具有保护功能的集成电路及操作系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种具有保护功能的集成电路及操作系统，所述集成电路根据一输入电压，产生一驱动信号予一负载，并包括一阻抗开关单元、一第一保护单元、一第一检测单元以及一控制单元。阻抗开关单元根据一控制信号，将输入电压作为驱动信号。当流经阻抗开关单元的电流大于预设电流时，第一保护单元产生第一检测信号。第一检测单元检测阻抗开关单元的电压，用以产生一检测结果。控制单元根据第一检测信号，产生控制信号。
【专利说明】具有保护功能的集成电路及操作系统
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种集成电路，特别是有关于一种可测量电流及具有过流或过温保护的集成电路。
【背景技术】
[0002]随着半导体制造工艺的进步,许多电路架构可被整合在一集成电路(integratedcircuit；IC)之中。因此，电子产品的种类及功能愈来愈多，并且电子产品的体积不会随着功能变多而变大。然而，由于电子产品的体积小，因此，电子产品内部的元件无法承受大电流。当电子产品内部的元件接收到过大的电流时，可能因而损坏。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种集成电路，根据一输入电压，产生一驱动信号予一负载，并包括一阻抗开关单元、一第一保护单元、一第一检测单元以及一控制单元。阻抗开关单元根据一控制信号，将输入电压作为驱动信号。当流经阻抗开关单元的电流大于一预设电流时，第一保护单元产生一第一检测信号。第一检测单元检测阻抗开关单元的电压，用以产生一检测结果。控制单元根据第一检测信号，产生控制信号。
[0004]本发明提供另一种集成电路，其根据一输入电压，产生一驱动信号予一负载，并包括一阻抗开关单元、一第一保护单元、一第一检测单元以及一控制单元。阻抗开关单元根据一控制信号，将输入电压作为驱动信号。第一保护单元检测集成电路的内部温度。当集成电路的内部温度大于一预设温度时，第一保护单元产生一第一检测信号。第一检测单元检测阻抗开关单元的电压，用以产生一检测结果。控制单元根据第一检测信号，产生控制信号。
[0005]本发明还提供一种操作系统，所述操作系统包括:一第一集成电路，包括:一阻抗开关单兀，根据一控制信号，将一输入电压作为一驱动信号；一第一保护单兀，当流经该阻抗开关单元的电流大于一预设电流时，产生一第一检测信号；一第一检测单元，检测该阻抗开关单元的电压，用以产生一检测结果；以及一控制单元，根据该第一检测信号，产生该控制信号；一负载，根据该驱动信号而动作；以及一第二集成电路，接收该检测结果，用以计算该负载的功率损耗。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1为本发明的操作系统的一可能实施例。
[0007]图2A及2B为本发明的集成电路的一可能实施例。
[0008]图3A及3B为本发明的保护单元的一可能实施例。
[0009]符号说明:
[0010]100:操作系统；
[0011]110、120:集成电路;
[0012]130:负载；
[0013]210A、210B:阻抗开关单元；
[0014]220,260:保护单元；
[0015]230、270:检测单元；
[0016]240:控制单元；
[0017]211:阻抗单元；
[0018]212、234:晶体管；
[0019]221:限流模块；
[0020]222:突波保护模块；
[0021 ] 224:抗尖峰脉冲电路；
[0022]250:转换单元；
[0023]280:禁能单元；
[0024]313,325:热感测装置；
[0025]314:齐纳二极管；
[0026]231、232、235、RDS、311、312、321 ?324:电阻；
[0027]223、233、315、326:比较器；
[0028]VIN:输入电压；
[0029]Sd:驱动信号；
[0030]Sc:控制信号；
[0031]EN:外部使能信号；
[0032]OC:过流信号；
[0033]Ss out:检测结果；
[0034]SCL:时脉信号；
