TWI405984B - 診斷電路及其方法 - Google Patents

Description

診斷電路及其方法

本發明大體上係關於電子，且更特定言之，係關於形成半導體裝置及結構之方法。

在過去，各種不同方法及電路用以幫助判定用以形成備援電源供應系統之電路的操作狀態。多個功率整流器，諸如經控制以作為一個二極體操作之或二極體(ORing diode)或功率MOS電晶體，通常用以允許多個電源供應功率至一負載。在一些狀況下，整流器將失效且此失效有時不被偵測到直至需要整流器用於操作電源系統。用以判定整流器之操作狀態的先前測試電路通常僅可判定整流器在正向偏壓操作模式中的一開路情形。通常在整流器用於電源系統中時不可估計其他失效狀態。

因此，需要具有一測試電路，該測試電路可在操作整流器期間判定一整流器之操作狀態，且該測試電路除可判定正向偏壓模式中之一開路情形外亦可判定失效狀態。

圖1示意地說明一電源供應系統10之一部分的例示性實施例，該電源供應系統10管理自多個電源(諸如電源11及12)分配功率至一負載13之任務。對於圖1中說明之例示性實施例，一功率控制器16自電源11接收功率且將功率供應至負載13，且一功率控制器17自電源12接收功率且將功率供應至負載13。在多數實施例中，控制器16及17之每一者大體上相同。控制器16及17在一功率輸入端14上自電源接收功率且自一功率輸出端15供應功率至負載13。一感測FET類型的功率電晶體29連接於輸入端14與輸出端15之間以便供應功率至輸出端15。在一些實施例中，電晶體29亦可在控制器16及17之一者或兩者的外部。在控制器16及17之外部的控制邏輯20可用以提供有助於操作電晶體29之控制邏輯。一外部電荷泵電路21通常在外部連接至控制器16及17之每一者以提供一操作電源至控制器16及17。自電路21供應之電壓通常大於來自電源11及12之電壓的值以便促進操作控制器16及17。控制器16及17之每一者亦可包括一內部調節器25、一過電壓比較器或比較器26、一極性比較器或比較器27、一診斷電路或診斷32及一電晶體驅動器28。內部調節器25通常使用自電路21供應之電壓以形成一內部操作電壓以便操作控制器16及17。極性比較器27判定電晶體29之源極電壓的極性且建立一驅動信號，該驅動信號用以在橫過電晶體29之電壓的極性為一反向偏壓時啟用電晶體29。比較器27控制電晶體29以作為一整流器操作。若存在一過電壓或欠電壓情形，則比較器26偵測一過電壓且抑制操作驅動器28，進而電晶體29。在一些實施例中，控制器16及17之任一者或兩者亦可包括欠電壓保護。在該實施例中，一功率電晶體可在外部連接至控制器且以一背對背組態與電晶體29串聯。此等極性比較器、過電壓比較器及內部調節器為熟習此項技術者熟知。

如技術中所熟知的，由控制器16及17供應至負載13之電壓通常具有稍微不同的值以使得控制器16及17之唯一一者供應一負載電流至負載13。在控制器16或17之一者失效或電源11或12之一者失效的情況下，另一控制器及電源可開始供應功率至負載13。儘管僅說明兩個電源及兩個控制器，但多數系統使用每一者中的兩個以上。在操作控制器16及17期間，需要測試電晶體29以判定是否電晶體已失效或是否電晶體之導通電阻(Rdson)已增加。在一實施例中，控制器16(包括電晶體29及診斷32)形成於一半導體晶粒上，其被組合成一半導體晶粒之一封裝。

圖2及圖3共同示意地說明在圖1中說明之診斷32之一部分的例示性實施例。

圖4為一表格，其說明在診斷32操作期間其之一些信號的狀態。此描述與圖2、圖3及圖4相關。亦說明驅動器28、比較器27及電晶體29以有助於描述診斷32。診斷32經組態以偵測電晶體29之一短路、偵測電晶體29是在正向還是反向偏壓操作模式中操作、偵測電晶體29在電晶體29之正向與反向操作模式兩者中的一開路狀態，及量測電晶體29在正向偏壓操作模式中的導通電阻(Rdson)。電晶體29通常為一感測FET類型的功率電晶體。通常形成一感測FET類型的電晶體以包括一主要電晶體部分及至少一個感測部分，或感測電晶體。一SENSEFET類型之電晶體的一實例在1985年11月12日頒發給Robert Wrathall之美國專利第4,553,084號中予以揭示，該案以引用的方式併入本文中。SENSEFET為Motorola,Inc.(Schaumburg,Illinois)之商標。在較佳實施例中，電晶體29包括兩個感測電晶體30及31，每一感測電晶體形成一代表電流18之感測電流。如下文進一步所示，在操作期間在正向偏壓模式中一大電流可流過電晶體29，且使感測電晶體31與電晶體29之主要電晶體成比例以提供一有助於容易地判定此電流之值的感測電流。在反向偏壓模式中，一較小電流可流過電晶體29，且使感測電晶體30與電晶體29之主要電晶體成比例以提供一有助於容易地判定此電流之值的感測電流。

