TWI469149B - 電子熔絲系統 - Google Patents

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    • H01H37/74—Switches in which only the opening movement or only the closing movement of a contact is effected by heating or cooling
    • H01H37/76—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material
    • H01H37/761—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material with a fusible element forming part of the switched circuit

Description

電子熔絲系統
本發明係提供一種電子熔絲(Electronic Fuse,EFUSE)系統，尤指一種可避免誤動作的電子熔絲系統。
一般而言，熔絲係於電子熔絲系統之初始設定(initial setting)時決定其熔斷狀態，換句話說，使用者可於其初始設定時，決定是否要熔斷其熔絲，以使電子熔絲系統之輸出電壓位準改變，而具有不同的輸出，達到系統調整的目的。
但若由於系統於開關機瞬間，使流過熔絲之瞬間電流過大，造成熔絲因此熔斷，因系統誤動作造成輸出訊號自行轉態，使得電子熔絲系統無法依使用者之需求，達到系統調整的目的。
因此本發明之目的之一在於提供一種避免電子熔絲誤動作的電子熔絲系統，以解決前述的問題。
本發明之一實施例提供一種電子熔絲(Electronic Fuse,EFUSE)系統，包含一接合墊(Pad)、一電子熔絲電路、一第一開關電路、以及一控制電路。接合墊用以接收一參考電壓；電子熔絲電路，用以於當一電流訊號通過時，改變一輸出電壓準位；第一開關電路，耦接於接合墊與熔絲電 路之間，用以依據一開關控制訊號控制導通與否，以決定是否使電流訊號通過該熔絲電路；控制電路，耦接至第一開關電路，用以依據一控制訊號與一上鎖訊號以輸出開關控制訊號。其中，當該上鎖訊號上鎖時，該控制訊號無法控制該控制電路導通該第一開關電路。
本發明電子熔絲系統，可以避免電子熔絲因通過之瞬間電流過大，而產生誤動作，使輸出電壓位準因誤動作而轉態，而無法達到系統調整的目的。
首先，請參閱第1圖，第1圖顯示本發明電子熔絲(Electronic Fuse,EFUSE)系統之一實施例示意圖，如第1圖所示，電子熔絲系統100包含有一接合墊(Pad)101、一電子熔絲電路102、一開關電路103、以及一控制電路104。
接合墊101用以接收並傳輸一參考電壓Va，開關電路103耦接於接合墊101與熔絲電路102之間，用以依據一開關控制訊號S1控制導通與否，以決定是否使一電流訊號I通過熔絲電路102。控制電路104耦接至開關電路103，用以依據一控制訊號CS1與一上鎖訊號LS以決定輸出開關控制訊號S1。
當電子熔絲電路102接收一電流訊號I時，因其電子熔絲阻抗小，故當較大電流訊號I通過其電子熔絲，電子熔絲會熔斷，電子熔絲電路102形同斷路，電子熔絲系統100之輸出電壓V之準位會轉態。
故電子熔絲系統100係用依據開關控制訊號S1，決定開關電路103導通與否。當開關電路103導通，電流訊號I自接合墊101通過電子熔絲電路102，則電子熔絲電路102之熔絲進行熔斷，使電子熔絲系統100之輸出電壓位準進行轉態，達到系統調整的目的。
需注者，在本實施例中，控制電路104為一反及閘(NAND Gate)電路所實現，開關電路103為一P型金氧半場效電晶體所實現，但本發明不應以此為限。
