102b的电阻值根据工作电压Vd调整为远大于参考电阻102a的电阻值，故依分压定理可知，节点N上的节点电压NV的电压值会接近工作电压Vd的电压值，换言之，节点电压NV的电压电平被抬升至高电压电平，且反相器102c输出的电压检测信号V1和节点电压NV反相，故此时电压检测信号V1为一低电压电平。

当工作电压Vd随着时间升高至稳定后，工作电压Vd的电压值处于较高的状态，可变电阻102b的电阻值根据工作电压Vd调整为远小于参考电阻102a的电阻值，故依分压定理可知，节点N上的节点电压NV的电压值会接近于0，换言之，节点电压NV的电压电平被降低至低电压电平，此时电压检测信号V1为一高电压电平。

在本实施例中，电压检测电路102输出的电压检测信号V1，根据参考电阻102a和可变电阻102b来决定，换言之，可变电阻102b是用以判断工作电压Vd的电压电平，并依工作电压Vd的电压电平来决定其电压检测信号V1电压电平的。

启动信号产生电路103接收电压检测信号V1和电源开机重置信号P后，输出启动信号S，在本实施例中，启动信号产生电路103为由一与门(AND Gate)电路来实现。当电压检测信号V1为低电压电平时，不论电源开机重置信号P为何种电压电平，启动信号S均为低电压电平；当电压检测信号V1为高电压电平时，电源开机重置信号P若为高电压电平，则所输出的启动信号S为高电压电平。

如此一来，启动信号产生电路103根据电源开机重置信号P和电压检测信号V1的电压电平，来产生一对应的输出。故在系统开机初期启动信号S电压电平可被拉低至逻辑0，当系统的工作电压Vd稳定时，所输出的启动信号S电压电平可被拉高至逻辑1。

在本实施例中，电子熔丝电路104还包含一接合垫(Pad)104a、一电子熔丝单元104b、一开关单元104c、以及一控制单元104d。

接合垫104a用以接收并传输一参考电压Va，开关单元104c耦接于接合垫104a与电子熔丝单元104b之间，用以根据一开关控制信号S1控制导通与否，以决定是否使一电流信号I通过电子熔丝电路104。控制单元104d耦接至开关单元104c，用以根据一熔断信号CS1、一上锁信号LS、以及启动信号S来决定输出开关控制信号S1。

当电子熔丝单元104b接收一电流信号I时，因其电子熔丝单元104b阻抗小，故当较大电流信号I通过其电子熔丝单元104b，电子熔丝单元104b会熔断，使电子熔丝电路104如同断路，故电子熔丝电路104的输出电压V的电平会转态。

故电子熔丝电路104根据开关控制信号S1，来决定开关单元104c导通与否。当开关单元104c导通时，电流信号I自接合垫104a通过电子熔丝单元104b，则电子熔丝单元104b进行熔断，使电子熔丝电路104的输出电压电平进行转态，达到系统调整的目的。

需注意，在本实施例中，控制单元104d由一与非门(NAND Gate)电路来实现，开关单元104c由一P型金属氧化物半导体场效应晶体管来实现，但本发明不应局限于此。

在本实例中，电子熔丝电路104还包含一晶体管104e和一开关单元104f，其晶体管104e和开关单元104f由一N型金属氧化物半导体场效应晶体管来实现，如图1所示的电子熔丝单元104b一端串联至开关单元104c，另一端串联至晶体管104e，另有一感测电路106耦接至电子熔丝单元104b与晶体管104e间的一节点O，并接收节点O的电压电平，开关单元104c、104f和电子熔丝单元104b耦接至一节点Q。

当上锁信号产生电路105未上锁时(即上锁信号LS呈禁能状态)，且不需将电子熔丝单元104b熔断时，则熔断信号CS1输出低电压电平，故控制单元104d相对应输出高电压电平的开关控制信号S1至开关单元104c，使开关单元104c被禁能，并由控制信号CS2将开关电路104f使能，使Q点为实质上接地，一实施例中可利用感测电路106将电子熔丝单元104b和一比较电阻(图未示)进行比较，以判断电子熔丝单元104b是否被熔断。由于开关单元104f被使能，故感测电路106感测节点O的电压电平为低电压电平(节点Q也为低电压电平)。

此外，如图1所示，电压启动系统100还包含一上锁信号产生电路105，上锁信号产生电路105用以产生该上锁信号LS，上锁信号产生电路105包含一可变电阻105a和一参考电阻105b。

由于可变电阻105a和参考电阻105b相互串联，并耦接至接合垫104a并接收该参考电压Va，且控制电路104d耦接至可变电阻105a与参考电阻105b间的一节点D，通过调整信号DS1，调整可变电阻105a的电阻值，来调整上锁信号LS的电压电平。