診斷32包括一反向偏壓偵測電路43、一正向偏壓偵測電路54、一測試控制電路100、一邏輯電路70、一比較器49、一包括一放大器50之封閉迴路電流驅動電路及一包括一放大器39、一放大器58及一比較器65之導通電阻(Rdson)電路。診斷32通常亦包括一參考產生器或參考44，參考44在其輸出端45、46及47上形成三個參考電壓。該等參考電壓由診斷32之各種元件利用。熟習此項技術者應瞭解由調節器25(圖1)接收之輸入電壓係以診斷32之一內部電壓返回參考值為參考。在圖2及圖3中說明之例示性實施例中，該內部電壓返回係以電晶體29之源極為參考。在診斷32內，術語(信號的)接地或接地參考係指內部接地參考之電壓電位，其實質上為施加至電晶體29之源極的電壓。

測試控制電路100用以啟動或啟用診斷32以使得診斷32可測試電晶體29。在系統10之操作期間，診斷32通常被禁用且被有選擇性地啟用以測試電晶體29。此方式最小化診斷32之功率耗散。將一測試信號施加至診斷32之一測試輸入端109以測試電晶體29。電路100通常包括電容器102、電晶體101、104及106、二極體108及電阻器103、105及107。當在輸入端109上的測試信號變低時，禁用電晶體106。禁用電晶體106允許電阻器105將電晶體104之閘極拉至高位準，此啟用電晶體104及101。電晶體101在一偏壓輸出端111上供應一偏壓電流，其操作診斷32。來自輸出端111之該偏壓電流通常連接至供應功率至診斷32之元件之每一者的偏壓電源電晶體。因此，診斷之元件並不接收功率直至輸入端109藉由變低而被確立。除啟用電晶體104外，禁用電晶體106亦允許電阻器105將一在電路100之輸出端110上之啟用信號拉至高位準。該高啟用信號迫使診斷32之兩個輸出端85及86為高位準。導致輸出端85及86變為高位準形成了其中電路70之邏輯穩定化的已知狀態。若兩個輸出端85及86在測試輸入端變為低位準後並未變為高位準，則存在診斷32之失效。啟用電晶體104亦將電容器102放電。在輸入端109上的測試信號變高後，電晶體106被啟用，其迫使輸出端110為低位準，藉此允許閘極79及80之輸出端耦接至各別輸出端85及86。啟用電晶體106亦禁用電晶體104且允許電容器102開始充電。電容器102保持電晶體101為啟用以供應偏壓功率至診斷32直至電容器102已充電至一足以禁用電晶體101的值。禁用電晶體101自診斷32移除偏壓功率，藉此禁用輸出端85及86且防止診斷32測試電晶體29。因此，測試信號變高允許診斷32在一由對電容器102之充電所確定之時段中測試電晶體29。如所示，測試控制電路100接收測試信號且在一時段中使診斷32能夠測試電晶體29及在輸出端85及86上提供指示電晶體29之狀態的控制信號，如由圖4中表格所說明。

邏輯電路70供應控制輸出端85及86之狀態的邏輯信號以指示電晶體29之狀態。若施加於輸入端14與輸出端15之間的電壓正向偏壓電晶體29且電晶體29不處於一短路或開路狀態，則一正向偏壓電流18自電源11或12中之一者流出經由電晶體29流至負載13。如本文中所使用，正向偏壓及反向偏壓係基於電晶體29之內接二極體的導電模式。正向偏壓意謂內接二極體為正向偏壓的且意謂電流18可自電晶體29之源極流至汲極，如由圖2中箭頭所說明。反向偏壓意謂內接二極體為反向偏壓的且意謂一負電流18可自電晶體29之汲極流至源極。當電流18流過電晶體29時，亦存在一自電晶體29之汲極至源極的正向偏壓汲極至源極電壓降落(Vds)，由一箭頭說明。若施加於輸入端14與輸出端15之間的電壓反向偏壓電晶體29，且電晶體29不處於一短路或開路情形，則一負電流18自負載13經由電晶體29流至電源11。該汲極至源極電壓降落(Vds)對於反向偏壓模式為負的。

