CN107462827A - 带有内部稳压器的电源毛刺检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有内部稳压器的电源毛刺检测电路，包括：稳压模块，该稳压模块包括稳压器，稳压模块用于产生稳定的与芯片高压电源VDDH无关的电压输出VR_OUT；毛刺检测模块，其被构造为检测电源glitch并输出报警信号，电压输出VR_OUT作为毛刺检测模块的电源；电平转换输入模块，用于将来自Core电源域的数字信号转换为VR_OUT电源域的数字信号；以及电平转换输出模块，用于将来自VR_OUT电源域的数字信号转换为Core电源域的数字信号。本发明的电源毛刺检测电路的电源具有较高的独立性、抗干扰性，能够提升PGD电路工作时的稳定性和可靠性，对glitch攻击的响应速度快，且判断glitch触发点精准性高。

Description

带有内部稳压器的电源毛刺检测电路

技术领域

本发明属于集成电路设计领域，涉及一种在电力安全芯片等领域中用来检测针对电源的毛刺攻击的具有特殊结构的电源毛刺检测电路，特别涉及一种带有内部稳压器的电源毛刺检测电路。

背景技术

现阶段，随着智能卡的广泛应用，安全领域的智能卡成为了黑客等攻击者的重点攻击对象。电源毛刺(power glitch)攻击是通过快速改变输入到芯片的电源电压使得芯片的某些电路单元受到影响，而引起逻辑系统产生错误的时序或者翻转，从而使系统进入异常工作状态，造成错误的数据读取或者异常操作，进而获取存储器内的保密数据。

电源毛刺检测电路(Power Glitch Detector)简称PGD，用来检测电源电压上的毛刺。当PGD模块检测到电源上有较大的具有攻击隐患的毛刺，会产生报警信号，使系统进入复位。

一般智能卡内部都有双电压供电，其中高压电源都由外部直接提供，而Core电源有两种提供方式，一是外部直接供电，二是内部设计VR(voltage regulator)产生。由于Core电源给芯片数字电路部分供电，所以Core电源是更容易被黑客攻击的对象。由内部VR产生Core电源的方式通常安全系数更高，这种情况也更难以实施电源毛刺攻击。但是由外部直接提供Core电源的供电方式，PGD电路的工作电源将难以选择，因为高压电源和Core电源均有可能遭受攻击。如果工作电源遭受攻击，会使PGD工作出现错误，这增加了设计难度，同时增加了被攻击的风险。

专利CN101943728和CN101943729分别公开了一种防电源毛刺攻击的检测电路，然而该PGD电路的纯净和独立性较差，因而该PGD电路工作时的稳定性和可靠性相对较差，当glitch过大时会影响PGD电路本身的运行。

WO 2015/006036 A1的防电源毛刺攻击的检测电路同样是双电源供电，PGD的工作电源电源与被检测电源独立，但该专利提供的PGD工作电源抗干扰能力较差、响应速度较慢且判断glitch触发点精准性较差。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有内部稳压器的电源毛刺检测电路，从而克服现有技术的上述问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种带有内部稳压器的电源毛刺检测电路，该电源毛刺检测电路包括：

稳压模块，该稳压模块包括稳压器，稳压器设置于作为稳压模块电源电压的芯片高压电源VDDH上，稳压模块用于产生稳定的与芯片高压电源VDDH无关的电压输出VR_OUT；毛刺检测模块，被构造为检测电源glitch并输出报警信号，电压输出VR_OUT作为毛刺检测模块的电源；电平转换输入模块，该电平转换输入模块包括第一电源和第二电源，第一电源为Core电源，第二电源为电压输出VR_OUT，电平转换输入模块用于将来自Core电源域的数字信号转换为VR_OUT电源域的数字信号；以及电平转换输出模块，该电平转换输出模块包括第三电源和第四电源，第三电源为电压输出VR_OUT，第四电源为Core电源，电平转换输出模块用于将来自VR_OUT电源域的数字信号转换为Core电源域的数字信号。