[0035]SDA:数据信号；
[0036]Is:电流；
[0037]Sdeti ?Sdet3:检测信号；
[0038]Ssa:转换信号；
[0039]Vs、Vl、Vcc:电压;
[0040]Vrefl ?Vref4:参考电压；
[0041]GND:接地位准。
【具体实施方式】
[0042]图1为本发明的操作系统的一可能实施例。如图所示，操作系统100包括集成电路110、120以及一负载130。集成电路110接收输入电压VIN，并根据输入电压VIN产生一驱动信号Sd。负载130根据驱动信号SD而动作。在一可能实施例中，集成电路110具有一传输路径(未显不)，用以传送输入电压VIN,并将输入电压VIN作为驱动信号SD。
[0043]在本实施例中，当传输路径上的电流过大时，集成电路110停止提供驱动信号SD予负载130，以避免损坏负载130。另外，当集成电路110的传输路径上的电流过大时，集成电路110输出一过流信号OC予一外部装置(未显不)。
[0044]在另一实施例中，集成电路110检测传输路径上的电流，并将检测结果Ss OTT提供予一外部控制器，如集成电路120。在一可能实施例中，集成电路120根据检测结果Ss TOT以及输入电压VIN，便可得知负载130的功率损耗。在本实施例中，检测结果Ss tot为一电压位准。
[0045]在另一可能实施例中，集成电路110根据检测结果Ssjjut，产生一时脉信号SCL及一数据信号SDA，并根据一通信协议(如I2C)提供时脉信号SCL及数据信号SDA予集成电路120，但并非用以限制本发明。本发明并不限定集成电路110与120之间的传输协议的种类。在本实施例中，检测结果Ss tot为模拟信号，数据信号SDA为数字信号。在其它实施例中，集成电路110可根据检测结果Ss ott，产生一时脉信号及多个数据信号，并根据特定的通信协议提供时脉信号及这些数据信号予集成电路120。在其它实施例中，一外部装置(未显示)提供一使能信号EN，用以使能集成电路110。
[0046]图2A为本发明的集成电路110的一可能实施例。如图所示，集成电路110包括一阻抗开关单元210A、一保护单元220、一检测单元230以及一控制单元240。阻抗开关单元210A提供一传输路径，并根据一控制信号S。,将输入电压VIN作为驱动信号SD。
[0047]在本实施例中，阻抗开关单元210A包括一阻抗单元211及一晶体管212。本发明并不限定阻抗单元211的种类。在本实施例中，阻抗单元211为一电阻。晶体管212接收控制信号S。，并串联阻抗单元211。在本实施例中，晶体管212为一 N型晶体管，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，晶体管212可为一 P型MOS晶体管。
[0048]当流经阻抗开关单元210A的电流Is大于一预设电流时，保护单元220产生一检测信号SDET1。控制单元240根据检测信号Sdeti，产生控制信号S。。在一可能实施例中，控制单元240通过控制信号S。，不导通晶体管212，用以停止提供驱动信号Sd予负载130，进而保护阻抗单元211不因过载而被烧毁。在本实施例中，保护单元220具有一限流模块221，用以产生检测信号Sdeti。
[0049]在另一可能实施例中，保护单元220还包括一突波(glitch)保护模块222。当流经阻抗开关单元210A的电流Is大于预设电流，并且持续达一预设时间时，突波保护模块222产生一检测信号SDET2。控制单元240根据检测信号Sdet2，产生控制信号S。，用以不导通晶体管212，进而保护阻抗单元211不因过载而被烧毁。因此，集成电路110停止提供驱动信号Sd予负载130。在本实施例中，突波保护模块222包括一比较器223以及一抗尖峰脉冲电路(deglitch circuit) 224。
[0050]比较器223撷取流经阻抗开关单元210A的脉冲。抗尖峰脉冲电路224判断流经阻抗开关单元210A的脉冲的持续时间是否大于一预设时间。若否，则忽略此脉冲。若流经阻抗开关单元210A的脉冲的持续时间达预设时间时，抗尖峰脉冲电路224产生检测信号
SdeT2 ο
