CN109031025A - 开路检测装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种开路检测装置，其包括：第二电流源、第一电流源、储能元件、检测电路，所述第二电流源可与用于调整芯片参数的外置电阻连接，在所述第二电流源的电流值大于所述第一电流源的电流值时，所述储能单元处于被充电状态，所述检测电路用于根据所述储能元件的电压大于设定的参考电压来判定所述外置电阻处于开路状态，从而实现了外置电阻的开路状态检测，避免了由于启动芯片之后未检测到外置电阻处于开路状态而导致的过流或过压等极限状态的发生，最终可实现对芯片及外围器件的保护。
Description
技术领域
本申请实施例涉及电路技术领域，尤其涉及一种开路检测装置。
背景技术
近年来，随着微电子技术的日趋成熟，集成电路越来越复杂，电路规模越来越大，因此，对于超大规模集成电路(VLSI)、甚大规模集成电路(ULSI)的可靠性要求也越来越高。
因此，为了增加芯片参数调节的灵活性，很多芯片都设有外置电阻调节端口，用于调整芯片的电流、电压、工作频率等参数。但是在生产以及测试过程中，由于焊接失误或者损坏，导致外置电阻出现开路。而一旦芯片启动完成之后，由于外置电阻处于开路状态，一方面无法实现电流、电压、工作频率等参数的调整，另外一方面还会导致过流或过压等极限状态，从而对芯片及外围器件造成冲击，使其失效或损毁。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例所解决的技术问题之一在于提供一种开路检测装置，用以克服现有技术中上述技术缺陷。
本申请实施例提供了一种开路检测装置，其包括：第二电流源、第一电流源、储能元件、检测电路，所述第二电流源可与用于调整芯片参数的外置电阻连接，在所述第二电流源的电流值大于所述第一电流源的电流值时，所述储能单元处于被充电状态，所述检测电路用于根据所述储能元件的电压大于设定的参考电压来判定所述外置电阻处于开路状态。
本申请实施例提供的技术方案中，通过配置第二电流源、第一电流源、储能元件、检测电路，所述第二电流源可与用于调整芯片参数的外置电阻连接，在所述第二电流源的电流值大于所述第一电流源的电流值时，所述储能单元处于被充电状态，所述检测电路用于根据所述储能元件的电压大于设定的参考电压来判定所述外置电阻处于开路状态，从而实现了外置电阻的开路状态检测，避免了由于启动芯片之后未检测到外置电阻处于开路状态而导致的过流或过压等极限状态的发生，最终可实现对芯片及外围器件的保护。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请实施例的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1为本申请实施例一中开路检测装置的结构示意图；
图2为本申请实施例二中开路检测装置的结构示意图；
图3为本申请实施例三中开路检测装置的结构示意图；
图4为本申请实施例四中开路检测装置的结构示意图；
图5为本申请实施例五中开路检测装置的电路结构示意图；
图6为本申请实施例六中外置电阻处于开路状态时的相关信号时序图；
图7为本申请实施例七中外置电阻处于正常工作状态时的相关信号时序图。
具体实施方式
实施本申请实施例的任一技术方案必不一定需要同时达到以上的所有优点。
下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
为了使本领域的人员更好地理解本申请实施例中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请实施例保护的范围。
下面结合本申请实施例附图进一步说明本申请实施例具体实现。
图1为本申请实施例一中开路检测装置的结构示意图；如图1所示，其包括：第一电流源101、第二电流源102、储能元件103、检测电路104，所述第二电流源102可与用于调整芯片参数的外置电阻连接，在所述第二电流源102的电流值大于所述第一电流源101的电流值时，所述储能单元103处于被充电状态，所述检测电路104用于根据所述储能元件103的电压大于设定的参考电压(第一基准电压)来判定所述外置电阻处于开路状态。
本实施例中，所述检测电路104进一步用于根据所述储能元件103的电压大于设定的参考电压生成一特征信号，所述特征信号用于表征所述外置电阻处于开路状态。
可选地，在本申请的一实施例中，所述检测电路104包括比较器114，所述比较器114用于检测所述储能元件103的电压是否大于设定的参考电压。
