CN108089630B - 一种电熔丝状态检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电熔丝状态检测电路，包括：电熔丝、基准电阻、第一电流源、第二电流源、第三电流源、开关和比较电路；比较电路根据第一输入端检测到的电压值和第二输入端检测到的电压值产生输出信号，输出信号用于指示电熔丝是否已熔断，其中，第一电流源和第二电流源的电流值均为基准电流，第三电流源的电流值为k倍基准电流，开关在电熔丝处于测试模式时闭合。当电熔丝处于测试模式时，电熔丝的阻值需大于(1+k)倍的基准电阻的阻值才会被判定为已熔断；因此，本发明可在测试模式下提供更严格条件以验证电熔丝是否熔断，从而保证了经过测试筛选后的电熔丝在用户使用时均能够准确可靠的判断电熔丝是否熔断。

Description

一种电熔丝状态检测电路

技术领域

本发明涉及半导体集成电路技术领域，更具体的说，涉及一种电熔丝状态检测电路。

背景技术

电熔丝或称电可编程熔丝(electrically programmable fuse，eFUSE)是一种广泛应用于集成电路的一次性可编程存储器，它可用于修改集成电路的标识、功能和电气特性修调，比如，在芯片的生产制造过程中，对芯片进行测试时，可用电熔丝对芯片参数进行修调，将偏离芯片指标范围外一定范围内的参数修正回所期望的范围。在实际应用中，根据电熔丝的阻值，电熔丝的状态被感测以判断电熔丝是否已熔断，也即电熔丝是熔断的熔丝(已编程)还是自然熔丝(未编程)，电熔丝未熔断前的低阻值状态被当做逻辑状态“0”，熔断后的高阻值状态被当做逻辑状态“1”，通过选定的电熔丝单元，可对芯片特性做相应修调。

目前，当对电熔丝是否熔断进行检测，即电熔丝处于测试模式时，一般利用一个电阻比较电路来判断电熔丝是否处于熔断状态，具体的，将电熔丝的电阻ReFUSE和一个基准电阻Rref做比较，其中，基准电阻Rref的阻值介于电熔丝熔断前低电阻和熔断后高电阻之间，若ReFUSE<Rref，判定电熔丝未熔断，若ReFUSE＞Rref，判定电熔丝已熔断。整体上，熔断的电熔丝的阻值通常高于未熔断的电熔丝的阻值。然而，在实际应用中，因电熔丝制造工艺波动或电熔丝熔断方式不合适，通常会有少部分电熔丝出现弱熔断的情况，即电熔丝熔断后的阻值偏小。与此同时，受电源电压和温度的影响，基准电阻Rref的阻值在不同电源电压和温度下，也会表现出电阻值上的波动。因此，当具有不正常阻值的熔断电熔丝被感测时，将难以辨别熔断电熔丝的状态，即具有不正常阻值的熔断电熔丝可能被认为是未熔断的电熔丝，从而导致对电熔丝的检测结果不准确。这样，当用户使用具有不正常阻值的熔断电熔丝时，即电熔丝处于用户模式时，意味着使用电熔丝的产品在不同的使用情形下，某些特性或功能会发生改变，甚至发生错误或异常。

因此，如何提供一种电熔丝状态检测电路，以保证经过工厂测试筛选后的电熔丝，在用户使用时均能够准确可靠的判断电熔丝是否熔断成为了本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明公开一种电熔丝状态检测电路，以在电熔丝处于测试模式下，为其提供更严格条件以验证电熔丝是否熔断，实现经过工厂测试筛选后的电熔丝，在用户使用时均能够准确可靠的判断电熔丝是否熔断。

一种电熔丝状态检测电路，包括：

电熔丝，所述电熔丝具有阻值；

基准电阻，所述基准电阻的阻值介于所述电熔丝熔断前低电阻和熔断后高电阻之间；

第一电流源，所述第一电流源和所述电熔丝串联连接在电源和地之间，所述第一电流源的电流值为基准电流；

第二电流源，所述第二电流源和所述基准电阻串联连接在所述电源和地之间，所述第二电流源的电流值为所述基准电流；

开关，所述开关用于在所述电熔丝处于测试模式时闭合，在所述电熔丝处于用户模式时打开；

第三电流源，所述第三电流源和所述开关形成的串联支路与所述第二电流源并联连接，所述第三电流源的电流值为k倍所述基准电流，所述k为比例系数；

比较电路，具有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端连接所述基准电阻、所述第二电流源和所述串联支路的公共端，所述第二输入端连接所述第一电流源和所述电熔丝的公共端；所述比较电路用于根据所述第一输入端检测到的电压值和所述第二输入端检测到的电压值产生输出信号，所述输出信号用于指示所述电熔丝是否已熔断。

优选的，当所述第一电流源、所述第二电流源、所述第三电流源和所述开关均包括NMOS管时，所述电熔丝状态检测电路包括：

所述电熔丝；

所述基准电阻；

作为所述开关的第一开关管，所述第一开关管的控制端用于在所述电熔丝处于测试模式时接收导通信号，在所述电熔丝处于用户模式时接收关断信号，所述第一开关管的输入端通过所述基准电阻连接所述电源；