[0051]检测单元230检测阻抗开关单元210A的电压，用以产生一检测结果Ss QUT。在本实施例中，检测单元230检测阻抗单元211的一压差，并根据压差产生检测结果Ss TOT。本发明并不限定检测单元230的电路架构。在一可能实施例中，检测单元230包括电阻231、232、一比较器233以及一晶体管234。
[0052]如图所示，电阻231耦接在阻抗单元211的一端与比较器233的非反相输入端之间。电阻232耦接在阻抗单元211的另一端与比较器233的反相输入端之间。晶体管234耦接电阻231，并根据比较器233的输出信号，产生检测结果Ss OTT。在本实施例中，晶体管234为一 npn晶体管，但并非用以限制本发明。在其它实施例中，晶体管234可为其它种类的晶体管。
[0053]在本实施例中，检测结果Ss TOT=ISR211R235/R231，其中Is为流经阻抗单元211的电流、R211为阻抗单元211的阻抗值、R235为电阻235的阻抗值、R231为电阻231的阻抗值。由于检测结果Ss員、R211, R235及R231为已知，因此,一外部集成电路(如120)可借由计算，求得流经阻抗单元211的电流Is。
[0054]在本实施例中，集成电路110还包括一转换单元250。转换单元250转换检测结果Ss 0UT^用以产生一转换信号SSA。控制单元240根据转换信号SSA，产生数据信号SDA以及时脉信号SCL予一外部控制器，如集成电路120。在此例中，集成电路120可同时接收到模拟格式的检测结果Ss TOT，并根据时脉信号SCL接收数字格式的数据信号SDA，但并非用以限制本发明。本发明并不限定集成电路110是以何种传输协议与集成电路120进行沟通。在其它实施例中，集成电路110可根据检测结果Ss ott，产生一时脉信号及多个数据信号，并根据特定的通信协议提供时脉信号及这些数据信号予集成电路120。
[0055]图2B为本发明的集成电路的另一可能实施例。图2B相似图2A，不同之处在于阻抗开关单元210B。在本实施例中，阻抗开关单元210B具有晶体管212。检测单元230检测晶体管212的漏极与源极间的一等效电阻Rds的压差，并根据等效电阻Rds的压差，产生检测结果Ss OTT。在本实施例中，以晶体管212的等效电阻Rds来取代第一实施例中的阻抗单元211，其优点是可节省成本。
[0056]在一可能实施例中，集成电路120根据检测结果Ss —、集成电路110的内部温度以及输入电压VIN，计算得知流经等效电阻Rds的电流。另外，图2B的保护单元220、检测单元230以及转换单元250的功能及运作皆同图2A所述，故不予赘述。图2B多了保护单元260、检测单元270以及禁能单元280。
[0057]保护单元260检测集成电路110的内部温度。本发明并不限定保护单元260的电路架构。只要能够检测温度的电路架构，均可作为保护单元260。在一可能实施例中，保护单元260具有一温度感测器。当集成电路110的内部温度大于一预设温度时，保护单元260产生一检测信号SDET3。在一可能实施例，控制单元240根据检测信号SDET3，不导通晶体管212，用以停止提供驱动信号Sd予负载130，进而保护晶体管212不因过温而被烧毁。
[0058]检测单元270检测输入电压VIN的位准。本发明并不限定检测单元270的电路架构。只要能够检测电压位准的电路，均可作为检测单元270。在一可能实施例中，检测单元270为一电压检测器。当输入电压VIN小于一预设电压时，检测单元270禁能控制单元240。
[0059]禁能单元280根据一外部使能信号EN，禁能或使能控制单元240。举例而言，当外部使能信号EN为一第一位准时，禁能单元280产生一禁能信号，用以停止控制单元240的运作；当外部使能信号EN为一第二位准时，禁能单元280产生一使能信号，用以使能活化控制单元240。举例来说,上述第一位准为一接地位准,而上述第二位准为一高位准,例如3.3伏特；抑或是上述第一位准为一高位准，例如3.3伏特，而上述第二位准为一接地位准。本发明并不限定禁能单元280的电路架构。在一可能实施例中，禁能单元280是由逻辑电路所组成。