此外，如第1圖所示，電子熔絲系統100更包含一上鎖訊號產生電路105，上鎖訊號產生電路105用以產生該上鎖訊號LS1，上鎖訊號產生電路105包含一可變電阻105a與一參考電阻105b。
由於可變電阻105a與參考電阻105b相互串聯，並耦接至接合墊101與接收該參考電壓Va，且控制電路104耦接至可變電阻105a與參考電阻105b間之一節點N1，藉由調整訊號DS1，調整可變電阻105a之電阻值，以調整上鎖訊號LS1之電壓準位。
當上鎖訊號產生電路105未上鎖時，使用者只需藉由調整訊號DS1，使可變電阻105a之電阻值遠小於參考電阻105b之電阻值，由分壓定理可知，於節點N1所輸出之上鎖訊號LS之電壓準位將會被抬昇，因此節點N1的電壓準位便會被拉昇近似於參考電壓Va，換言之，上鎖訊號LS之電壓準位為近似於參考電壓Va，且在本實例中，控制電路104為一反及閘電路，故此時控制電路104可等效 於一反向器。
在本實例中，電子熔絲系統100更包含一感測電路106與開關電路107，再者，且熔絲電路102包含一熔絲102a、以及一電晶體102b，其中電晶體102b與開關電路107為一N型金氧半場效電晶體所實現。
如第1圖所示，熔絲102a一端並聯開關電路103與107，另一端串聯電晶體102b，開關電路103、107與熔絲102a耦接至一節點P，感測電路106耦接至熔絲102a與電晶體102b之間一節點O，並接收節點O之電壓準位。
當上鎖訊號產生電路105未上鎖(即上鎖訊號呈禁能狀態)時，且不需使熔絲102a進行熔斷時，則控制訊號CS1出低電壓準位，故控制電路104相對應輸出高電壓準位的開關控制訊號S1至開關103，則開關電路103被禁能，並由控制訊號CS2將開關電路107致能使P點接地，一實施例中可利用感測電路106將熔絲102a與一比較電阻(圖未示)進行比較，以判斷熔絲102a是否被熔斷。由於開關電路107致能，故感測電路106感測節點O之電壓準位為低電壓準位(節點P也為低電壓準位)。
當需要使熔絲102a之進行熔斷時，開關電路103與電晶體102b皆被致能係成一迴路，較大電流訊號I自接合墊101流經開關電路103，並流經熔絲電路102，使熔絲102a被熔斷。
當熔絲102a熔斷後，電晶體102b恢復為禁能，此時感測電路106感測節點O之阻抗值可視為無窮大。
當上鎖訊號產生電路105上鎖(即上鎖訊號呈致能狀態)時，使用者藉由調整訊號DS1，使可變電阻105a之電阻值遠大於參考電阻105b之電阻值，由分壓定理可知，於節點N1所輸出之上鎖訊號LS之電壓準位將會下降，因此節點N1的電壓準位便會被降低近似於0，此時控制訊號CS1無論是高電壓準位或低電壓準位，控制電路104之輸出均為一高電壓準位，使開關電路103無法被導通，電流訊號I亦無法通過開關電路103，故熔絲102a不會被熔斷。
在此請注意，上鎖訊號產生電路105所產生之上鎖訊號LS若為高電壓準位，可依控制訊號CS1之電壓準位，調整控制電路104輸出之電壓準位，而使開關電路103致能或禁能，進而依使用者之需求使熔絲102a熔斷與否；上鎖訊號產生電路105所產生之上鎖訊號LS若為低電壓準位，則無論控制訊號CS1之電壓準位，控制電路104輸出均為高電壓準位，開關電路103則被禁能。
如此一來，可避免電子熔絲系統100因開機或關機瞬間，使開關電路103與電晶體102b產生誤動作，而使熔絲102a熔斷，造成感測電路106接收節點O之電壓準位在非預期狀況下轉態。
請參閱第2A圖，第2A圖顯示本發明電子熔絲系統200a之一實施例示意圖，電子熔絲系統200a與電子熔絲系統100差異在於，上鎖訊號產生電路205具有三個可變電阻205a與三個參考電阻205b，其耦接關係如第2圖所 示。