第二开关管，所述第二开关管的输入端用于输入所述基准电流，所述第二开关管的输出端接地，所述第二开关管的控制端连接所述第二开关管的输入端；

第三开关管，所述第三开关管的控制端连接所述第二开关管的控制端，所述第三开关管的输入端通过所述电熔丝连接所述电源，所述第三开关管的输出端接地；

第四开关管，所述第四开关管的控制端连接所述第二开关管的控制端，所述第四开关管的输入端连接所述第一开关管的输出端，所述第四开关管的输出端接地；

第五开关管，所述第五开关管的控制端连接所述第二开关管的控制端，所述第五开关管的输入端连接所述第一开关管的输入端，所述第五开关管的输出端接地；

所述比较电路，具有所述第一输入端和所述第二输入端，所述第一输入端连接所述第一开关管、所述基准电阻和所述第五开关管的公共端；所述第二输入端连接所述第三开关管和所述电熔丝的公共端；所述比较电路用于根据所述第一输入端检测到的电压值和所述第二输入端检测到的电压值产生输出信号，所述输出信号用于指示所述电熔丝是否已熔断；

其中，所述第二开关管和所述第三开关管构成所述第一电流源，所述第二开关管和所述第五开关管构成所述第二电流源，所述第二开关管和所述第四开关管构成所述第三电流源；流入所述第二开关管、所述第三开关管和所述第五开关管的电流均为所述基准电流，流入所述第四开关管的电流为所述k倍的所述基准电流，所述k为所述第四开关管和所述第二开关管的物理尺寸比例。

优选的，所述检测电路还包括：第六开关管和基准电流控制电路；

所述第六开关管的输入端用于输入所述基准电流，所述第六开关管的输出端连接所述第二开关管的输入端，所述第六开关管的控制端连接所述基准电流控制电路，所述基准电流控制电路用于在所述电熔丝状态检测电路工作时，向所述第六开关管输出导通信号，使所述基准电流通过所述第六开关管流入所述第二开关管。

优选的，当所述第一电流源、所述第二电流源、所述第三电流源和所述开关均包括PMOS管时，所述电熔丝状态检测电路包括：

所述电熔丝；

所述基准电阻；

作为所述开关的第七开关管，所述第七开关管的控制端用于在所述电熔丝处于测试模式时接收导通信号，在所述电熔丝处于用户模式时接收关断信号，所述第七开关管的输出端通过所述基准电阻接地；

第八开关管，所述第八开关管的输入端连接所述电源，所述第八开关管的控制端和所述第八开关管的输出端连接，所述第八开关管的输出端接地，并用于向地输出所述基准电流；

第九开关管，所述第九开关管的输入端连接所述电源，所述第九开关管的控制端连接所述第八开关管的控制端，所述第九开关管的输出端通过所述基准电阻接地；

第十开关管，所述第十开关管的输入端连接所述电源，所述第十开关管的控制端连接所述第八开关管的控制端，所述第十开关管的的输出端连接所述第七开关管的输入端；

第十一开关管，所述第十一开关管的输入端连接所述电源，所述第十一开关管的控制端连接所述第八开关管的控制端，所述第十一开关管的输出端连接所述第七开关管的输出端；

所述比较电路，具有所述第一输入端和所述第二输入端，所述第一输入端连接所述第七开关管、所述基准电阻和所述第十一开关管的公共端；所述第二输入端连接所述第九开关管和所述电熔丝的公共端；所述比较电路用于根据所述第一输入端检测到的电压值和所述第二输入端检测到的电压值产生输出信号，所述输出信号用于指示所述电熔丝是否已熔断；

其中，所述第八开关管和所述第九开关管构成所述第一电流源，所述第八开关管和所述第十一开关管构成所述第二电流源，所述第八开关管和所述第十开关管构成所述第三电流源；流出所述第八开关管、所述第九开关管和所述第十一开关管的电流均为所述基准电流，流出所述第十开关管的电流为所述k倍的所述基准电流，所述k为所述第十开关管和所述第八开关管的物理尺寸比例。

优选的，所述检测电路还包括：第十二开关管和基准电流控制电路；

所述第十二开关管的输出端用于输出所述基准电流，所述第十二开关管的输入端连接所述第八开关管的输出端，所述第十二开关管的控制端连接所述基准电流控制电路，所述基准电流控制电路用于在所述电熔丝状态检测电路工作时，向所述第十二开关管输出导通信号，使所述基准电流通过所述第十二开关管流出。

优选的，所述检测电路还包括：测试模式控制电路；

所述测试模式控制电路的输出端连接所述开关的控制端，所述测试模式控制电路用于在所述电熔丝处于测试模式时，向所述开关输入导通信号。

优选的，所述电熔丝状态检测电路还包括：锁存器；

所述锁存器与所述比较电路的输出端连接，用于对所述比较电路输出的所述输出信号进行存储。

优选的，所述比较电路包括：比较器。

从上述的技术方案可知，本发明公开了一种电熔丝状态检测电路，包括：电熔丝、基准电阻、第一电流源、第二电流源、第三电流源、开关和比较电路，比较电路的第一输入端连接基准电阻、第二电流源以及由第三电流源与开关形成的串联支路的公共端，第二输入端连接第一电流源和电熔丝的公共端；比较电路用于根据第一输入端检测到的电压值和第二输入端检测到的电压值产生输出信号，输出信号用于指示电熔丝是否已熔断，其中，第一电流源和第二电流源的电流值均为基准电流，第三电流源的电流值为k倍基准电流，开关用于在电熔丝处于测试模式时闭合，在电熔丝处于用户模式时打开。因此，当电熔丝处于测试模式时，电熔丝的阻值需大于(1+k)倍的基准电阻的阻值才会被判定为已熔断；当电熔丝处于用户模式时，电熔丝的阻值需大于1倍的基准电阻的阻值才会被判定为已熔断，这样，电熔丝处于测试模式和用户模式的熔断判定值之间相差k倍的基准电阻阻值的安全距离，因此通过设该安全距离，可保证经过工厂测试筛选后的电熔丝，在用户使用时均能够准确可靠的判断电熔丝是否熔断。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据公开的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种电熔丝状态检测电路的电路图；

