DE19824154A1

DE19824154A1 - Verhindern von Bausteinbeschädigung bei (PCI-)ICs mit mehreren Versorgungsspannungen

Info

Publication number: DE19824154A1
Application number: DE19824154A
Authority: DE
Inventors: Pavel Peleska
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 1998-05-29
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 1999-12-09
Anticipated expiration: 2018-05-30
Also published as: DE19824154C2; US6236549B1

Abstract

Eine elektrische Schaltung, insbesondere ein eine integrierte Schaltung aufnehmender Baustein, die mit unterschiedlich hohen Versorgungsspannungen betriebsspannungsversorgt ist und in der zwischen den Versorgungsspannungen bei deren regulärer Höhe eine in Sperrichtung gepolte Diodenfunktion gegeben ist, weist zwischen ihren Anschlüssen für die Versorgungsspannung eine bei deren regulärer Höhe eine in Sperrichtung gepolte Schottkydiode auf zum Schutz der Schaltung, wenn die nominell niedrige Versorgungsspannung eine höhere Spannung als die nominell höhere Versorgungsspannung hat.

Description

Der Anmeldungsgegenstand betrifft eine Schaltungsanordnung zum Schutz einer Schaltung, die einer hohen Versorgungsspan nung und einer niedrigen Versorgungsspannung bedarf, gegen Beschädigung wegen Nichteinhaltung der vorgesehenen Reihen folge beim Anlegen der Versorgungsspannungen umfassend die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Einige Integrierte Schaltungen IC (Integrated Circuit) äuf nehmende Bausteine, wie z. B. zum Anschluß an den standardi sierten PCI(Peripheral Components Interface)-Bus vorgesehene Bausteine, benötigen eine 5 V (Volt) Versorgungsspannug für den Baustein-Kern (Core) und eine 3.3 V Versorgungsspannug für die IO(Input/Output)-Buffer, um die 3.3 V PCI-Pegel zu erzeugen. Bausteininterne ESD(Electro Statical Discharge)- Schutzdioden und parasitäre Dioden werden jedoch in leitender Richtung gepolt, falls der Core mit einer kleineren Versor gungsspannug gespeist wird als die IO-Buffer, wobei ein ex zessiver Strom in den IO-Buffer Pin fließt, der zu einer Be schädigung oder Zerstörung der IO-Buffers führen kann. Daraus ergibt sich die Forderung nach einer in Fachkreisen auch als Power-Sequencing bezeichneten Einhaltung einer Einschaltrei henfolge, wonach zuerst die hohe Versorgungsspannug und dann die niedrige Versorgungsspannug eingeschaltet wird (3.3 V nach 5 V). In Datenverarbeitungseinrichtungen PCs (Personal Computer) kann diese Einschaltreihenfolge garantiert werden, da die 3.3 V Versorgungsspannug i.d.R. aus der 5 V Versor gungsspannug erzeugt wird. In Systemen, wie sie in der Tele kommunikationstechnik anzutreffen sind, mit separaten Versor gungsspannungs-Modulen ist dies i. a. nicht der Fall. Deswei teren ist das Redundanzkonzept so getroffen, daß die beiden Versorgungsspannungs-Module unabhängige Ausfalleinheiten bil den. Es besteht die Forderung, daß kein Baustein dauerhaft beschädigt werden darf, falls eines der Versorgungsspannungs- Module ausfällt.

In einem PC-System wird die niedrigere VS (3.3 V) aus der hö heren Versorgungsspannung (5 V) durch einen Längs- oder Schaltregler erzeugt. Somit kann der Fall nicht eintreten, daß die höhere Versorgungsspannung ausfällt und die niedrige re Versorgungsspannung bestehen bleibt.

Dem Anmeldungsgegenstand liegt das Problem zugrunde, die ein gangs umrissene Schaltungsanordnung derart weiterzubilden, daß auch bei voneinander unabhängigen Versorgungsspannungs- Modulen für die hohe Versorgungsspannung und für die niedrige Versorgungsspannung ohne Einhaltung einer Einschaltreihenfol ge eine Beschädigung der Schaltung vermieden ist.

Das Problem wird bei einem durch die Merkmale des Oberbe griffs umrissenen Gegenstand durch die Merkmale des kenn zeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Der Anmeldungsgegenstand erspart den Aufwand für die Behebung der bei Nicht-Einhaltung der Einschaltreihenfolge auftreten den Schäden.

In weiterer Ausgestaltung des Anmeldungsgegenstandes ist die Diode D durch eine Diode vom Typ Schottky gegeben. Diese Maß nahme bringt in einem Betriebszustand, bei dem am Anschluß für die hohe Versorgungsspannung VH eine höhere Spannung als am Anschluß für die niedrige Versorgungsspannung VL anliegt, eine im wesentlichen vollständige Entlastung der in der Inte grierten Schaltung enthaltenen Dioden mit sich.

Der Anmeldungsgegenstand wird im folgenden als Ausführungs beispiel in einem zum Verständnis erforderlichen Umfang an hand einer Figur näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung einer den Anmeldungsge genstand realisierenden Schaltungsanordnung.