[0060]在其它实施例中，保护单元260、检测单元270以及禁能单元280至少一者可被省略。再者，保护单元260、检测单元270以及禁能单元280至少一者可应用至图2A所示的集成电路110之中。另外，图2B的阻抗开关单元210B亦可取代图2A的阻抗开关单元210A。
[0061]图3A为本发明的保护单元260的一可能实施例。如图所示，保护单元260包括电阻311、312、热感测装置313、齐纳二极管314以及比较器315。电阻311接收电压Vs并耦接比较器315的非反相输入端。电阻312接收电压VI，用以上拉(pull)比较器315的输出端位准。
[0062]热感测装置313耦接比较器315的非反相输入端。在本实施例中，热感测装置313具有多个温度感测二极管，但并非用以限制本发明。只要能够检测温度的元件均可作为热感测装置313。举例而言，热感测装置313可由热敏电阻所构成。另外，齐纳二极管314的阴极耦接比较器315的反相输入端。其阳极接收一接地位准GND，用以提供一参考电压Vrefl。比较器315的输出端位准作为检测信号SDET3。
[0063]当集成电路110的温度上升时，热感测装置313的电压Vref2将发生变化。当热感测装置313的电压Vref2大于参考电压Vrefl时，表示集成电路110的温度尚未大于一预设温度，因此，比较器315的输出端位准为高位准。当热感测装置313的电压Vref2小于参考电压Vrefl时，表示集成电路110的温度大于预设温度，因此，比较器315的输出端位准为低位准。
[0064]图3B为保护单元260的另一可能实施例。如图所示，保护单元260包括电阻321?324、热感测装置325以及比较器326。比较器326根据电压信号Vref3及Vref4产生检测信号SDET3。由于保护单元260的各元件的连接关系已清楚呈现于图3B中，故不再赘述。
[0065]在本实施例中，热感测装置325是由多个热敏电阻所构成。热敏电阻可为正温度系数(Positive Temperature Coefficient ；PTC)热敏电阻或是负温度系数(NegativeTemperature Coefficient ；NTC)热敏电阻。
[0066]除非另作定义，在此所有词汇(包含技术与科学词汇)均属本发明所属【技术领域】中具有通常知识者的一般理解。此外，除非明白表示，词汇于一般字典中的定义应解释为与其相关【技术领域】的文章中意义一致，而不应解释为理想状态或过分正式的语态。
[0067]虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属【技术领域】中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。
【权利要求】
1.一种集成电路，根据一输入电压，产生一驱动信号予一负载，其特征在于，所述集成电路包括: 一阻抗开关单兀，根据一控制信号，将该输入电压作为该驱动信号； 一第一保护单元，当流经该阻抗开关单元的电流大于一预设电流时，产生一第一检测信号; 一第一检测单元，检测该阻抗开关单元的电压，用以产生一检测结果；以及 一控制单元，根据该第一检测信号，产生该控制信号。
2.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述集成电路还包括: 一第二保护单元，用以检测该集成电路的内部温度，当该集成电路的内部温度大于一预设温度时，产生一第二检测信号，其中该控制单元根据该第一及第二检测信号，产生该控制信号。
3.根据权利要求2所述的集成电路，其特征在于，该阻抗开关单元为一MOS晶体管，具有一栅极、一漏极以及一源极，该栅极接收该控制信号，该第一检测单元检测该漏极与该源极之间的一压差，并根据该压差产生该检测结果。
4.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于，该阻抗开关单元包括: 一晶体管，接收该控制信号；以及 一阻抗单元，串联该晶体管，该第一检测单元检测该阻抗单元的一压差，并根据该压差产生该检测结果。
5.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于，该控制单元提供该检测结果予一外部控制器。