优选地，上述技术方案中，稳压器为包括一个MOS功率管或三极管的线性稳压器。

优选地，上述技术方案中，MOS功率管为NMOS管、Native NMOS管或PMOS管中的一种，三极管为PNP型三极管或NPN型三极管。

优选地，上述技术方案中，稳压模块还包括两个电阻，一个误差放大器和一个稳压电容。

优选地，上述技术方案中，毛刺检测模块包括采样模块、正负毛刺判断模块、锁存及加密输出模块。

优选地，上述技术方案中，电平转换输入模块包括第一反相器和第二反相器，第一反相器的电源为所述第一电源，第二反相器的电源为所述第二电源。

优选地，上述技术方案中，电平转换输出模块包括第三反相器和第四反相器，第三反相器的电源为所述第三电源，第四反相器的电源为所述第四电源。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明的带有内部稳压器的电源毛刺检测电路在高压电源下工作，用于检测Core电源毛刺的PGD电路。由于PGD内部集成了一个稳压器，将高压电源转换为低压，并作为PGD的工作电源，使得PGD的工作电源与被检测电源相互独立，在被检测电源遭受攻击时，PGD的工作电源仍可以保持稳定。由于稳压器本身的电源抑制特性，即使高压供电电压遭受攻击，稳压器的输出也不会有过大的波动，保证了PGD电路本身供电电压的稳定性。

由于PGD的控制信号是由在Core电源域工作的数字电路提供，若Core电源受到glitch攻击，将会使PGD的控制信号受到影响，从而使得PGD工作发生错误，本发明添加的电平转换输入模块除了可以实现电平转换功能外，还可以有效阻止由于glitch攻击造成的控制信号变化而影响PGD电路工作状态的情况。

本发明的PGD电路的电源具有较高的独立性、抗干扰性，能够提升PGD电路工作时的稳定性和可靠性，对glitch攻击的响应速度快，判断glitch触发点精准性高。

附图说明

图1是根据本发明的集成电路中防电源毛刺攻击的检测电路的框图；

图2是根据本发明的稳压模块的电路图；

图3是根据本发明的毛刺检测模块的框图；

图4是根据本发明的电平转换输入模块的电路图；

图5是根据本发明的电平转换输出模块的电路图。

主要附图标记说明：

1-稳压模块，2-毛刺检测模块，3-电平转换输入模块，4-电平转换输出模块，5-采样模块，6-正负毛刺判断模块，7-锁存及加密输出模块。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

图1为根据本发明具体实施方式的集成电路中防电源毛刺攻击的检测电路的框图。

如图1所示，本发明的带有内部稳压器的电源毛刺检测电路包括：稳压模块1、毛刺检测模块2、电平转换输入模块3以及电平转换输出模块4。

电源毛刺检测电路为双电源供电，其中Core电源为被检测电源。如图2所示，为稳压模块的电路图，稳压模块1包括稳压器，稳压器设置于作为稳压模块1电源电压的芯片高压电源VDDH上，稳压模块用于产生稳定的与芯片高压电源VDDH无关的电压输出VR_OUT。电压输出VR_OUT作为毛刺检测模块2的供电电源，使得毛刺检测模块供电电压纯净无干扰。稳压器为包括一个MOS功率管或三极管的线性稳压器。然而，应当理解的是，本发明的稳压器的类型没有具体的限制，可以为NMOS管、Native NMOS管、PMOS管、PNP型三极管、NPN型三极管或其他可以提供大电流的集成电路器件，只要能有效地为毛刺检测模块提供稳定的供电电压和足够电流即可。稳压模块还包括两个电阻，一个误差放大器和一个稳压电容。

如图3所示，毛刺检测模块2被构造为检测电源glitch并输出报警信号。毛刺检测模块2可以包括采样模块5、正负毛刺判断模块6(用于检测正向glitch和负向glitch)、锁存及加密输出模块7。然而，应当理解的是，本发明的毛刺检测模块2不限于上述几个模块，本发明的毛刺检测模块还可以仅检测正向glitch或负向glitch，并且可以不包含锁存或加密输出功能，只要毛刺检测模块输出的报警信号能被数字逻辑部分处理即可达到报警目的。