假定施加於輸入端14與輸出端15之間的電壓反向偏壓電晶體29且該電晶體29不短路，則反向偏壓偵測電路43偵測反向偏壓情形。反向偏壓偵測電路43包括一個二極體37、一比較器41及一連同電阻器35及36一起的放大器38。放大器38在一非反相輸入端上經由一電阻器33接收電晶體29之汲極電壓且在一反相輸入端上經由電阻器35接收源極電壓。放大器38放大電晶體29之汲極電壓與源極電壓之間的差異(Vds)以使得在放大器38之輸出端上的信號為一正信號。選擇電阻器35及36之值以提供放大器38一增益，該增益足以確保對於Vds之反向偏壓值，放大器38之輸出大於由比較器41接收之參考電壓。因此，比較器41之輸出端及邏輯電路70之一輸入端82在電晶體29為反向偏壓時為高位準。Vds之反向偏壓值通常比正向偏壓的Vds大得多且通常大於1伏特。在較佳實施例中，來自參考44之輸出端45之參考電壓的值大致為0.1伏特且放大器38之增益大致為十(10)。對於電晶體29之反向偏壓狀態，正向偏壓偵測電路54之輸出端為低位準。正向偏壓偵測電路54包括一比較器61及一連同電阻器34及40一起的放大器39。放大器39在一反相輸入端上經由電阻器33及34接收電晶體29之汲極電壓，且在一非反相輸入端上接收源極電壓。放大器39放大汲極電壓與源極電壓之間的差異(Vds)以使得在放大器39之輸出端上的信號為一代表Vds的正信號。選擇電阻器34及40的值以提供放大器39一增益，該增益足以確保對於Vds之正向偏壓值，放大器39之輸出大於由比較器61接收之參考電壓。Vds之反向偏壓值迫使放大器39之輸出端為低位準。來自放大器39之低位準迫使比較器61之輸出端及電路70之一輸入端83為低位準。如由圖4中表格所說明，輸入端82上的一高位準及輸入端83上的一低位準指示電晶體29在一反向偏壓操作模式中操作。

若電晶體29為反向偏壓的，則診斷32使電晶體29能夠導致電流18之一小的反向值流過電晶體29以便測試電晶體29。該封閉迴路電流驅動電路之放大器50用以提供一稍微使電晶體29能夠形成電流18之反向值的閘極驅動信號。比較器41之輸出用作一啟用信號以使放大器50能夠回應於由比較器41偵測之反向偏壓模式。比較器41之輸出亦有選擇性地切換驅動器28以使用自放大器50接收之輸入而不是自比較器27接收之輸入。由於比較器41之輸出端為高位準，所以啟用放大器50且驅動器28使用來自放大器50之信號以驅動電晶體29。該封閉迴路電流驅動電路經組態以啟用電晶體29且將電流18之值調整至一較小值，該值剛好足以判定電晶體29之操作狀態但足夠低以不干擾系統10(圖1)之操作。舉例而言，可將電流18之負值調整至一約為一百至五百(100－500)毫安培的值。電阻器51自感測電晶體30接收所得感測電流且形成一橫過電阻器51之正電壓，該正電壓接收於放大器50之反相輸入端上。放大器50之非反相輸入端接收一參考信號以便將電流18之值調整至約一百毫安培。在較佳實施例中，該參考信號為一約為一百毫伏特的電壓。在正常反向偏壓操作中，來自放大器50之驅動信號的值應約為電晶體29之臨限電壓的值，通常約為二至三伏特。比較器49比較來自放大器50之驅動信號的值與一參考電壓。選擇施加於比較器49之參考電壓的值大於來自放大器50之正常驅動信號的值以使得對於在反向偏壓模式中電晶體29的正常操作，比較器49之輸出端及電路70之輸入端81為低位準。如圖4之真值表中所說明，在反向偏壓操作模式中電晶體29之正常操作狀態由輸入端81上之一低位準、輸入端82上之一高位準及輸入端83上之一低位準指示。輸入端84之狀態未經判定且其為電路70之邏輯的一無關情形。應注意，自輸入端81之低位準迫使閘極77之輸出端變為低位準。自輸入端82之高位準迫使閘極76之輸出端變為低位準，且加之自輸入端81之低位準迫使閘極75之輸出端變為高位準。自輸入端83之低位準迫使閘極74之輸出端變為低位準。因此，在閘極79及80之每一者的一輸入端上存在一高位準以迫使相應輸出端變為高位準及變為低位準(參見圖4中表格)。