可选地，在本申请的一实施例中，所述检测电路104还包括第一反相器124，所述第一反相器124用于对所述比较器114的比较输出结果进行反相处理。
图2为本申请实施例二中开路检测装置的结构示意图；如图2所示，与上述实施例相同的是其包括：第二电流源102、第一电流源101、储能元件103、检测电路104。
与上述实施例不同的是，还包括初始态单元105，所述初始态单元105用于根据第一反相器的输出设置开路检测的初始态。与此同时，该初始态单元105还起到过滤毛刺的作用，比如可以是由于开路检测装置中由于类似切换等导致的干扰信号。
可选地，在本申请的一实施例中，还包括第二反相器144，所述第二反相器144用于对所述初始态单元105的输出进行反相处理。
图3为本申请实施例三中开路检测装置的结构示意图；如图3所示，与上述实施例相同的是其包括：第二电流源102、第一电流源101、储能元件103、检测电路104。
与上述实施例不同的是，所述检测电路104还包括传输门单元，所述传输门单元确定出所述储能元件103的电压大于设定的参考电压之前处于打开状态。
可选地，在本申请的一实施例中，所述传输门单元包括第一传输门154A以及第二传输门154B，所述第一传输门154A用于进行所述第一电流源101的电流传输，所述第二传输门154B用于进行所述第二电流源102的电流传输，以进行所述储能元件103的电压大于设定的参考电压的确定。
图4为本申请实施例四中开路检测装置的结构示意图；如图4所示，与上述实施例相同的是其包括：第二电流源102、第一电流源101、储能元件103、检测电路104。
与上述实施例不同的是，所述检测电路还包括：重置单元164，所述重置单元164用于重置所述储能元件103的电压。
可选地，在本申请的一实施例中，所述检测电路104进一步用于根据所述储能元件103的电压小于等于设定的参考电压来判定所述外置电阻处于正常状态。
可选地，在本申请的一实施例中，所述储能元件103进一步用于通过放电处理使得所述储能元件103的电压小于等于设定的参考电压。
图5为本申请实施例五中开路检测装置的电路结构示意图；如图5所示，本实施例中，以具体实现为例，但是需要说明的是，在其他实施例中并非开路检测装置一定要包括本实施例中的所有结构件，或者实现本实施例中的所有功能。
第二电流源配置在电压转电流电路中，或者又称为与电压转电流电路复用第二电流源。
具体地，第二电流源由两个开关器件形成，比如图中的两个NMOS管器件(NM2、NM3)，MOS管器件NM2、NM3的连接关系如图5所示。
另外，电压转电流电路中还包括：运算放大器AMP、MOS器件(NM1)、电流镜，该电流镜具体包括四个PMOS器件(PM1、PM2、PM3、PM4)。这些结构器件的电气连接关系如图5所示。第二基准电压VREF2经过运算放大器AMP和外置电阻REXT处理后转换成第二基准电流Iref2，最终通过电流镜的四个PMOS器件(PM1、PM2、PM3、PM4)处理后形成输出电流Iout。
上述MOS管器件NM2、NM3又可称之为控制开关，用于在储能元件的电压大于设定的参考电压(即图5中的第一基准电压VREF1)时，隔断运算放大器AMP和外置电阻REXT的连接，防止第二基准电流IREF2与第一基准电流IREF1，第二基准电流IREF2对应第二电流源，第一基准电流IREF1对应第一电流源。
本实施例中，利用一电平信号REXT_OPEN对应上述特征信号，若其为高电平，则表示外置电阻处于开路状态。即，若电平信号REXT_OPEN为高电平状态，则隔断运算放大器AMP和外置电阻REXT的连接。
本实施例中，检测电路具体包括比较器COMP、第一反相器INV1、传输门单元、重置单元，传输门单元包括上述第一传输门TG1以及第二传输门TG2。
开路检测装置还包括初始态单元，所述初始态单元用于设置开路检测的初始态。该初始态单元可以配置在检测电路中，也可以独立于检测电路。该初始态单元包括MOS管NM4、MOS管PM6、储能元件C2、schmitt触发器，其连接关系具体参见附图。
开路检测装置还包括第二反相器INV2，该第二反相器INV2对schmitt触发器的输出进行反相处理。该第二反相器INV2可以直接配置在检测电路中。
另外，开路检测装置还包括与非门逻辑，用于将第二反相器INV2的输出与EN信号进行与非处理得到电平信号REXT_OPEN_B，再经过第三反相器INV3反相处理后得到电平信号REXT_OPEN。
本实施例中，由于传输门单元的存在，因此可以通过电平信号REXT_OPEN控制第二传输门的关闭来实现运算放大器AMP和外置电阻REXT之间连接的隔断。