图2为本发明实施例公开的另一种电熔丝状态检测电路的电路图；

图3为本发明实施例公开的另一种电熔丝状态检测电路的电路图；

图4为本发明实施例公开的另一种电熔丝状态检测电路的电路图；

图5为本发明实施例公开的一种未熔断电熔丝在测试模式读为“0”的时序图；

图6为本发明实施例公开的一种已熔断电熔丝在测试模式读为“1”的时序图；

图7为本发明实施例公开的一种未熔断电熔丝在用户模式读为“0”的时序图；

图8为本发明实施例公开的一种已熔断电熔丝在用户模式读为“1”的时序图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种电熔丝状态检测电路，以在电熔丝处于测试模式下，为其提供更严格条件以验证电熔丝是否熔断，实现即使电熔丝为弱熔断的电熔丝，也能够准确可靠的判断电熔丝是否熔断。

参见图1，本发明一实施例公开的一种电熔丝状态检测电路的电路图，该电路包括：电熔丝10、基准电阻Rref、比较电路20、第一电流源I1、第二电流源I2、第三电流源I3和开关S；

其中：

电熔丝10具有阻值Refuse，熔断前约几十欧姆，熔断后通常为兆欧姆级，个别为千欧姆级，甚至更小。

基准电阻Rref用于与电熔丝10的阻值进行比较，基准电阻Rref的阻值介于电熔丝10熔断前低电阻和熔断后高电阻之间。

第一电流源I1和电熔丝10串联连接在电源和地(图1中未示出)之间，第一电流源I1的电流值为基准电流Iref。

第二电流源I2和基准电阻Rref串联连接在电源和地(图1中未示出)之间，第二电流源I2的电流值为基准电流Iref。

开关S用于在电熔丝10处于测试模式时闭合，在电熔丝10处于用户模式时打开。

具体的，电熔丝状态检测电路分为测试模式和用户模式，也即电熔丝10分为测试模式和用户模式。测试模式指的是：包含电熔丝10的芯片在生产完成后，在出厂之前进行各项性能测试时所处的模式；用户模式指的是：包含电熔丝10的芯片的正常工作情况，例如使用此技术的芯片被用在一款手机中，用户在使用手机时芯片所处的工作状态即是用户模式。

第三电流源I3和开关S形成的串联支路与第二电流源I2并联连接，第三电流源I3的电流值为k倍基准电流Iref，k为比例系数，该比例系数的数值可调。

比较电路20具有第一输入端Vin1和第二输入端Vin2，第一输入端Vin1连接基准电阻Rref、第二电流源I2以及由第三电流源I3和开关S形成的串联支路的公共端，第二输入端Vin2连接电熔丝10和第一电流源I1的公共端；比较电路20用于根据第一输入端Vin1检测到的电压值和第二输入端Vin2检测到的电压值产生输出信号Vout，输出信号Vout用于指示电熔丝10是否已熔断。

具体的，当电熔丝10处于用户模式时，开关S打开，通过电熔丝10和基准电阻Rref的电流均为基准电流Iref；当电熔丝10未熔断时，电熔丝10的电阻Refuse小于基准电阻Rref，即当电熔丝10的阻值Refuse与基准电阻Rref的阻值满足不等式Refuse＜Rref，判定电熔丝10未熔断，此时，比较电路20输出用于指示电熔丝10未熔断的输出信号Vout；反之，当Refuse＞Rref时，判定电熔丝10已熔断，比较电路20输出用于指示电熔丝10已熔断的输出信号Vout。

当电熔丝10处于测试模式时，开关S闭合，通过电熔丝的电流为基准电流Iref，通过基准电阻Rref的电流为(1+k)Iref；在电熔丝10未熔断时，电熔丝10的电阻Refuse小于基准电阻Rref，当电熔丝10的阻值Refuse与基准电阻Rref的阻值满足不等式Refuse＜(1+k)*Rref时，判定电熔丝10未熔断，此时，比较电路20输出用于指示电熔丝10未熔断的输出信号Vout；反之，当电熔丝10已熔断时，电熔丝10的阻值Refuse与基准电阻Rref的阻值满足不等式Refuse＞(1+k)*Rref，此时，比较电路20输出用于指示电熔丝10已熔断的输出信号Vout。

综上可知，当电熔丝10处于测试模式时，电熔丝10的阻值需大于(1+k)倍的基准电阻Rref的阻值才会被判定为已熔断；当电熔丝10处于用户模式时，电熔丝10的阻值需大于1倍的基准电阻Rref的阻值才会被判定为已熔断，这样，电熔丝10处于测试模式和用户模式的熔断判定值之间相差k倍的基准电阻Rref阻值的安全距离，因此通过设该安全距离，可保证经过工厂测试筛选后的电熔丝10，在用户使用时均能够准确可靠的判断电熔丝10是否熔断。