放大器50及比較器49亦用以偵測電晶體29在反向偏壓模式中之一開路狀態。若電晶體29為開路的，則不存在電流穿過電晶體29，因此，不存在來自電晶體30之感測電流，且電阻器51拉動放大器50之反相輸入端大體接地。因此，放大器50將放大器50之輸出端驅動為高位準，比電晶體29之臨限電壓要高得多。比較器49自放大器50接收高位準，此迫使比較器49之輸出端及電路70之輸入端81為高位準。在較佳實施例中，設定在比較器49之非反相輸入端上接收之參考電壓的值接近放大器50之輸出的最大值以便偵測自放大器50之高電壓及電晶體29之開路狀態。再次參看圖4之真值表，電晶體29在反向偏壓操作模式中之一開路狀態由輸入端81及82上之一高位準及輸入端83上之一低位準指示。輸入端84之狀態未經判定且其為電路70之邏輯的一無關情形。自輸入端81之高位準迫使閘極75之輸出端變為低位準。自輸入端82之高位準迫使閘極76之輸出端變為低位準，且加之自輸入端81之高位準迫使閘極77之輸出端變為高位準。自輸入端83之低位準迫使閘極74之輸出端變為低位準。因此，在閘極79之一輸入端上存在一高位準但在閘極80之一輸入端上不存在一高位準且兩者之輸出端為高位準(參見圖4中表格)。

若施加於輸入端14與輸出端15之間的電壓正向偏壓電晶體29且若電晶體29不為開路的，則正向偏壓偵測電路54偵測正向偏壓操作模式。在正向偏壓模式中，正向偏壓偵測電路54之輸出端為高位準且反向偏壓偵測電路43之輸出端為低位準。放大器39放大電晶體29之Vds。在正向偏壓模式中，Vds通常小於約1伏特且放大器39之輸出大於由比較器61接收之參考電壓的值。因此，比較器61之輸出端及電路70之輸入端83為高位準。相反，該正向偏壓迫使電路43之輸出端為低位準。因為電晶體29之汲極比源極處於一更低的電壓，所以放大器38為飽和的且該輸出為大體上接地的。自放大器38之低位準迫使比較器41之輸出端及電路70之輸入端82為低位準。另外，自比較器41之低位準禁用放大器50以防止診斷32驅動電晶體29且亦切換驅動器28以使用比較器27之輸出來驅動電晶體29。當禁用放大器50時，放大器50及比較器49之輸出的值未經判定，但電路70忽視比較器49之此狀態。如由圖4中表格所說明，輸入端82上之一低位準及輸入端83上之一高位準指示電晶體29在一正向偏壓操作模式中操作。

若當電晶體29在正向偏壓操作模式中操作且電晶體29不短路時啟動診斷32，則包括比較器65及放大器39及58之Rdson電路用以測試電晶體29之Rdson值。診斷32經組態以測試Rdson值且偵測Rdson值是否已增加超過一Rdson上限。通常，Rdson具有一用於設計一使用電晶體29之電路的所要值。如技術中所熟知的，Rdson值可在所要值周圍之目標範圍中稍微改變且仍然保持可用於電路。只要Rdson保持足夠低以保持在目標範圍中，則通常判定Rdson及電晶體29為良好或可用的。若Rdson增加超過目標範圍之一Rdson上限，則電晶體29操作起來不如所希望操作般有效且可能必須被替代。診斷32測試電晶體29之Rdson且判定Rdson值是否在所要目標範圍中或Rdson值是否已增加超過Rdson上限。在正常操作中，隨著Id值增加，Vds值亦增加。通常藉由以Id除Vds(Rdson＝Vds/Id)判定Rdson。因為建構一相除電路困難及昂貴，所以Rdson電路使用Vds與Id之間的比例來判定Rdson。

放大器58在節點59上形成一代表Id之信號，放大器39形成一代表Vds之信號，且診斷32使用此等信號以測試Rdson。在正向偏壓狀態中，流過電晶體29之電流18產生一感測電流，該感測電流自接地流過一電阻器55，且流過電晶體31。感測電流形成一橫過電阻器55代表Id之正感測電壓。放大器58之非反相輸入係以接地(感測電壓之多數正側)作為參考而放大器58之反相輸入端經由一電阻器56接收感測電壓之負側。電阻器56及57設定放大器58之增益且幫助設定節點59上的信號值。放大器39在反相輸入端上經由電阻器33及34接收電晶體29之汲極電壓、在非反相輸入端上接收源極電壓，及在輸出上回應地形成一代表Vds之信號。在較佳實施例中，選擇放大器39及58之增益以使得對於在目標範圍中之一指定Rdson值，來自放大器39之Vds代表信號稍微低於節點59上之Id代表信號。在該指定Rdson值下此等兩個信號值之間的比率有助於形成節點59上之信號值與來自放大器39之信號值之間的一恆定差分或比率。該比率形成Rdson值的一操作範圍，允許Rdson在操作電晶體29期間在該操作範圍中變化。只要電晶體29之Rdson保持在操作範圍值中以使得兩個代表性信號之比率(Vds/Id)在Vds及Id之操作範圍上保持小於1，則Id保持大於Vds，該比率保持小於1，且比較器65之輸出將為高位準。若Rdson值增加超過由該比率建立之Rdson上限，則該比率變得大於1且比較器61變低以指示一高Rdson值。