参见图5实施例，电由于当外置电阻处于开路状态时，电平信号REXT_OPEN为高电平，因此，REXT_OPEN_B为低电平。因此，可以通过电平信号REXT_OPEN和电平信号REXT_OPEN_B配合控制第二传输门的打开或者关闭。
在具体应用时，此时电源VIN开启，VREF1，VREF2和VREF3建立完成并保持稳定，当EN信号为低电平时，使能单元PM5打开，使得储能元件C2的初始电平VC2直接为高电平，REXT_OPEN为低电平。当EN由低电平变为高电平，REXT_OPEN变为高电平，此时默认触发保护，第一传输门TG1和第二传输门TG2均处于打开状态。如果REXT工作状态正常，储能元件C1的电压VC1将通过外置电阻REXT放电，此时VC1＝(IREF1-IREF3)*REXT,通过设计保证VC1<VREF1，比较器COMP输出低电平，VC2将通过NM3及IREF2放电。当VC2电位降低，最终将导致schmitt触发器输出电平翻转，REXT_OPEN由高电平变为低电平，保护状态解除。同时，电平信号REXT_OPEN_B为高电平，第一传输门TG1，第一传输门TG2被关闭，检测电路停止检测，防止检测电流影响外置电阻REXT的正常工作。此时芯片可以正常工作，送出输出电流Iout。
如果REXT为OPEN状态，由于设置第一基准电流IREF1远远大于第三基准电流IREF3，储能元件的电压VC1将被充电至VIN,比较器COMP输出为高电平，PM6打开，VC2将保持为高电平，最终REXT_OPEN保持为高电平，保护状态将被保持。因此，通知芯片的控制逻辑，使得芯片进入自我保护状态，各个信号的时序图请参见图6，为本申请实施例六中外置电阻处于开路状态时的相关信号时序图。
当REXT_OPEN为高电平，储能元件C1被充电至VIN所用时间为：
因为IREF3＜＜IREF1,(1)可以简化为
当EN为高电平，PM6和NM4的栅极输入为高电平时，假定Schmitt触发器的输入低阈值翻转电压为VL,那么储能元件C2由VIN放电至VL所用时间为：
设计时需要保证T2＞＞T1,否则无法维持保护状态。
T1和T2的计算公式，因为开关器件的导通阻抗很小，几乎不会对延时T1和T2造成影响,所以分别忽略了传输门TG1和开关管NM4的导通阻抗。
当REXT状态正常，REXT_OPEN输出为低电平，储能元件C1由IREF3继续放电至0，REXT_OPEN保持为低电平，开路保护检测电路不再工作，可以降低芯片功耗。各个信号的时序图请参见图7，为本申请实施例七中外置电阻处于正常工作状态时的相关信号时序图。
第一传输门TG1和第一传输门TG2在切换过程产生的毛刺信号，此毛刺信号可以被初始态单元有效滤除。
IREF1和VREF1可以根据REXT的大小进行灵活设计，只要满足如下条件即可：
需要说明的是，上述实施例中的传输门单元也可以被其他开关电路结构替代。
本申请实施例还提供一种应用上述实施例中所述开路检测装置的电子设备。
根据本公开各种实施方式的电子设备可以是包括至少一个处理器的任何设备，并且可包括：相机、便携式设备、移动终端、通信终端、便携式通信终端、便携式移动终端等。例如，电子设备可包括以下至少一种：智能电话、平板个人计算机(PC)、移动电话、视频电话、电子书(e-book)阅读器、台式PC、膝上PC、上网本计算机、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、MP3播放器、移动医疗设备、相机、以及可穿戴设备(例如，诸如电子眼镜的头戴式设备(HMD)、电子服装、电子手镯、电子项链、电子配件、电子纹身、或智能手表)。
根据一些实施方式，电子设备可以是智能家电。该家电可包括以下至少一种，例如：电视、数字化视频光碟(DVD)播放器、音响装置、冰箱、空调、真空清洁器、烤箱、微波炉、洗衣机、空气净化器、机顶盒、家庭自动化控制面板、安全控制面板、电视盒(例如，SAMSUNGHOMESYNCTM、APPLE TVTM或GOOGLE TVTM)、游戏机(例如，XBOXTM和PLAYSTATIONTM)、电子词典、电子钥匙、摄录机和电子相框。
根据另一个实施方式，电子设备可包括以下至少一种：各种医疗设备(例如，各种便携式医疗测量设备(例如，血糖监测设备、心率监测设备、血压测量设备、体温测量设备等)、磁共振血管造影(MRA)、磁共振成像(MRI)、计算机断层扫描(CT)仪、以及超声仪)、导航设备、全球定位系统(GPS)接收器、事件数据记录器(EDR)、飞行数据记录器(FDR)、车辆娱乐信息设备、用于船舶的电子设备(例如，用于船舶的导航设备和回转罗盘)、航空电子设备、安全设备、机动车头部单元、家用或工业机器人、银行中的自动柜员机(ATM)、商店中的销售点(POS)、或物联网设备(例如，电灯泡、各种传感器、电量计或气量计、喷淋设备、消防报警器、恒温控制器、路灯、烤面包器、运动器械、热水箱、加热器、热水器等)。