故使用者需同時傳輸調整訊號DS1、DS2、DS3，使三個可變電阻205a分別遠大於三個參考電阻205b，才能使控制電路204所輸出之開關控制訊號S1為高電壓準位；若控制電路204所輸出之開關控制訊號S1為低電壓準位，以避免而開關電路103與電晶體102b產生誤動作，而使熔絲102a熔斷，使用者只需傳輸調整訊號DS1、DS2、DS3其中之一的訊號為低電壓準位即可，如此一來，以多重的防護降低電子熔絲系統200a因誤動作，造成感測電路106接收節點O之電壓準位在非預期狀況下轉態。亦即，本實施例可增加上鎖機率，防止鎖不上的情形發生。其餘操作原理均與電子熔絲系統100相同，為求簡潔，在此不另行贅述。
請參閱第2B圖，第2B圖顯示本發明電子熔絲系統200b之一實施例示意圖，電子熔絲系統200b與電子熔絲系統200a差異在於，電子熔絲系統200b包含一或閘電路(or gate)208，上鎖訊號產生電路205耦接或閘電路208，再由或閘電路208輸出上鎖訊號LS至控制電路204，控制電路204依據上鎖訊號LS與控制訊號CS1輸出之開關控制訊號S1。
當輸調整訊號DS1、DS2、DS3其中之一的訊號為高電壓準位，則或閘電路208輸出上鎖訊號LS為高電壓準位，與電子熔絲系統200a差異在於本實施例可避免誤上鎖的動作，如此一來，假若調整訊號DS1、DS2、DS3為三 位不同使用者所控制，當其中一位想使熔絲102a進行熔斷動作時，則只需調整訊號DS1、DS2、DS3其中之一的訊號為高電壓準位，而不需使調整訊號DS1、DS2、DS3皆為高電壓準位。其餘操作原理均與電子熔絲系統100相同，為求簡潔，在此不另行贅述。
請參閱第3圖，第3圖顯示本發明電子熔絲系統之一實施例示意圖，如第3圖所示，電子熔絲系統300包含有一接合墊301、一電子熔絲電路302、一開關電路303、以及一控制電路304。
在此請注意，電子熔絲系統300與電子熔絲系統100具有類似的功能與操作，其差異為：上鎖訊號產生電路305包含一調整熔絲305a、一參考電阻305b、以及一開關電路305c。
由於調整熔絲305a與參考電阻305b相互串聯，並耦接至接合墊301與接收該參考電壓Va，控制電路304耦接至調整熔絲305a與參考電阻305b間之一節點N1，且開關電路305a耦接於參考電阻305b與調整熔絲305a間之節點N2，節點N1係輸出上鎖訊號LS，在本實施例中節點N1與節點N2實質上相同，且開關電路305c係為一N型金氧半場效電晶體。
當調整訊號DS1之初始值為一低電壓準位，開關電路305c係被禁能，由於調整熔絲305a之電阻值遠小於參考電阻305b，由分壓定理可知，節點N1之電壓準位會接近參考電壓Va，故節點N1係輸出上鎖訊號LS為一高電 壓準位，故此時控制電路304亦等效於一反向器。
當上鎖訊號產生電路305要上鎖時，使用者輸出一高電壓準位之調整訊號DS1至開關電路305c，使開關電路305c係被致能，則節點N1之電壓準位會被降低至一低電壓準位，由於調整熔絲305a之兩端電壓差相當大，但因調整熔絲305a之電阻值很小，故流經調整熔絲305a之電流訊號I會相當大，使經調整熔絲305a熔斷，則節點N1之電壓準位將會維持在低電壓準位，此時控制電路304將被上鎖。
如此一來，使用者可利用調整訊號DS1決定開關電路305c導通與否，以調整上鎖訊號LS之電壓準位，並藉由熔斷調整熔絲305a，使其上鎖訊號LS之電壓準位永久為一低電壓準位。其餘操作原理均與電子熔絲系統100相同，為求簡潔，在此不另行贅述。
綜上所述，本發明之電子熔絲系統可以避免其電子熔絲因通過之瞬間電流過大，而產生誤動作，使輸出電壓位準因誤動作而自行轉態，而無法達到系統調整的目的。
100、200、300‧‧‧電子熔絲系統
101、301‧‧‧接合墊
102、302‧‧‧電子熔絲電路
102a‧‧‧熔絲
102b‧‧‧電晶體
103、303、305c‧‧‧開關電路
104、304‧‧‧控制電路
105、205、305‧‧‧上鎖訊號產生電路
106‧‧‧感測電路
208‧‧‧或閘電路
305a‧‧‧調整熔絲
105a、205a‧‧‧可變電阻
105b、205b、305b‧‧‧參考電阻
N1、N2、O、P‧‧‧節點
第1圖顯示本發明電子熔絲系統之一實施例示意圖。