舉例而言，假定在一約為一伏特(1 V)之Vds下，電晶體29之Rdson約為0.1歐姆且該電流18約為十(10)安培。若放大器39具有一約為1.8之增益，則比較器65之非反相輸入接收約1.8 V。若感測電晶體31具有一約為1000：1之比率，則感測電流約為十(10)毫安培。若電阻器55約為一千(1000)歐姆，則橫過電阻器55之感測電壓約為一百(100)毫伏特。若放大器58具有一約為二十(20)之增益，則節點59處之電壓約為二(2)伏特。2.0伏特信號與1.8伏特信號的比率小於1((1.8/2.0)<1)，因此放大器39之輸出小於放大器58之輸出且該等信號迫使比較器65之輸出變高。若在操作電晶體29期間Rdson增加，只要該增加維持比率方程式的不相等，則放大器58之輸出保持小於放大器39之輸出且比較器65保持高位準的，進而指示Rdson保持小於Rdson上限。如自方程式中所瞭解，只要Vds及Id在電晶體29之操作範圍上彼此追蹤(諸如每一者改變類似數量)，則Rdson保持小於Rdson上限。再次參看圖2及圖3，若Rdson在由放大器58與放大器39之輸出的比率建立之範圍中，小於Rdson上限，且電晶體29為正向偏壓的，則電路70之輸入端83為高位準且輸入端82為低位準從而指示正向偏壓模式，且輸入端84為高位準指示良好Rdson值或狀態。輸入端81未經判定但其為電路70之邏輯的一無關狀態。再次參看圖4之真值表，自輸入端82之低位準迫使閘極75及77之輸出端變為低位準。自輸入端83及84之高位準迫使閘極74之輸出端變為高位準且閘極76之輸出端變為低位準，藉此迫使閘極79與閘極80之輸出端變為低位準(參見圖4中表格)。

若電晶體29處於正向偏壓模式且具有一開路狀態，則比較器65之輸出端將變為低位準。若電晶體29為開路的，則不存在流過電阻器55之感測電流，因此放大器58之輸出端將變為低位準。節點59上之低位準迫使比較器65之輸出端變為低位準。若電晶體29為開路的，則汲極電壓大致在施加至負載13的電壓處且源極電壓處於一較高電壓，因此，Vds為正的且放大器39之輸出在放大器39之正常操作範圍中且大於由比較器61接收之參考電壓。來自放大器39之信號迫使比較器61之輸出端及電路70之相應輸入端83為高位準。放大器50之輸出及比較器49之輸出保持未經判定。再次參看圖4之真值表，自輸入端82之低位準迫使閘極75及77之輸出端變為低位準。自輸入端83之高位準及自輸入端84之低位準迫使閘極74之輸出端變為低位準且閘極76之輸出變高，藉此迫使閘極79與閘極80之輸出端變為高位準(參見圖4中表格)。

若電晶體29被短路，則汲極電壓大致等於源極電壓而與施加至輸入端14及輸出端15之外部電壓無關。大致相等的汲極電壓及源極電壓迫使放大器38及39之輸出大體上為一接地電位。自放大器38及39之低位準迫使各個比較器41及61之輸出端及電路70之相應輸入端82及83為低位準。若電晶體29被短路，則不存在自感測電晶體31之感測電流，因此不存在橫過電阻器55之電壓。比較器49及65之輸出的狀態未經判定且為電路70之一無關情形。應注意，自輸入端82之低位準迫使閘極77之輸出端變為低位準、反相器72之輸出端變為高位準及閘極75之輸出端變為低位準，而自輸入端83之低位準迫使閘極74之輸出端變為低位準及反相器71及閘極76之輸出端變為低位準。因此，閘極79及80之所有輸入端為低位準以迫使各自輸出端變為低位準及變為高位準(參見圖4中表格)。