Fig. 1 läßt mehrere Integrierte Schaltungen IC1 . . . IC3 erken nen, deren Signale verarbeitender Baustein-Kern (Core) durch eine hohe Versorgungsspannung VH (für: Voltage High) und de ren Signale über Baustein-Anschlüsse weiterleitende Treiber, die auch als I/O-Buffer bezeichnet werden, durch eine niedri ge Versorgungsspannung VL (für: Voltage Low) betriebsspan nungsversorgt werden.

Die hohe Versorgungsspannung VH wird von einem 5-V-Modul und die niedrige Versorgungsspannung VL von einem 3, 3-V- Modul bereitgestellt.

Im übrigen sind die Module und die Integrierten Schaltungen, wie durch ein Masse-Zeichen dargestellt, mit dem Bezugspoten tial verbunden.

Bei einer Integrierten Schaltung ist zwischen dem Anschluß für die hohe Versorgungsspannung VH und dem Anschluß für die niedrige Versorgungsspannung VL die Funktion einer Diode, die mit ihrer Kathode mit dem Anschluß für die hohe Versorgungs spannung VH und die mit ihrer Anode mit dem Anschluß für die niedrige Versorgungsspannung VL verbunden ist, gegeben. Die Diodenfunktion zwischen den Anschlüssen rührt her von Schutz beschaltungen zum Schutz gegen Spannungen außerhalb des zu lässigen Bereichs, die auch als sogenannte ESD(Electro Stati cal Discharge)-Beschaltungen bezeichnet werden, oder auch von parasitären Dioden, wie sie beispielsweise bei MOSFET(Metal Oxid Silicium Field Effect Transistor)- Transistoren auftre ten.

Die Integrierten Schaltungen mögen durch Bausteine, die zum Anschluß an den standardisierten PCI(Peripheral Components Interface)-Bus vorgesehen sind, gegeben sein.

Für den Anmeldungsgegenstand ist wesentlich, daß eine elek trische Schaltung gegeben ist, die mit einer hohen Versor gungsspannung VH und einer niedrigen Versorgungsspannung VL betriebsspannungsversorgt ist.

Anmeldungsgemäß ist zwischen den Anschluß für die hohe Ver sorgungsspannung VH und den Anschluß für die niedrige Versor gungsspannung VL eine Diode D(für: Diode) eingefügt, wobei die Kathode der Diode mit dem Anschluß für die hohe Versor gungsspannung VH und die Anode der Diode mit dem Anschluß für die niedrige Versorgungsspannung VL verbunden sind.

Tritt nun ein Betriebszustand auf, bei dem am Anschluß für die niedrige Versorgungsspannung VL eine höhere Spannung als am Anschluß für die hohe Versorgungsspannung VH anliegt, fließt ein Strom von dem Anschluß für die niedrige Versor gungsspannung VL über die Diode D zu dem Anschluß für die ho he Versorgungsspannung VH, wobei die ESD-Dioden oder auch die parasitären Dioden in einer Integrierten Schaltung entlastet sind.

Eine Diode zwischen dem 3.3 V Versorgungsspannungs-Kreis und 5 V Versorgungsspannungs-Kreis (Kathode: 5 V Versorgungsspan nungs-Kreis) verhindert, daß die Spannung im 5 V Versorgungs spannungs-Kreis so niedrig wird, daß die bausteininternen ESD-Schutzdioden und parasitären Dioden in leitender Richtung gepolt werden, wodurch der IO-Buffer beschädigt werden könn te.

In weiterer Ausgestaltung des Anmeldungsgegenstandes ist die Diode D durch eine Diode vom Typ Schottky gegeben. Die Durch flußspannung U_VFSch = 0, 3 . . . 0, 4 V der Schottky-Diode ist gegen über der Durchflußspannung U_VF = 0,6 . . . 0,7 V der ESD-Dioden oder der parasitären Dioden der Integrierten Schaltung nied riger, wodurch in einem Betriebszustand, bei dem am Anschluß für die hohe Versorgungsspannung VH eine niedrigere Spannung als am Anschluß für die niedrige Versorgungsspannung VL an liegt, die ESD-Dioden oder auch die parasitären Dioden in ei ner Integrierten Schaltung vollständig entlastet sind.

Claims

1. Schaltungsanordnung zum Schutz einer Schaltung, die einer hohen Betriebsspannung und einer niedrigen Betriebsspannung bedarf, gegen Beschädigung wegen Nichteinhaltung der vorgese henen Reihenfolge beim Anlegen der Betriebsspannungen bei der

1. eine Schaltung einen Anschluß für die hohe Betriebsspan nung (HV) und einen Anschluß für die niedrige Betriebsspan nung (LV) aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Diode mit ihrer Kathode mit dem Anschluß für die hohe Betriebsspannung und mit ihrer Anode mit dem Anschluß für die niedrige Betriebsspannung verbunden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode durch eine Diode vom Typ Schottky gegeben ist.