当上锁信号产生电路105未上锁时(即上锁信号LS呈禁能状态)，使用者只需通过调整信号DS1，使可变电阻105a的电阻值远小于参考电阻105b的电阻值，由分压定理可知，节点D所输出的上锁信号LS的电压电平将会被抬升，因此节点D的电压电平便会被拉升近似于参考电压Va，换言之，上锁信号LS的电压电平为近似于参考电压Va，且在本实例中，控制单元104d为一与非门电路，故此时控制单元104d可等效于一反相器。

当系统开机初期(启动信号S电压电平是逻辑0)，由于启动信号S为低电压电平，故不论上锁信号LS和熔断信号CS1的电压电平高低，控制单元104d输出的开关控制信号S1均为高电压电平。

当系统开机稳定后(启动信号S电压电平是逻辑1)，由于启动信号S为高电压电平，则控制单元104d输出的开关控制信号S1的电压电平高低，需根据上锁信号LS和熔断信号CS1的电压电平高低来决定。

当需要将电子熔丝单元104b熔断时，开关单元104c和晶体管104d皆被使能成一回路，较大电流信号I自接合垫104a流经开关单元104c，并流经电子熔丝单元104b，使电子熔丝单元104b被熔断。电子熔丝单元104b熔断后，晶体管104e恢复为禁能，此时感测电路106感测节点O的阻抗值可视为无穷大。

当系统开机稳定后，上锁信号LS为低电压电平，此时为上锁状态，上锁信号LS为低电压电平，熔断信号CS1是高电压电平或低电压电平，控制单元104d的输出均为一高电压电平，使开关单元104c无法被导通，电流信号I亦无法通过开关单元104c，故电子熔丝单元104b不会被熔断。

换言之，当工作电压Vd小于一临界值时，电压检测信号V1禁能启动信号产生电路103，使得启动信号产生电路103所输出的启动信号S为低电压电平；以及当工作电压Vd大于临界值时，该电压检测信号V1使能启动信号产生电路103，使得启动信号产生电路103所输出的启动信号S为高电压电平。在本发明一实例中，其临界值为2.4V，但本发明不应局限于此。

在此请注意，利用电压检测电路102，可让电源开机重置电路101在开关初期不会产生脉冲(Pulse)，使整体系统更加稳定并避免误动作产生。

如此一来，可避免电压启动系统100因开机或关机瞬间，使开关单元104c和晶体管104d产生误动作，而使电子熔丝单元104b熔断，造成感测电路106接收的节点O的电压电平在非预期状况下转态。

请参阅图2A，图2A示出了本发明电压启动系统200a的一实施例的示意图，电压启动系统200a和电压启动系统100差异在于，上锁信号产生电路205具有三个可变电阻205a和三个参考电阻205b，其耦接关系如图2所示。

故使用者需同时传输调整信号DS1、DS2、DS3，使三个可变电阻205a分别远小于三个参考电阻205b，才能使控制电路204d所输出的开关控制信号S1为高电压电平；若控制电路204d所输出的开关控制信号S1为低电压电平，以避免使开关单元104c和晶体管104e产生误动作，而使电子熔丝单元104b熔断，使用者只需传输调整信号DS1、DS2、DS3其中之一信号为低电压电平即可，如此一来，以多重的防护降低电压启动系统200a因误动作，造成感测电路106接收节点O的电压电平在非预期状况下转态。亦即，本实施例可增加上锁机率，防止锁不上的情形发生。其余工作原理均和电压启动系统100相同，为求简洁，在此不另行赘述。

请参阅图2B，图2B示出了本发明电压启动系统200b的一实施例的示意图，电压启动系统200b和电压启动系统200a差异在于，电压启动系统200b包含一或门电路(or gate)208，上锁信号产生电路205耦接或门电路208，再由或门电路208输出上锁信号LS至控制电路204d，控制电路204d根据上锁信号LS和熔断信号CS1输出开关控制信号S1。

当输出的调整信号DS1、DS2、DS3其中之一的信号为高电压电平，则或门电路208输出上锁信号LS为高电压电平，和电压启动系统200b差异在于避免误上锁的动作，如此一来，假若调整信号DS1、DS2、DS3为三位不同使用者所控制，当其中一位想使熔丝电子熔丝单元104b进行熔断动作时，则只需调整信号DS1、DS2、DS3其中之一的信号为高电压电平，而不需使调整信号DS1、DS2、DS3皆为高电压电平。其余工作原理均和电压启动系统100相同，为求简洁，在此不另行赘述。

请参阅图3，图3示出了本发明电压启动系统的一实施例的示意图，在此请注意，电压启动系统300和电压启动系统100具有类似的功能和工作，其差异为：上锁信号产生电路305包含一调整熔丝305a、一参考电阻305b、以及一开关电路305c。