如图4所示，电平转换输入模块3包括第一电源和第二电源，第一电源为Core电源，第二电源为电压输出VR_OUT，电平转换输入模块3用于将来自Core电源域的数字信号转换为VR_OUT电源域的数字信号。电平转换输入模块3包括第一反相器和第二反相器，第一反相器的电源为所述第一电源Core电源，第二反相器的电源为所述第二电源电压输出VR_OUT。然而，应当理解的是，本发明的电平转换输入模块3不限于此。只要由两个电源Core电源和VR_OUT作为电源电压，内部可以通过反相器以外的其他方式来实现，只要输入信号来自Core电源域，输出信号可以被VR_OUT电源域识别而不引发信号过冲，即可达到本发明的电平转换目的。

如图5所示，电平转换输出模块4包括第三电源和第四电源，第三电源为电压输出VR_OUT，第四电源为Core电源，电平转换输出模块用于将来自VR_OUT电源域的数字信号转换为Core电源域的数字信号。电平转换输出模块4包括第三反相器和第四反相器，第三反相器的电源为所述第三电源，第四反相器的电源为所述第四电源。然而，应当理解的是，本发明的电平转换输出模块4不限于此。只要由两个电源VR_OUT和Core电源作为电源电压，内部可以通过反相器以外的其他方式来实现，只要输入信号来自VR_OUT电源域，输出信号可以被Core电源域识别而不引发信号过冲，即可达到本发明的电平转换目的。

综上，本发明通过以上技术方案可以对于电源上出现的glitch攻击信号进行实时检测，本发明的PGD电路的电源具有较高的独立性、抗干扰性，能够提升PGD电路工作时的稳定性和可靠性，对glitch攻击的响应速度快，判断glitch触发点精准性高。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (7)

1.一种带有内部稳压器的电源毛刺检测电路，其特征在于，所述电源毛刺检测电路包括：

稳压模块，该稳压模块包括稳压器，所述稳压器设置于作为所述稳压模块电源电压的芯片高压电源VDDH上，所述稳压模块用于产生稳定的与所述芯片高压电源VDDH无关的电压输出VR_OUT；

毛刺检测模块，其被构造为检测电源glitch并输出报警信号，所述电压输出VR_OUT作为所述毛刺检测模块的电源；

电平转换输入模块，该电平转换输入模块包括第一电源和第二电源，所述第一电源为Core电源，所述第二电源为电压输出VR_OUT，所述电平转换输入模块用于将来自Core电源域的数字信号转换为VR_OUT电源域的数字信号；以及

电平转换输出模块，该电平转换输出模块包括第三电源和第四电源，所述第三电源为电压输出VR_OUT，所述第四电源为Core电源，所述电平转换输出模块用于将来自VR_OUT电源域的数字信号转换为Core电源域的数字信号。

2.根据权利要求1所述的带有内部稳压器的电源毛刺检测电路，其特征在于，所述稳压器为包括一个MOS功率管或三极管的线性稳压器。

3.根据权利要求2所述的带有内部稳压器的电源毛刺检测电路，其特征在于，所述MOS功率管为NMOS管、Native NMOS管或PMOS管中的一种，所述三极管为PNP型三极管或NPN型三极管。

4.根据权利要求2所述的带有内部稳压器的电源毛刺检测电路，其特征在于，所述稳压模块还包括两个电阻，一个误差放大器和一个稳压电容。

5.根据权利要求1所述的带有内部稳压器的电源毛刺检测电路，其特征在于，所述毛刺检测模块包括采样模块、正负毛刺判断模块、锁存及加密输出模块。

6.根据权利要求1所述的带有内部稳压器的电源毛刺检测电路，其特征在于，所述电平转换输入模块包括第一反相器和第二反相器，所述第一反相器的电源为所述第一电源，所述第二反相器的电源为所述第二电源。

7.根据权利要求1所述的带有内部稳压器的电源毛刺检测电路，其特征在于，所述电平转换输出模块包括第三反相器和第四反相器，所述第三反相器的电源为所述第三电源，所述第四反相器的电源为所述第四电源。