较优的，比较电路20包括比较器。

为实现在电熔丝状态检测电路停止测试后，仍可以获知测试结果，在上述实施例的基础上，参见图2，本发明另一实施例公开的一种电熔丝状态检测电路的电路图，在图1所示实施例的基础上，电熔丝状态检测电路还包括：锁存器30；

锁存器30与比较电路20的输出端连接，用于对比较电路20输出的用于指示电熔丝10是否已熔断的输出信号Vout进行存储。

在实际应用中，锁存器30还可以用寄存器代替。

其中，锁存器30的输出信号可用STAT表示。

为进一步优化上述实施例，电熔丝状态检测电路还包括：测试模式控制电路40；

测试模式控制电路40输出端连接第一开关管M1的控制端，测试模式控制电路40用于在电熔丝10处于测试模式时，向开关S输入导通信号。

需要说明的是，上述实施例中的第一电流源I1、第二电流源I2和第三电流源I3可由NMOS管组成，也可以由PMOS管组成；同样，开关S可以包括：NMOS管，也可以包括PMOS管。

具体的，当第一电流源I1、第二电流源I2、第三电流源I3和开关S均包括NMOS管时，参见图3，本发明另一实施例公开的一种电熔丝状态检测电路的电路图，电熔丝状态检测电路包括：电熔丝10、基准电阻Rref、第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3、第四开关管M4、第五开关管M5和比较电路20，其中，本实施例中，比较电路20用比较器21表示。

其中：

电熔丝10具有阻值Refuse，熔断前约几十欧姆，熔断后通常为兆欧姆级，个别为千欧姆级，甚至更小。

基准电阻Rref用于与电熔丝10的阻值进行比较，基准电阻Rref的阻值介于电熔丝10熔断前低电阻和熔断后高电阻之间。

作为开关S的第一开关管M1的控制端用于在电熔丝10处于测试模式时接收导通信号，在电熔丝10处于用户模式时接收关断信号，第一开关管M1的输入端通过基准电阻Rref连接电源VCC。

其中，测试模式指的是：包含电熔丝10的芯片在生产完成后，在出厂之前进行各项性能测试时所处的模式。

第一开关管M1接收的导通信号具体为高电平信号，第一开关管M1接收的关断信号具体为低电平信号。

第二开关管M2的输入端用于输入基准电流Iref，第二开关管M2的输出端接地，第二开关管M2的控制端连接第二开关管M2的输入端。

第三开关管M3的控制端连接第二开关管M2的控制端，第三开关管M3的输入端通过电熔丝10连接电源VCC，第三开关管M3的输出端接地。

需要说明的是，第二开关管M2和第三开关管M3的物理尺寸以及器件类型相同，因此，图3中的第二开关管M2和第三开关管M3构成镜像电流源，因此，流过第二开关管M2和第三开关管M3的电流相等，且均为基准电流Iref。

本实施例中，第二开关管M2和第三开关管M3均为NMOS管。

第四开关管M4的控制端连接第二开关管M2的控制端，第四开关管M4的的输入端连接第一开关管M1的输出端，第四开关管M4的输出端接地。

本实施例中，第四开关管M4为NMOS管。

需要说明的是，第四开关管M4和第二开关管M2的器件类型相同，同样，图3中的第四开关管M4和第二开关管M2构成镜像电流源，但是，第四开关管M4和第二开关管M2的物理尺寸不同，第四开关管M4和第二开关管M2的物理尺寸比例为k，k的具体数值可依据实际需要调整，是一个可控的量，比如2、3、4等，因此，流过第四开关管M4的电流是流过第二开关管M2的电流的k倍，也即，流过第四开关管M4的电流为k*Iref，Iref为基准电流。

第五开关管M5的控制端连接第二开关管M2的控制端，第五开关管M5的输入端连接第一开关管M1的输入端，第五开关管M5的输出端接地。

本实施例中，第五开关管M5为NMOS管。

需要说明的是，第二开关管M2和第五开关管M5的物理尺寸以及器件类型相同，因此，图3中的第二开关管M2和第五开关管M5构成镜像电流源，因此，流过第二开关管M2和第五开关管M5的电流相等，且均为基准电流Iref。

基于上述论述可知，其中，流入第二开关管M2、第三开关管M3和第五开关管M5均为基准电流Iref，流入第四开关管M4的电流为k倍基准电流Iref，k为第四开关管M4和第二开关管M2的物理尺寸比例。

比较器21的同相输入端Vinp作为比较电路20的第一输入端连接第一开关管M1、基准电阻Rref和第五开关管M5的公共端；比较器21的反相输入端Vinn作为比较电路20的第二输入端连接第三开关管M3和电熔丝10的公共端；比较器21用于根据所述同相输入端Vinp检测到的电压值和所述反相输入端Vinn检测到的电压值产生所述输出信号，所述输出信号用于指示所述电熔丝是否已熔断。

需要说明的是，比较器21输出用于指示所述电熔丝是否已熔断的输出信号的原理请参见图1所示实施例中对比较电路20的说明，此处不再赘述。

具体的，电熔丝状态检测电路分为测试模式和用户模式，也即电熔丝10分为测试模式和用户模式。测试模式指的是：包含电熔丝10的芯片在生产完成后，在出厂之前进行各项性能测试时所处的模式；用户模式指的是：包含电熔丝10的芯片的正常工作情况，例如使用此技术的芯片被用在一款手机中，用户在使用手机时芯片所处的工作状态即是用户模式。