由于调整熔丝305a和参考电阻305b相互串联，耦接至接合垫104a并接收该参考电压Va，控制电路304d耦接至调整熔丝305a与参考电阻305b间的一节点W1，且开关电路305c耦接于参考电阻305b与调整熔丝305a间的节点W2，节点W1输出上锁信号LS，在本实施例中节点W1和节点W2实质上相同，且开关电路305c是一N型金属氧化物半导体场效应晶体管。

当调整信号DS1的初始值为一低电压电平，开关电路305c被禁能，由于调整熔丝305a的电阻值远小于参考电阻305b，由分压定理可知，节点W1的电压电平会接近参考电压Va，故节点W1输出上锁信号LS为一高电压电平，故此时控制电路304d亦等效于一反相器。

当上锁信号产生电路305要上锁时，使用者输出一高电压电平的调整信号DS1至开关电路305a，使开关电路305c被使能，则节点W1的电压电平会被降低至一低电压电平，由于调整熔丝305a的两端电压差相当大，但因调整熔丝305a的电阻值很小，故流经调整熔丝305a的电流信号I会相当大，使调整熔丝305a熔断，则节点W1的电压电平将会维持在低电压电平，此时控制电路304d将被上锁。

如此一来，使用者可利用调整信号DS1决定开关电路305c导通与否，以调整上锁信号LS的电压电平，并通过熔断调整熔丝305a，使其上锁信号LS的电压电平永久为一低电压电平。其余工作原理均和电压启动系统100相同，为求简洁，在此不另行赘述。

请参阅图4，图4示出了本发明电压启动系统400的一实施例的示意图，电压启动系统400和电压启动系统100差异在于，可变电阻402b为一N型金属氧化物半导体场效应晶体管。

可变电阻402b的栅极端耦接工作电压Vd，当工作电压Vd小于等于临界电压(Threshold Voltage)Vth的值时，可变电阻402b工作在“截止”(cut-off)状态，此时可变电阻402b为不导通，其电阻值可视为远大于参考电阻402a的电阻值，故依分压定理可知，节点N上的节点电压NV的电压值会接近工作电压Vd的电压值，换言之，节点电压NV的电压电平被抬升至高电压电平，且反相器402c输出的电压检测信号V1和节点电压NV反相，故此时电压检测信号V1为一低电压电平。

当工作电压Vd随着时间抬升至稳定后，工作电压Vd的电压值远大于临界电压Vth，可变电阻402b工作在“三极区”(triode region)状态，此时可变电阻402b为导通，其电阻值可视为远小于参考电阻402a的电阻值，故依分压定理可知，在节点N上节点电压NV的电压值会接近于0，换言之，节点电压NV的电压电平被降低至低电压电平，此时电压检测信号V1为一高电压电平。其余工作原理均和电压启动系统100相同，为求简洁，在此不另行赘述。

请参阅图5，图5示出了本发明电压启动系统500的一实施例的示意图，电压启动系统500和电压启动系统100差异在于，可变电阻502b为一P型金属氧化物半导体场效应晶体管，其栅极端耦接至地电位G，如此可变电阻502b为导通状态，可确保系统开机初期，电压检测信号V1的输出为一低电压电平。其余工作原理均和电压启动系统500相同，为求简洁，在此不另行赘述。

请参考图6，图6为本发明电压启动方法的一实施例，其包含下列步骤：

步骤602：产生一电源开机重置信号；

步骤604：根据一工作电压来输出一电压检测信号；

步骤606：根据电源开机重置信号和电压检测信号，输出一启动信号；

步骤608：根据一上锁信号、一熔断信号、以及启动信号，决定电子熔丝电路是否进行熔断。

综上所述，本发明电压启动系统，可避免因工作电压过低情况下，使整体电路无法有效运作，使输出信号产生脉冲(Pulse)而产生误动作，更避免因误动作，让电子熔丝因通过的瞬间电流过大而熔断，且输出电压电平因误动作而自行转态，而无法达到系统调整的目的。

Claims (13)

1.一种电压启动系统，包含：

一电源开机重置电路，用以产生一电源开机重置信号；

一电压检测电路，用以检测一工作电压以输出一电压检测信号，其中所述电压检测信号的电压电平随着所述工作电压的电压电平变化；

一启动信号产生电路，耦接至所述电源开机重置电路和所述电压检测电路，根据所述电源开机重置信号和所述电压检测信号，输出一启动信号；以及

一电子熔丝电路，根据一上锁信号、一熔断信号、以及所述启动信号，决定所述电子熔丝电路是否进行熔断。

2.根据权利要求1所述的电压启动系统，其中，当所述电源开机重置信号和所述电压检测信号其中之一为低电压电平时，所述启动信号产生电路所输出的所述启动信号为低电压电平；当所述电源开机重置信号和所述电压检测信号两者均为高电压电平时，所述启动信号产生电路所输出的所述启动信号为高电压电平。