為了促進診斷32之此操作，輸入端109通常連接至電晶體106之閘極、電阻器107之第一端子及二極體108之陰極。電阻器107之第二端子通常連接至電阻器105之第一端子、電阻器103之第一端子及電晶體101之源極。電晶體101之汲極連接至偏壓輸出端111。電晶體101之閘極通常連接至電容器102之第一端子、電阻器103之第二端子及電晶體104之汲極。電晶體104之閘極通常連接至輸出端110、連接至閘極78之第一輸入端、閘極73之第一輸入端、電阻器105之第二端子及電晶體106之汲極。電晶體106之源極通常連接至二極體108之陽極、電晶體104之源極、電容器102之第二端子及輸入端87。輸入端87通常連接至電晶體29之源極、診斷32之內部接地、電阻器55之第一端子及放大器58之非反相輸入端。電阻器55之第二端子通常連接至電晶體31之源極、輸入端89及電阻器56之第一端子。電阻器56之第二端子通常連接至放大器58之反相輸入端及電阻器57之第一端子。電阻器57之第二端子通常連接至放大器58之輸出端、節點59及比較器65之非反相輸入端。比較器65之輸出端連接至電路70之輸入端84。比較器61之反相輸入端連接至參考44之輸出端46。比較器61之輸出端連接至邏輯電路70之輸入端83。比較器65之反相輸入端連接至放大器39之輸出端、比較器61之非反相輸入端及電阻器40之第一端子。電阻器40之第二端子通常連接至放大器39之反相輸入端及電阻器34之第一端子。放大器39之非反相輸入端連接至輸入端87。電阻器34之第二端子通常連接至電阻器33之第一端子、放大器38之非反相輸入端及二極體37之陽極。電阻器33之第二端子連接至輸入端94及電晶體29之汲極。二極體37之陰極通常連接至輸入端87及電阻器35之第一端子。電阻器35之第二端子通常連接至放大器38之反相輸入端及電阻器36之第一端子。電阻器36之第二端子連接至放大器38之輸出端及比較器41之非反相輸入端。比較器41之反相輸入端連接至參考44之輸出端45。比較器41之輸出端通常連接至電路70之輸入端82、放大器50之啟用輸入端、輸出端93及驅動器28之啟用輸入端。輸入端88連接至電阻器51之第一端子及放大器50之反相輸入端。電阻器51之第二端子連接至輸入端87。放大器50之非反相輸入端連接至參考44之輸出端45。放大器50之輸出端連接至輸出端92及比較器49之非反相輸入端。比較器49之反相輸入端連接至參考44之輸出端47。比較器49之輸出端連接至電路70之輸入端81。電路70之輸入端81連接至閘極75之第一輸入端及閘極77之第一輸入端。輸入端82通常連接至反相器72之第一輸入端、閘極76之第一輸入端及閘極77之第二輸入端。反相器72之輸出端連接至閘極75之第二輸入端及閘極74之第一輸入端。輸入端83通常連接至閘極74之第二輸入端及反相器71之第一輸入端。反相器71之輸出端連接至閘極76之第二輸入端。輸入端84通常連接至閘極74之第三輸入端及閘極76之第三輸入端。閘極74之輸出端連接至閘極80之第一輸入端。閘極75之輸出端連接至閘極80之第二輸入端及閘極79之第一輸入端。閘極76之輸出端連接至閘極79之第二輸入端。閘極77之輸出端連接至閘極79之第三輸入端。閘極79之輸出端連接至閘極78之第二輸入端，閘極78具有一連接至輸出端85的輸出端。閘極80之輸出端連接至閘極73之第二輸入端，閘極73具有一連接至輸出端86的輸出端。

在一實施例中，控制器16在一半導體基板上形成為一積體電路，該積體電路在該半導體基板上具有診斷32及電晶體29。

圖5示意地說明一半導體裝置或形成於一半導體晶粒121上之積體電路120之一實施例之一部分的放大平面圖。包括電晶體29及診斷32之控制器16形成於晶粒121上。晶粒121亦可包括為了圖之簡單起見而在圖5中未圖示的其他電路。在一些實施例中，可自晶粒121及自積體電路120中省略電晶體29。控制器16及積體電路120藉由熟習此項技術者熟知的半導體製造技術形成於晶粒121上。

鑒於上文所有內容，很明顯揭示一新穎裝置及方法。在其他特徵中包括組態一電晶體測試電路以測試一電晶體之導通電阻同時將功率施加至電晶體之汲極及源極。亦包括組態該電晶體測試電路以使用該電晶體之一汲極至源極電壓及一汲極電流從而判定該導通電阻是否大於第二值。在電晶體由一外部電源供電時測試導通電阻有助於在不自一操作電路中移除電晶體的情況下測試電晶體之導通電阻，藉此降低系統之成本。