(1)当电熔丝10处于测试模式时，第一开关管M1的控制端会接收导通信号进行导通，该导通信号具体可以为高电平，此时，流过基准电阻Rref的电流为流过第四开关管M4的电流和流过第五开关管M5的电流之和，也即，流过基准电阻Rref的电流为(1+k)*Iref，此时，比较器21的同相输入端Vinp采集的电压值为Vinp＝VCC-(1+k)*Iref*Rref；流过电熔丝10的电流为流过第三开关管M3的电流，也即，流过电熔丝10的电流为Iref，此时，反相输入端Vinn采集的电压值为Vinn＝VCC-Iref*Refuse；

当电熔丝10未熔断时，由于流过电熔丝10的电流小于流过基准电阻Rref的电流，同时电熔丝10的电阻小于基准电阻Rref的电阻，因此，电熔丝10两端的电压小于基准电阻Rref两端的电压，相应的，比较器21的两个输入端的电压Vinn＞Vinp，即(VCC-Iref*Refuse)＞(VCC-(1+k)*Iref*Rref)，从而得到不等式Refuse＜(1+k)*Rref，也即，当电熔丝10的阻值Refuse与基准电阻Rref的阻值满足不等式Refuse＜(1+k)*Rref时，判定电熔丝10未熔断，此时，比较器21输出用于指示电熔丝10未熔断的输出信号。

反之，当电熔丝10的阻值Refuse与基准电阻Rref的阻值满足不等式Refuse＞(1+k)*Rref时，判定电熔丝10熔断，此时，比较器21输出用于指示电熔丝10熔断的输出信号。

(2)当电熔丝10处于用户模式时，第一开关管M1的控制端不会接收导通信号，也即，第一开关管M1处于关断状态，此时，流过基准电阻Rref的电流仅为流过第五开关管M5的电流Iref，与此同时，流过电熔丝10的电流为流过第三开关管M3的电流，也即，流过电熔丝10的电流为Iref，也就是说，流过基准电阻Rref的电流和流过电熔丝10的电流均为基准电流Iref。比较器21的同相输入端Vinp采集的电压值为Vinp＝VCC-Iref*Rref；反相输入端Vinn采集的电压值为Vinn＝VCC-Iref*Refuse；

当电熔丝10未熔断时，由于电熔丝10的电阻小于基准电阻Rref的电阻，因此，电熔丝10两端的电压小于基准电阻Rref两端的电压，相应的，比较器21的两个输入端的电压Vinn＞Vinp，即(VCC-Iref*Refuse)＞(VCC-Iref*Rref)，从而得到不等式Refuse＜Rref，也即，当电熔丝10的阻值Refuse与基准电阻Rref的阻值满足不等式Refuse＜Rref，判定电熔丝10未熔断，此时，比较器21输出用于指示电熔丝10未熔断的输出信号。

反之，当电熔丝10的阻值Refuse与基准电阻Rref的阻值满足不等式Refuse>Rref时，判定电熔丝10熔断，此时，比较器21输出用于指示电熔丝10熔断的输出信号。

综上可以看出，电熔丝10在测试模式和用户模式的判定阈值之差为k*Rref，比如，设置k＝2，则经过测试模式筛选的电熔丝10熔断后的阻值至少大于3*Rref，用户模式中，只要Refuse>Rref就能判定出电熔丝10已熔断，该熔断判定值距离电熔丝10的阻值Refuse至少有2*Rref的安全距离，因此，即使电熔丝10出现弱熔断，基准电阻Rref受电源电压、温度等因素影响，导致电熔丝状态检测电路的判断阈值产生的偏差，只要该偏差小于2*Rref，则在用户模式下，也能够准确可靠的判断电熔丝10是否熔断。因此，本发明可通过设置安全距离k*Rref，可保证经过工厂测试筛选后的电熔丝10，在用户使用时均能够准确可靠的判断电熔丝10是否熔断。

当电熔丝状态检测电路还包括：测试模式控制电路40时，测试模式控制电路40输出端连接第一开关管M1的控制端，测试模式控制电路40用于在电熔丝10处于测试模式时，向第一开关管M1的控制端输入导通信号。

具体的，在实际应用中，可以将测试模式控制电路40向第一开关管M1的控制端输入的信号定义为TM，当测试模式控制电路40控制第一开关管M1导通时，也即电熔丝10处于测试模式时，TM为高电平信号，当测试模式控制电路40控制第一开关管M1关断时，也即电熔丝10处于用户模式时，TM为低电平信号。

本发明中，基准电流Iref可由基准电压除以基准电阻产生，不受电源电压影响，且第一开关管M1不需要做的很大，因此电阻比较速度也不受影响。这是因为第一开关管M1也即晶体管有寄生电容，当晶体管物理尺寸大的时候，其寄生电容也大，电容起稳压和滤波作用，会使得比较器输入端信号速度变慢，而实际应用中，并不希望电熔丝10读取变得太慢。

为进一步优化上述实施例，电熔丝状态检测电路还包括：第六开关管M6和基准电流控制电路50；

第六开关管M6的输入端用于输入基准电流Iref，第六开关管M6的输出端连接第二开关管M2的控制端，第六开关管M6的控制端连接基准电流控制电路50，基准电流控制电路50用于在电熔丝10状态检测电路工作时，向第六开关管M6输出导通信号，使基准电流Iref通过第六开关管M6流入第二开关管M2。