第2A圖顯示本發明電子熔絲系統之一實施例示意圖。
第2B圖顯示本發明電子熔絲系統之一實施例示意圖。
第3圖顯示本發明電子熔絲系統之一實施例示意圖。
100‧‧‧電子熔絲系統
101‧‧‧接合墊
102‧‧‧電子熔絲電路
102a‧‧‧熔絲
102b‧‧‧電晶體
103、107‧‧‧開關電路
104‧‧‧控制電路
105‧‧‧上鎖訊號產生電路
105a‧‧‧可變電阻
105b‧‧‧參考電阻
106‧‧‧感測電路
N1、O、P‧‧‧節點

Claims (10)

  1. 一種電子熔絲(Electronic Fuse,EFUSE)系統，包含：一接合墊(Pad)，用以接收一參考電壓；一電子熔絲電路，用以於當一電流訊號通過時，改變一輸出電壓準位；一第一開關電路，耦接於該接合墊與該電子熔絲電路之間，用以依據一開關控制訊號控制導通與否，以決定是否使該電流訊號由該接合墊經由該第一開關電路後通過該熔絲電路；以及一控制電路，耦接至該第一開關電路，用以依據一控制訊號與一上鎖訊號以輸出該開關控制訊號；其中，當該上鎖訊號上鎖時，該控制訊號無法控制該控制電路導通該第一開關電路。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電子熔絲系統，更包含一上鎖訊號產生電路，用以產生該上鎖訊號。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電子熔絲系統，該上鎖訊號產生電路，包含：一第一可變電阻，耦接至該接合墊並接收該參考電壓；以及一第一參考電阻，串聯至該第一可變電阻，該第一參考電阻與該第一可變電阻間之一第一節點係輸出一第一上鎖訊號；其中，該控制電路之一第一端耦接於該節點；該第一可變電阻依據一第一調整訊號，調整該第一可變電阻之電阻值，以調整該第一上鎖訊號之電壓準位。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電子熔絲系統，該上鎖訊號產生電路，包含：一第二可變電阻，耦接至該接合墊並接收該參考電壓；以及一第二參考電阻，串聯至該第二可變電阻，該第二參考電阻與該第二可變電阻間之一第二節點係輸出一第二上鎖訊號；其中，該控制電路之一第二端耦接於該節點；該第二可變電阻依據一第二調整訊號，調整該可變電阻之電阻值，以調整該第二上鎖訊號之電壓準位。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電子熔絲系統，其中該第一開關電路為一P型金氧半場效電晶體。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之電子熔絲系統，其中該控制電路為一反及閘(NAND Gate)電路。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之電子熔絲系統，其中該上鎖訊號產生電路包含：一調整熔絲，耦接至該接合墊並接收該參考電壓；一參考電阻，串聯該調整熔絲；以及一第二開關電路，耦接於該參考電阻與該調整熔絲間之一節點，該節點係輸出該上鎖訊號；其中，該控制電路之一第一端耦接於該節點；該第二開關電路依據一調整訊號決定該第二開關電路導通與否，以調整該上鎖訊號之電壓準位。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電子熔絲系統，其中該第一開關電路為一P型金氧半場效電晶體。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之電子熔絲系統，其中該第二開關電路為一N型金氧半場效電晶體。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之電子熔絲系統，其中該控制電路為一反及閘(NAND Gate)電路。
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