6.根据权利要求5所述的集成电路，其特征在于，所述集成电路还包括: 一转换单元，转换该检测结果，用以产生一转换信号，其中该控制单元根据该转换信号，产生一数据信号以及一时脉信号予该外部控制器。
7.根据权利要求6所述的集成电路，其特征在于，该检测结果为一模拟信号，该数据信号为一数字信号。
8.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于，该第一保护单元包括: 一突波保护模块，当流经该阻抗开关单元的电流大于该预设电流，并且持续达一预设时间时，产生一第二检测信号，其中该控制单元根据该第一及第二检测信号，产生该控制信号。
9.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述集成电路还包括: 一禁能单元，根据一外部使能信号，禁能或使能该控制单元；以及 一第二检测单元，当该输入电压小于一预设电压时，禁能该控制单元。
10.一种集成电路，根据一输入电压，产生一驱动信号予一负载，所述集成电路并包括: 一阻抗开关单兀，根据一控制信号，将该输入电压作为该驱动信号； 一第一保护单元，检测该集成电路的内部温度，当该集成电路的内部温度大于一预设温度时，产生一第一检测信号； 一第一检测单元，检测该阻抗开关单元的电压，用以产生一检测结果；以及 一控制单元，根据该第一检测信号，产生该控制信号。
11.根据权利要求10所述的集成电路，其特征在于，该阻抗开关单元为一MOS晶体管，具有一栅极、一漏极以及一源极，该栅极接收该控制信号，该第一检测单元检测该漏极与该源极之间的一压差，并根据该压差产生该检测结果。
12.根据权利要求10所述的集成电路，其特征在于，该阻抗开关单元包括: 一晶体管，接收该控制信号；以及 一阻抗单元，串联该晶体管，其中该第一检测单元检测该阻抗单元的一压差，并根据该压差产生该检测结果。
13.根据权利要求10所述的集成电路，其特征在于，该控制单元提供该检测结果予一外部控制器。
14.根据权利要求13所述的集成电路，其特征在于，所述集成电路还包括: 一转换单元，转换该检测结果，用以产生一转换信号，其中该控制单元根据该转换信号，产生一数据信号以及一时脉信号予该外部控制器。
15.根据权利要求14所述的集成电路，其特征在于，该检测结果为一模拟信号，该数据信号为一数字信号。
16.根据权利要求10所述的集成电路，其特征在于，该第一保护单元包括: 一突波保护模块，当流经该阻抗开关单元的电流大于该预设电流，并且持续达一预设时间时，产生一第二检测信号，其中该控制单元根据该第一及第二检测信号，产生该控制信号。
17.根据权利要求10所述的集成电路，其特征在于，所述集成电路还包括: 一禁能单元，根据一外部使能信号，禁能或使能该控制单元；以及 一第二检测单元，当该输入电压小于一预设电压时，禁能该控制单元。
18.一种操作系统，其特征在于，所述操作系统包括: 一第一集成电路，包括: 一阻抗开关单兀，根据一控制信号，将一输入电压作为一驱动信号； 一第一保护单元，当流经该阻抗开关单元的电流大于一预设电流时，产生一第一检测信号; 一第一检测单元，检测该阻抗开关单元的电压，用以产生一检测结果；以及 一控制单元，根据该第一检测信号，产生该控制信号； 一负载，根据该驱动信号而动作；以及 一第二集成电路，接收该检测结果，用以计算该负载的功率损耗。
19.根据权利要求18所述的操作系统，其特征在于，该阻抗开关单元为一M0S晶体管，具有一栅极、一漏极以及一源极，该栅极接收该控制信号，该第一检测单元检测该漏极与该源极之间的一压差，并根据该压差产生该检测结果。
20.根据权利要求18所述的操作系统，其特征在于，该阻抗开关单元包括: 一晶体管，接收该控制信号；以及 一阻抗单元，串联该晶体管，其中该第一检测单元检测该阻抗单元的一压差，并根据该压差产生该检测结果。
【文档编号】H02H5/04GK104459287SQ201310521492
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年10月29日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】朱炳盈 申请人:新唐科技股份有限公司