需要说明的是，本实施例中的基准电流Iref可通过电熔丝状态检测电路之前的镜像电流源镜像得到。

具体的，当第一电流源I1、第二电流源I2、第三电流源I3和开关S均包括PMOS管时，参见图4，本发明另一实施例公开的一种电熔丝状态检测电路的电路图，电熔丝状态检测电路包括：电熔丝10、基准电阻Rref、第七开关管M7、第八开关管M8、第九开关管M9、第十开关管M10、第十一开关管M11和比较电路20，其中，本实施例中，比较电路20用比较器21表示，第七开关管M7、第八开关管M8、第九开关管M9、第十开关管M10和第十一开关管M11均为PMOS管。

其中：

电熔丝10具有阻值Refuse，熔断前约几十欧姆，熔断后通常为兆欧姆级，个别为千欧姆级，甚至更小。

基准电阻Rref用于与电熔丝10的阻值进行比较，基准电阻Rref的阻值介于电熔丝10熔断前低电阻和熔断后高电阻之间。

作为开关S的第七开关管M7的控制端用于在电熔丝10处于测试模式时接收导通信号，在电熔丝10处于用户模式时接收关断信号，第七开关管M7的输出端通过基准电阻Rref接地。

其中，测试模式指的是：包含电熔丝10的芯片在生产完成后，在出厂之前进行各项性能测试时所处的模式。

第八开关管M8的输入端连接电源VCC，第八开关管M8的控制端和第八开关管M8的输出端连接，第八开关管M8的输出端接地，并用于向地输出基准电流Iref。

第九开关管M9的输入端连接电源VCC，第九开关管M9的控制端连接第八开关管M8的控制端，第九开关管M9的输出端通过基准电阻Rref接地。

第十开关管M10的输入端连接电源VCC，第十开关管M10的控制端连接第八开关管M8的控制端，第十开关管M10的的输出端连接第七开关管M7的输入端。

第十一开关管M11的输入端连接电源VCC，第十一开关管M11的控制端连接第八开关管M8的控制端，第十一开关管M11的输出端连接第七开关管M7的输出端。

需要说明的是，本实施例中，第八开关管M8和第九开关管M9的物理尺寸以及器件类型相同，因此，第八开关管M8和第九开关管M9构成镜像电流源，因此，流过第八开关管M8和第九开关管M9的电流相等，且均为基准电流Iref。

同理，第八开关管M8和第十一开关管M11的物理尺寸以及器件类型相同，第八开关管M8和第十一开关管M11构成镜像电流源，因此，流过第八开关管M8和第十一开关管M11的电流相等，且均为基准电流Iref。

第八开关管M8和第十开关管M10的器件类型相同，并构成镜像电流源，但是，第八开关管M8和第十开关管M10物理尺寸不同，第八开关管M8和第十开关管M10的物理尺寸比例为k，k的具体数值可依据实际需要调整，是一个可控的量，比如2、3、4等，因此，流过第十开关管M10的电流是流过第八开关管M8的电流的k倍，也即，流过第十开关管M10的电流为k*Iref，Iref为基准电流。

比较器21的反相输入端Vinn作为比较电路20的第一输入端连接第七开关管M7、基准电阻Rref和第十一开关管M11的公共端；正相输入端Vinp作为比较电路20的第二输入端连接第九开关管M9和电熔丝10的公共端；比较器21用于根据所述同相输入端Vinp检测到的电压值和所述反相输入端Vinn检测到的电压值产生所述输出信号，所述输出信号用于指示所述电熔丝是否已熔断。

需要说明的是，比较器21输出用于指示所述电熔丝是否已熔断的输出信号的原理请参见图1所示实施例中对比较电路20的说明，此处不再赘述。

其中，所述第八开关管M8和所述第九开关管M9构成所述第一电流源I1，所述第八开关管M8和所述第十一开关管M11构成所述第二电流源I2，所述第八开关管M8和所述第十开关管M10构成所述第三电流源I3；流出所述第八开关管M8、所述第九开关管M9和所述第十一开关管M11的电流均为所述基准电流Iref，流出所述第十开关管M10的电流为所述k倍的所述基准电流Iref，所述k为所述第十开关管M10和所述第八开关管M8的物理尺寸比例。

本实施例中，电熔丝状态检测电路分为测试模式和用户模式，也即电熔丝10分为测试模式和用户模式。测试模式指的是：包含电熔丝10的芯片在生产完成后，在出厂之前进行各项性能测试时所处的模式；用户模式指的是：包含电熔丝10的芯片的正常工作情况，例如使用此技术的芯片被用在一款手机中，用户在使用手机时芯片所处的工作状态即是用户模式。

(1)当电熔丝10处于测试模式时，当电熔丝10的阻值Refuse与基准电阻Rref的阻值满足不等式Refuse＜(1+k)*Rref时，判定电熔丝10未熔断，此时，比较器21输出用于指示电熔丝10未熔断的输出信号。反之，当电熔丝10的阻值Refuse与基准电阻Rref的阻值满足不等式Refuse＞(1+k)*Rref时，判定电熔丝10熔断，此时，比较器21输出用于指示电熔丝10熔断的输出信号。