3.根据权利要求1所述的电压启动系统，其中，所述启动信号产生电路为一与门电路。

4.根据权利要求3所述的电压启动系统，其中，所述电压检测电路还包含：

一参考电阻，一端耦接至所述工作电压；

一可变电阻，与所述参考电阻串联；以及

一反相器，耦接至所述参考电阻与所述可变电阻间的一节点，根据一节点电压输出所述电压检测信号；

其中，所述节点电压的电压电平，根据所述参考电阻和所述可变电阻值来决定，且所述节点电压和所述电压检测信号是反相信号。

5.根据权利要求4所述的电压启动系统，所述电子熔丝电路还包含：

一电子熔丝单元，用以当一电流信号通过时，改变一输出电压电平；

一第一开关单元，耦接在接合垫与所述电子熔丝单元之间，用以根据一开关控制信号控制导通与否，以决定是否使所述电流信号通过所述电子熔丝单元；以及

一控制单元，耦接至所述第一开关单元，用以根据一熔断信号、一上锁信号、以及所述启动信号来输出所述开关控制信号；

其中，所述熔断信号用以决定所述电子熔丝单元是否进行熔断，所述上锁信号用以上锁所述控制单元，以防止所述熔断信号产生误动作时，所述控制单元产生错误的所述开关控制信号。

6.根据权利要求5所述的电压启动系统，所述工作电压可调整所述可变电阻的电阻值大小。

7.根据权利要求5所述的电压启动系统，其中，所述控制单元为一与非门电路。

8.一种电压启动方法，所述电压启动方法包含：

产生一电源开机重置信号；

根据一工作电压来输出一电压检测信号，其中所述电压检测信号的电压电平随着所述工作电压的电压电平变化；

根据所述电源开机重置信号和所述电压检测信号，输出一启动信号；以及

根据一上锁信号、一熔断信号、以及所述启动信号，决定电子熔丝电路是否熔断；

其中，当所述电源开机重置信号和所述电压检测信号其中之一为低电压电平时，输出的所述启动信号为低电压电平；当所述电源开机重置信号和所述电压检测信号两者均为高电压电平时，输出的所述启动信号为高电压电平。

9.根据权利要求8所述的电压启动方法，其中，根据所述工作电压来输出所述电压检测信号的步骤还包含：

根据所述工作电压调整一可变电阻的电阻值大小；以及

由分压定理根据一节点电压输出一启动信号；

其中，所述节点电压和所述启动信号是反相信号。

10.一种电压启动装置，应用于一电子熔丝电路中，所述电压启动装置包含：

一电源开机重置电路，用以产生一电源开机重置信号；

一电压检测电路，检测一工作电压以输出正比于所述工作电压的一电压检测信号；

一启动信号产生电路，耦接至所述电源开机重置电路和所述电压检测电路，根据所述电源开机重置信号和所述电压检测信号，输出一启动信号；以及

一电子熔丝电路，根据一熔断信号以及所述启动信号，决定所述电子熔丝电路是否熔断；

其中，当所述工作电压小于一临界值时，所述电压检测信号禁能所述启动信号产生电路，使得所述启动信号产生电路所输出的所述启动信号为低电压电平；以及当所述工作电压大于所述临界值时，所述电压检测信号使能所述启动信号产生电路，使得所述启动信号产生电路所输出的所述启动信号为高电压电平。

11.根据权利要求10所述的电压启动装置，其中，所述启动信号产生电路为一与门电路。

12.根据权利要求10所述的电压启动装置，其中，所述电压检测电路还包含：

一参考电阻，一端耦接至所述工作电压；

一可变电阻，与所述参考电阻串联；以及

一反相器，耦接至所述参考电阻与所述可变电阻间的一节点，根据一节点电压输出所述电压检测信号；

其中，所述节点电压的电压电平，根据所述参考电阻和所述可变电阻值来决定，且所述节点电压和所述电压检测信号是反相信号。

13.根据权利要求12所述的电压启动装置，所述电子熔丝电路还包含：一电子熔丝单元，用以当一电流信号通过时，改变一输出电压电平；

一第一开关单元，耦接于接合垫和所述电子熔丝单元之间，用以根据一开关控制信号控制导通与否，以决定是否使所述电流信号通过所述电子熔丝单元；以及

一控制单元，耦接至所述第一开关单元，用以根据一熔断信号、一上锁信号、以及所述启动信号来输出所述开关控制信号；

其中，所述熔断信号用以决定所述电子熔丝单元是否进行熔断，所述上锁信号用以上锁所述控制单元，以防止所述熔断信号产生误动作时，所述控制单元产生错误的所述开关控制信号。