儘管已用具體較佳實施例描述本發明之標的物，但很明顯許多替代物及變化對於熟習半導體技術者而言將變得顯而易見。舉例而言，儘管在一些實施例中可僅使用一個感測電晶體，但可用兩個感測電晶體來說明電晶體29。而且，可將放大器58之輸出與一參考電壓相比較以判定電晶體29之短路狀態。另外，在全文中為了描述之清楚起見使用詞"連接"，然而，希望其具有與詞"耦接"相同的意思。因此，應將"連接"理解成包括一直接連接或一間接連接。

10‧‧‧電源供應系統

11‧‧‧電源

12‧‧‧電源

13‧‧‧負載

14‧‧‧功率輸入端

15‧‧‧功率輸出端

16‧‧‧控制器

17‧‧‧控制器

18‧‧‧電流

20‧‧‧控制邏輯

21‧‧‧外部電荷泵電路

25‧‧‧內部調節器

26‧‧‧過電壓比較器或比較器

27‧‧‧極性比較器或比較器

28‧‧‧電晶體驅動器

29‧‧‧電晶體

30‧‧‧感測電晶體

31‧‧‧感測電晶體

32‧‧‧診斷電路或診斷

33‧‧‧電阻器

34‧‧‧電阻器

36‧‧‧電阻器

37‧‧‧二極體

38‧‧‧放大器

39‧‧‧放大器

40‧‧‧電阻器

41‧‧‧比較器

43‧‧‧反向偏壓偵測電路

44‧‧‧參考產生器或參考

45‧‧‧輸出端

46‧‧‧輸出端

47‧‧‧輸出端

49‧‧‧比較器

50‧‧‧放大器

51‧‧‧電阻器

54‧‧‧正向偏壓偵測電路

55‧‧‧電阻器

56‧‧‧電阻器

57．．．電阻器

58．．．放大器

59．．．節點

61．．．比較器

65．．．比較器

70．．．電路

71．．．反相器

72．．．反相器

73．．．閘極

74．．．閘極

75．．．閘極

76．．．閘極

77．．．閘極

78．．．閘極

79．．．閘極

80．．．閘極

81．．．輸入端

82．．．輸入端

83．．．輸入端

84．．．輸入端

85．．．輸出端

86．．．輸出端

87．．．輸入端

88．．．輸入端

89‧‧‧輸入端

92‧‧‧輸出端

93‧‧‧輸出端

94‧‧‧輸入端

100‧‧‧測試控制電路

101‧‧‧電晶體

102‧‧‧電容器

103‧‧‧電阻器

104‧‧‧電晶體

105‧‧‧電阻器

106‧‧‧電晶體

107‧‧‧電阻器

108‧‧‧二極體

109‧‧‧輸入端

110‧‧‧輸出端

111‧‧‧偏壓輸出端

120‧‧‧積體電路

121‧‧‧晶粒

圖1示意地說明一電源供應系統之一部分的例示性實施例，該電源供應系統包括一根據本發明之診斷電路；圖2示意地說明圖1之電源供應系統之一控制器之第一部分的實施例，其包括一根據本發明之診斷電路之一部分的例示性實施例；圖3示意地說明根據本發明之圖2之控制器之第二部分的實施例；圖4為一表格，其說明根據本發明之圖2之診斷電路之一些信號的狀態；及圖5示意地說明一半導體裝置之一放大平面圖，該半導體裝置包括根據本發明之圖2及圖3的診斷電路。

為了說明之簡單及清楚起見，圖中元件未必按比例繪製，且在不同圖中之相同參考數字表示相同元件。另外，為了描述之簡單起見，省略熟知步驟及元件的描述及細節。如本文中所使用，電流載運電極意謂藉由裝置(諸如一MOS電晶體之一源極或一汲極或一雙極電晶體之一發射極或一集極或一個二極體之一陰極或陽極)載運電流之裝置的元件，且一控制電極意謂藉由裝置(諸如一MOS電晶體之一閘極或一雙極電晶體之一基極)控制電流之裝置的元件。儘管在本文中將該等裝置闡釋為特定的N通道或P通道裝置，但一般熟習此項技術者應瞭解根據本發明補充裝置亦為可能的。熟習此項技術者應瞭解本文中所使用之單詞"期間"，"在...同時"及"當...時"並非為意謂一動作在一初始動作發生後立即發生的準確術語，而是為可在由初始動作起始之反應之間存在某種小的但合理的延遲(諸如一傳播延遲)之術語。