(2)当电熔丝10处于用户模式时，当电熔丝10的阻值Refuse与基准电阻Rref的阻值满足不等式Refuse＜Rref，判定电熔丝10未熔断，此时，比较器21输出用于指示电熔丝10未熔断的输出信号。反之，当电熔丝10的阻值Refuse与基准电阻Rref的阻值满足不等式Refuse>Rref时，判定电熔丝10熔断，此时，比较器21输出用于指示电熔丝10熔断的输出信号。

需要说明的是，本实施例中，电熔丝10处于检测模式和用户模式时，判断电熔丝10是否熔断的推导过程，可参见图3所示实施例，此处不再赘述。

综上可以看出，电熔丝10在测试模式和用户模式的判定阈值之差为k*Rref，比如，设置k＝2，则经过测试模式筛选的电熔丝10熔断后的阻值至少大于3*Rref，用户模式中，只要Refuse>Rref就能判定出电熔丝10已熔断，该熔断判定值距离电熔丝10的阻值Refuse至少有2*Rref的安全距离，因此，即使电熔丝10出现弱熔断，基准电阻Rref受电源电压、温度等因素影响，导致电熔丝状态检测电路的判断阈值产生的偏差，只要该偏差小于2*Rref，则在用户模式下，也能够准确可靠的判断电熔丝10是否熔断。因此，本发明可通过设置安全距离k*Rref，可保证经过工厂测试筛选后的电熔丝10，在用户使用时均能够准确可靠的判断电熔丝10是否熔断。

当电熔丝状态检测电路还包括：测试模式控制电路40时，测试模式控制电路40输出端连接第七开关管M7的控制端，测试模式控制电路40用于在电熔丝10处于测试模式时，向第七开关管M7的控制端输入导通信号。

具体的，在实际应用中，可以将测试模式控制电路40向第七开关管M7的控制端输入的信号定义为TM，当测试模式控制电路40控制第七开关管M7导通时，也即电熔丝10处于测试模式时，TM为高电平信号，当测试模式控制电路40控制第七开关管M7关断时，也即电熔丝10处于用户模式时，TM为低电平信号。

为进一步优化上述实施例，电熔丝状态检测电路还包括：第十二开关管M12和基准电流控制电路50；

第十二开关管M12的输出端用于输出基准电流Iref，第十二开关管M12的输入端连接所述第八开关管M8的输出端，所述第十二开关管M12的控制端连接所述基准电流控制电路50，所述基准电流控制电路50用于在所述电熔丝状态检测电路工作时，向所述第十二开关管M12输出导通信号，使所述基准电流通过所述第十二开关管M12流出。

其中，本实施例中的基准电流Iref可通过电熔丝状态检测电路之前的镜像电流源镜像得到。

需要说明的是，通过在电熔丝10两端加压将电熔丝10熔断的动作叫做烧录，也叫编程。其中，电熔丝10烧录过程不可逆。

电熔丝未熔断前的低阻值状态被当做逻辑状态“0”，熔断后的高阻值状态被当做逻辑状态“1”，令，基准电流控制电路50向第六开关管M6/第十二开关管M12的控制端输入的信号定义为Read，测试模式控制电路40向第一开关管M1/第七开关管M7的控制端输入的信号定义为TM，为方便理解，参见图5和图6，分别为：未熔断电熔丝在测试模式读为“0”的时序图以及已熔断电熔丝在测试模式读为“1”的时序图；参见图7和图8，分别为未熔断电熔丝在用户模式读为“0”的时序图以及已熔断电熔丝在用户模式读为“1”的时序图。

需要说明的是，为保证图3所示的电路和图4所示的电路中，未熔断电熔丝在测试模式读为“0”的时序图以及已熔断电熔丝在测试模式读为“1”的时序图相同，同时，未熔断电熔丝在用户模式读为“0”的时序图以及已熔断电熔丝在用户模式读为“1”的时序图，参见图4，在基准电流控制电路50与第十二开关管M12之间还连接有反相器INV1，在测试模式控制电路40和第七开关管M7之间还连接有反相器INV2。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种电熔丝状态检测电路，其特征在于，包括：

电熔丝，所述电熔丝具有阻值；

基准电阻，所述基准电阻的阻值介于所述电熔丝熔断前低电阻和熔断后高电阻之间；

第一电流源，所述第一电流源和所述电熔丝串联连接在电源和地之间，所述第一电流源的电流值为基准电流；

第二电流源，所述第二电流源和所述基准电阻串联连接在所述电源和地之间，所述第二电流源的电流值为所述基准电流；

开关，所述开关用于在所述电熔丝处于测试模式时闭合，在所述电熔丝处于用户模式时打开；

第三电流源，所述第三电流源和所述开关形成的串联支路与所述第二电流源并联连接，所述第三电流源的电流值为k倍所述基准电流，所述k为比例系数；

比较电路，具有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端连接所述基准电阻、所述第二电流源和所述串联支路的公共端，所述第二输入端连接所述第一电流源和所述电熔丝的公共端；所述比较电路用于根据所述第一输入端检测到的电压值和所述第二输入端检测到的电压值产生输出信号，所述输出信号用于指示所述电熔丝是否已熔断；

测试模式控制电路，所述测试模式控制电路的输出端连接所述开关的控制端，所述测试模式控制电路用于在所述电熔丝处于测试模式时，向所述开关输入导通信号；

其中，所述电熔丝在测试模式和用户模式的判定阈值之差为k*Rref，Rref为基准电阻的阻值。

2.根据权利要求1所述的电熔丝状态检测电路，其特征在于，当所述第一电流源、所述第二电流源、所述第三电流源和所述开关均包括NMOS管时，所述电熔丝状态检测电路包括：