根据一些实施方式，电子设备可包括以下至少一种：家具或建筑/结构的一部分、电子板、电子签名接收设备、投影仪和各种类型的测量仪器(例如，水量计、电量计、气量计或无线电波计)。根据本公开各种实施方式的电子设备可以是上述各种设备的一种或多种的组合。根据本公开的一些实施方式的电子设备可以是柔性设备。另外，根据本公开实施方式的电子设备不限于上述设备，而可包括根据技术发展的新的电子设备。
在各种实施例中，由参照附图的描述。然而，某些实施例可以在不使用一个或多个这些特定的细节，或结合其它已知的方法和结构。在以下描述中，阐述了很多具体的细节，例如具体的结构，尺寸和工艺等，以提供对本发明的全面理解本发明。在其它实例中，公知的半导体加工工艺和制造技术没有特别详细地描述，以避免模糊本发明中。遍及本说明书“一个实施例”是指特定特征，结构，配置中，或该实施例中所描述的特征被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，出现的短语“在一个实施方案中”在本说明书中不同地方本发明不一定指相同的实施例。此外，具体的特征，结构，配置，或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。
术语“生成”，“在”，“对”，“在”和“在”由于在用于本文时可以指相对于另一层层的相对位置。一个层“生成”，“在”，或“在”另一个层或者粘合“对”另一层可以直接接触的另一层上或可以有一个或多个插进层。一个层“在”层可以直接接触的层或可以有一个或多个插进层。
在进行以下具体实施方式之前，陈述在本专利文件全文中所使用的某些词语和短语的定义可能是有益的：用语“包括(include)”和“包括(comprise)”及其变型，意为包括而非限制；用语“或(or)”是包括性的，意为和/或；短语“与…关联(associated with)”和“与之相关(associated therewith)”及其变型可意为包括、被包括在内、“与…相互连接”、包含、被包含在内、“连接至…”或“与…连接”、“联接至…”或“与…联接”、“可与…通信”、“与…配合”、交错、并列、接近于、“被约束到…”或“用…约束”、具有、“具有…的性质”等；以及用语“控制器”意为控制至少一个操作的任何设备、系统或其部件，这种设备可实现在硬件、固件或软件中，或者实现在硬件、固件和软件中的至少两种中的一些组合中。应注意到，与任何特定控制器有关的功能可被局域地或远程地集中或分散。在本专利文件全文中提供对于某些词语和短语的定义，本领域技术人员应理解，在许多情况下(即使不是大多数情况)，这种定义适用于现有技术以及适用于如此限定的词语和短语的将来的使用。
在本公开中，表述“包括(include)”或“可包括(may include)”指代相应功能、操作或元件的存在，而不限制一个或多个附加功能、操作或元件。在本公开中，诸如“包括(include)”和/或“具有(have)”的用语可理解为表示某些特性、数字、步骤、操作、组成元件、元件或其组合，而不可理解为排除一个或多个其它特性、数字、步骤、操作、组成元件、元件或其组合的存在或附加的可能性。
在本公开中，表述“A或B”、“A或/和B中的至少一个”或者“A或/和B的一个或多个”可包括所列项目所有可能的组合。例如，表述“A或B”、“A和B中的至少一个”或者“A或B中的至少一个”可包括：(1)至少一个A，(2)至少一个B，或者(3)至少一个A和至少一个B。
在本公开的各种实施方式中所使用的表述“第一”、“第二”、“所述第一”或“所述第二”可修饰各种部件而与顺序和/或重要性无关，但是这些表述不限制相应部件。以上表述仅用于将元件与其它元件区分开的目的。例如，第一用户设备和第二用户设备表示不同的用户设备，虽然两者均是用户设备。例如，在不背离本公开的范围的前提下，第一元件可称作第二元件，类似地，第二元件可称作第一元件。
当一个元件(例如，第一元件)称为与另一元件(例如，第二元件)“(可操作地或可通信地)联接”或“(可操作地或可通信地)联接至”另一元件(例如，第二元件)或“连接至”另一元件(例如，第二元件)时，应理解为该一个元件直接连接至该另一元件或者该一个元件经由又一个元件(例如，第三元件)间接连接至该另一个元件。相反，可理解，当元件(例如，第一元件)称为“直接连接”或“直接联接”至另一元件(第二元件)时，则没有元件(例如，第三元件)插入在这两者之间。