10‧‧‧電源供應系統

11‧‧‧電源

12‧‧‧電源

13‧‧‧負載

14‧‧‧功率輸入端

15‧‧‧功率輸出端

16‧‧‧控制器

17‧‧‧控制器

18‧‧‧電流

20‧‧‧控制邏輯

21‧‧‧外部電荷泵電路

25‧‧‧內部調節器

26‧‧‧過電壓比較器或比較器

27‧‧‧極性比較器或比較器

28‧‧‧電晶體驅動器

29‧‧‧電晶體

32‧‧‧診斷電路或診斷

85‧‧‧輸出端

86‧‧‧輸出端

Claims (16)

1. 一種用於測試一電晶體之診斷電路，其包含：一正向偏壓偵測電路，其經可操作地耦接以判定一電晶體之一正向偏壓狀態；一第一電路，其經可操作地耦接以形成一代表該電晶體之一汲極至源極電壓的第一信號、形成一代表該電晶體之一汲極電流的第二信號及回應地指示該電晶體之一導通電阻小於一第一值；及其中該電晶體及該診斷電路形成於一共同半導體基板上。
2. 如請求項1之診斷電路，其中該第一電路經組態以在外部功率自該診斷電路之外部的一電源施加至該電晶體之一源極及一汲極時形成該第一信號。
3. 如請求項1之診斷電路，其中該正向偏壓偵測電路經組態以接收該電晶體之該汲極至源極電壓且回應地形成一指示該電晶體之該正向偏壓狀態的第三信號。
4. 如請求項1之診斷電路，其中該第一電路經組態以形成該第二信號並使該第二信號在一導通電阻小於該第一值之情況下具有一比該第一信號更大的振幅。
5. 如請求項1之診斷電路，其中該第一電路經組態以比較該第二信號與該第一信號及回應地形成一具有一值之第三信號，該值指示該導通電阻大於該第一值。
6. 如請求項1之診斷電路，其進一步包括一反向偏壓偵測電路，該反向偏壓偵測電路經組態以判定該電晶體之一 反向偏壓狀態。
7. 如請求項6之診斷電路，其中該反向偏壓偵測電路經耦接以形成一代表該電晶體之該汲極至源極電壓的第三信號及比較該第三信號與一參考值。
8. 一種形成一診斷電路之方法，其包含：組態該診斷電路以在將功率自該診斷電路之外部的一電源施加至該電晶體之一汲極及一源極時測試一電晶體之一導通電阻，組態該診斷電路包括組態該診斷電路以形成一代表該電晶體之一汲極至源極電壓的第一信號、形成一代表該電晶體之一汲極電流的第二信號，及使用該第一信號及該第二信號以判定該導通電阻是否小於一第一值；及在一共同半導體晶粒上形成該診斷電路及該電晶體。
9. 如請求項8之方法，其中組態該診斷電路以測試該電晶體之該導通電阻包括組態該診斷電路以判定該電晶體之一正向偏壓情形及回應於該正向偏壓情形而回應地測試該電晶體之該導通電阻。
10. 如請求項9之方法，其中組態該診斷電路以判定該正向偏壓情形包括組態該診斷電路以形成一代表該電晶體之一汲極至源極電壓的第一信號及比較該第一信號與一參考信號。
11. 如請求項8之方法，其中組態該診斷電路以形成代表該電晶體之該汲極至源極電壓的該第一信號包括組態該診斷電路以比較該第一信號與該第二信號及回應於該第二 信號大於該第一信號而確立一第三信號。
12. 如請求項8之方法，其進一步包括耦接該診斷電路以比較該第一信號與該第二信號以判定該電晶體之一開路狀態。
13. 如請求項8之方法，其進一步包括組態該診斷電路以判定該電晶體之一反向偏壓狀態及回應地形成一指示該反向偏壓狀態的控制信號。
14. 如請求項8之方法，其進一步包括組態該診斷電路以判定該電晶體之一短路狀態及回應地形成一指示該短路狀態的控制信號。
15. 一種形成一診斷電路之方法，其包含：組態該診斷電路以在將功率自該診斷電路之外部的一電源施加至一電晶體之一源極或一汲極中之至少一者時在一正向偏壓模式與一反向偏壓模式中測試該電晶體，其中該診斷電路判定在該正向偏壓模式與反向偏壓模式中該電晶體之操作，及其中該診斷電路經組態以當該電晶體在該正向偏壓模式中操作時與當該電晶體在該反向偏壓模式中操作時，判定該電晶體之一開路情形，及其中該診斷電路設定一指示該電晶體之該開路情形之控制信號；及在一半導體晶粒上形成該診斷電路及該電晶體。
16. 如請求項15之方法，其進一步包括組態該診斷電路以測量該電晶體之一導通電阻及回應該導通電阻增加至一第一值而設定該控制信號之一狀態以指示該導通電阻大於該第一值。