所述电熔丝；

所述基准电阻；

作为所述开关的第一开关管，所述第一开关管的控制端用于在所述电熔丝处于测试模式时接收导通信号，在所述电熔丝处于用户模式时接收关断信号，所述第一开关管的输入端通过所述基准电阻连接所述电源；

第二开关管，所述第二开关管的输入端用于输入所述基准电流，所述第二开关管的输出端接地，所述第二开关管的控制端连接所述第二开关管的输入端；

第三开关管，所述第三开关管的控制端连接所述第二开关管的控制端，所述第三开关管的输入端通过所述电熔丝连接所述电源，所述第三开关管的输出端接地；

第四开关管，所述第四开关管的控制端连接所述第二开关管的控制端，所述第四开关管的输入端连接所述第一开关管的输出端，所述第四开关管的输出端接地；

第五开关管，所述第五开关管的控制端连接所述第二开关管的控制端，所述第五开关管的输入端连接所述第一开关管的输入端，所述第五开关管的输出端接地；

所述比较电路，具有所述第一输入端和所述第二输入端，所述第一输入端连接所述第一开关管、所述基准电阻和所述第五开关管的公共端；所述第二输入端连接所述第三开关管和所述电熔丝的公共端；所述比较电路用于根据所述第一输入端检测到的电压值和所述第二输入端检测到的电压值产生输出信号，所述输出信号用于指示所述电熔丝是否已熔断；

其中，所述第二开关管和所述第三开关管构成所述第一电流源，所述第二开关管和所述第五开关管构成所述第二电流源，所述第二开关管和所述第四开关管构成所述第三电流源；流入所述第二开关管、所述第三开关管和所述第五开关管的电流均为所述基准电流，流入所述第四开关管的电流为所述k倍的所述基准电流，所述k为所述第四开关管和所述第二开关管的物理尺寸比例。

3.根据权利要求2所述的电熔丝状态检测电路，其特征在于，所述检测电路还包括：第六开关管和基准电流控制电路；

所述第六开关管的输入端用于输入所述基准电流，所述第六开关管的输出端连接所述第二开关管的输入端，所述第六开关管的控制端连接所述基准电流控制电路，所述基准电流控制电路用于在所述电熔丝状态检测电路工作时，向所述第六开关管输出导通信号，使所述基准电流通过所述第六开关管流入所述第二开关管。

4.根据权利要求1所述的电熔丝状态检测电路，其特征在于，当所述第一电流源、所述第二电流源、所述第三电流源和所述开关均包括PMOS管时，所述电熔丝状态检测电路包括：

所述电熔丝；

所述基准电阻；

作为所述开关的第七开关管，所述第七开关管的控制端用于在所述电熔丝处于测试模式时接收导通信号，在所述电熔丝处于用户模式时接收关断信号，所述第七开关管的输出端通过所述基准电阻接地；

第八开关管，所述第八开关管的输入端连接所述电源，所述第八开关管的控制端和所述第八开关管的输出端连接，所述第八开关管的输出端接地，并用于向地输出所述基准电流；

第九开关管，所述第九开关管的输入端连接所述电源，所述第九开关管的控制端连接所述第八开关管的控制端，所述第九开关管的输出端通过所述基准电阻接地；

第十开关管，所述第十开关管的输入端连接所述电源，所述第十开关管的控制端连接所述第八开关管的控制端，所述第十开关管的输出端连接所述第七开关管的输入端；

第十一开关管，所述第十一开关管的输入端连接所述电源，所述第十一开关管的控制端连接所述第八开关管的控制端，所述第十一开关管的输出端连接所述第七开关管的输出端；

所述比较电路，具有所述第一输入端和所述第二输入端，所述第一输入端连接所述第七开关管、所述基准电阻和所述第十一开关管的公共端；所述第二输入端连接所述第九开关管和所述电熔丝的公共端；所述比较电路用于根据所述第一输入端检测到的电压值和所述第二输入端检测到的电压值产生输出信号，所述输出信号用于指示所述电熔丝是否已熔断；

其中，所述第八开关管和所述第九开关管构成所述第一电流源，所述第八开关管和所述第十一开关管构成所述第二电流源，所述第八开关管和所述第十开关管构成所述第三电流源；流出所述第八开关管、所述第九开关管和所述第十一开关管的电流均为所述基准电流，流出所述第十开关管的电流为所述k倍的所述基准电流，所述k为所述第十开关管和所述第八开关管的物理尺寸比例。

5.根据权利要求4所述的电熔丝状态检测电路，其特征在于，所述检测电路还包括：第十二开关管和基准电流控制电路；

所述第十二开关管的输出端用于输出所述基准电流，所述第十二开关管的输入端连接所述第八开关管的输出端，所述第十二开关管的控制端连接所述基准电流控制电路，所述基准电流控制电路用于在所述电熔丝状态检测电路工作时，向所述第十二开关管输出导通信号，使所述基准电流通过所述第十二开关管流出。

6.根据权利要求1所述的电熔丝状态检测电路，其特征在于，所述电熔丝状态检测电路还包括：锁存器；

所述锁存器与所述比较电路的输出端连接，用于对所述比较电路输出的所述输出信号进行存储。

7.根据权利要求1所述的电熔丝状态检测电路，其特征在于，所述比较电路包括：比较器。

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