如本文中使用的表述“配置为”可与以下表述可替换地使用：“适合于”、“具有...的能力”、“设计为”、“适于”、“制造为”或“能够”。用语“配置为”可不必意为在硬件上“专门设计为”。可替代地，在一些情况下，表述“配置为…的设备”可意为该设备与其它设备或部件一起“能够…”。例如，短语“适于(或配置为)执行A、B和C的处理器”可意为仅用于执行相应操作的专用处理器(例如，嵌入式处理器)或可通过执行存储在存储设备中的一个或多个软件程序执行相应操作的通用处理器(例如，中央处理器(CPU)或应用处理器(AP))。
在本公开中所使用的用语仅用于描述特定的实施方式而不旨在限制本公开。除非在上下文中明确另有所指，否则如在本文中所使用的单数形式也可包括复数形式
除非另有限定，否则本文中使用的全部用语(包括技术用语和科学用语)具有与本公开所属领域的技术人员所通常理解的意思相同的意思。除非在本公开中明确限定，否则如在通常使用的词典中所限定的这种用语可被解释为具有与在相关技术领域的语境中的意思相同的意思，而不应被解释为具有理想化或过于形式的意思。在一些情况下，即使在本公开中限定的用语也不应被解释为排除本公开的实施方式。
本文中所使用的用语“模块”或“功能单元”例如可意为包括有硬件、软件和固件的单元或者包括有硬件、软件和固件中两种或更多种的组合的单元。“模块”可与例如用语“单元”、“逻辑”、“逻辑块”、“部件”或“电路”可交换地使用。“模块”或“功能单元”可以是集成部件元件的最小单元或集成部件元件的一部分。“模块”可以是用于执行一个或多个功能的最小单元或其一部分。“模块”或“功能单元”可机械地或电学地实施。例如，根据本公开的“模块”或“功能单元”可包括以下至少一种：专用集成电路(ASIC)芯片、场可编程门阵列(FPGA)以及已公知的或今后待开发的用于执行操作的可编程逻辑器件。
Claims (11)
1.一种开路检测装置，其特征在于，包括：第二电流源、第一电流源、储能元件、检测电路，所述第二电流源可与用于调整芯片参数的外置电阻连接，在所述第二电流源的电流值大于所述第一电流源的电流值时，所述储能单元处于被充电状态，所述检测电路用于根据所述储能元件的电压大于设定的参考电压来判定所述外置电阻处于开路状态。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测电路进一步用于根据所述储能元件的电压大于设定的参考电压生成一特征信号，所述特征信号用于表征所述外置电阻处于开路状态。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测电路包括比较器，所述比较器用于检测所述储能元件的电压是否大于设定的参考电压。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述检测电路还包括第一反相器，所述第一反相器用于对所述比较器的比较输出结果进行反相处理。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括初始态单元，用于设置开路检测的初始态。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括第二反相器，所述第二反相器用于对所述初始态单元的输出进行反相处理。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括传输门单元，所述传输门单元确定出所述储能元件的电压大于设定的参考电压之前处于打开状态。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述传输门单元包括第一传输门以及第二传输门，所述第一传输门用于进行所述第一电流源的电流传输，所述第二传输门用于进行所述第二电流源的电流传输，以进行所述储能元件的电压大于设定的参考电压的确定。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：重置单元，所述重置单元用于重置所述储能元件的电压。
10.根据权利要求1-9任一项所述的装置，其特征在于，所述检测电路进一步用于根据所述储能元件的电压小于等于设定的参考电压来判定所述外置电阻处于正常状态。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述储能元件进一步用于通过放电处理使得所述储能元件的电压小于等于设定的参考电压。
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