具有辅助电压供应单元的电压供应电路和用于启动电子电路的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于电子电路的电压供应电路。本发明还涉及一种用于启动电子电路的方法。本发明另外涉及一种包括电子电路和电压供应电路的集成电路
【背景技术】
[0002]在正常操作期间以高于其内部组件(例如互补金属氧化物半导体(CMOS)或双极开关装置)的通常可接受电压的供应电压进行供电的电子电路可经历瞬态操作条件，在所述瞬态操作条件期间临时超出其内部组件处的可接受电压。此情形会引起内部组件上的应力，因为至少临时离开电子电路的安全操作区(SOA)。在电子电路的SOA之外的重复和延长剩余部分可对电路的可靠性、寿命和准确性产生负面影响。
[0003]美国专利6，917，554公开一种用于来自电力垫的快闪EEPROM芯片的内部节点的保护电路。该保护电路能够借助于二极管连接装置和电流泄流路径将内部节点处的节点电压维持于预定电压电平处。
[0004]美国专利6，940，336公开一种具有接通保护电路的电压调节器，所述接通保护电路最初在输入电压在启动期间升高时阻挡调节器的输出晶体管，且在启动保护周期失效之后启用调节器的输出晶体管。
[0005]美国专利5，319,601公开一种用于具有通电检测电路的DRAM的电力供应电路，所述通电检测电路检测外部电力供应电势何时达到预定电势。内部电力供应电路另外具有两个中间电势产生电路，其中具有较大驱动能力的中间电势产生电路仅最初在外部电力供应电势的斜升周期期间激活。
[0006]然而，以上电路的缺点在于，所述电路不能够充分地保护以外部供应电压进行供电的电子电路免受过压的影响。
【发明内容】
[0007]本发明提供一种用于电子电路的电压供应电路、一种用于启动电子电路的方法和一种集成电路，如所附权利要求书中所描述。
[0008]在从属权利要求中阐述了本发明的特定实施例。
[0009]将通过下文中所描述的实施例明白并且参考这些实施例阐明本发明的这些以及其它方面。
【附图说明】
[0010]仅作为例子，将参看图式描述本发明的另外细节、方面和实施例。图式中的元件为简单和明晰起见被示出并且不必按比例绘制。
[0011]图1示意性地示出具有电子电路和电压供应电路的集成电路的示例性实施例。
[0012]图2示意性地示出根据具有电子电路和电压供应电路的集成电路的又一示例性实施例的图1的更详细视图。
[0013]图3示意性地示出根据另一实施例的启动电子电路的示例性方法。
【具体实施方式】
[0014]因为实施本发明的设备大部分由本领域的技术人员所已知的电子组件和电路组成，所以为了理解和评价本发明的基本概念，且为了不会混淆本发明的教示或不会从本发明的教示分心，电路和其组件的细节将不会以任何比上文所示出的被认为是必要的程度大的程度进行解释。
[0015]图1示出集成电路200的例子。集成电路200包括电子电路I，例如带隙参考电路、电压调节器、数/模转换器或任何类似装置。电子电路I可例如在正常使用期间借助于高于最大可接受电压(例如高于CMOS或双极组件的可接受电压)的供应电压进行操作。
[0016]已发现，特别是在此电子电路I的启动期间，如果在电子电路I或其块仍稳定在稳定可操作状态时施加供应电压，那么可出现瞬态SOA现象。电子电路I或其块的稳定通常发生在十几纳秒到几微秒内。尤其是在此周期期间，电子电路I和其内部组件易于遭受临时过压应力的影响。电子电路I的典型主供应电压Vdd例如为5V，所述电压是经由开关传递的，所述开关被配置成将电子电路I的供应输入选择性地连接到主供应电压源。开关可例如为具有高宽长比(即低导通状态电阻)的PMOS装置。
[0017]另外发现，可有效防止SOA违规或至少降低其概率的方式为临时产生低于正常外部供应电压的中间供应电压，且在电子电路的启动周期期间将其供应给电子电路。在所述周期期间，临时阻挡外部供应电压。一旦电子电路已经启动，便断开中间供应电压，且对电子电路施加外部供应电压。以此方式，可产生步进启动电压分布，其防止或至少降低SOA违规(即，电子电路的内部组件处的过压条件)的概率。
[0018]仍参看图1的例子，其中示出了以此方式实施的电压供应电路10。在此例子中，集成电路200因此包括电压供应电路，且使得能够防止或至少降低电子电路I和其内部组件的过应力。在示出的例子中，电压供应电路10被设置在与电子电路相同的集成电路中，例如在同一管芯上或在同一封装中的不同管芯上，但将显而易见，电压供应电路10也可被实施为单独电路。电压供应电路10包括开关5和辅助电压供应单元30。辅助电压供应单元30包括辅助电压输出31，所述辅助电压输出31经由开关5与供应输入2之间的节点z耦合到电子电路I的供应输入2。辅助电压供应单元30被配置成优选地在电子电路I的启动周期期间，至少临时将辅助电压乂工输出到供应输入2。辅助电SV1具有低于由主供应电压源6供应的主供应电压Vdd的电压电平的电压电平。辅助电压供应单元30可被配置成将辅助电压输出31处的辅助电压乂工输出到节点z。辅助电压输出31可优选地具有低输出阻抗，例如小于1 Ω。
[0019]辅助电压与主供应电压之间的差可具有任何合适的值。举例来说，如果主供应电压Vdd具有5V的电压电平，那么被发现为合适的辅助电压V1约为3.2V，但可使用适合于供特定实施方案将SOA违规的风险降低到所要水平的其它值。
[0020]在例如在启动周期期间将辅助电压V1供应给电子电路I的供应输入2时，开关5可保持断开，且因此主供应电压源与电子电路的供应输入2断开连接。此情形可通过如图1的例子中所示出的电压供应电路10的感测单元20达成，所述感测单元20与到开关的控制输入(例如，在开关被实施为FET的状况下到栅极)的激活端子21连接，且可经由所述激活端子21来控制开关的状态，即断开或闭合。感测单元20可经由节点4和检测端子22与到电子电路I的输出3的感测输入耦合。感测单元20可被配置成感测电子电路I的输出电压或内部电压V。。如果在启动之后感测到的电压电平低于预定阈值，那么开关5可经由激活端子控制为无源的(即断开)，且供应输入2与主供应电压断开连接。如果在启动之后的某一时间点，输出电压或内部电压V。的感测到的电压电平变得高于预定阈值，那么可借助于适当激活栅极信号和连接到供应输入2的主供应电压源，经由感测单元20的激活端子21激活开关5。取决于特定实施方案，接着可控制开关5，以使得一旦开关5闭合，其便可保持闭合，直到电子电路断电为止。
[0021]因此，在电子电路I的启动周期之后，即在输出电压或内部电压V。已稳定时，开关5可闭合以便向电子电路I供应主供应电压Vdd以进行正常操作。在启动周期已结束之后，可解除激活感测单元20以便节省电流。
[0022]辅助电压供应单元30可以适合于特定实施方案的任何方式实施。参看图2的具有电子电路I和电压供应电路10的集成电路200的例子的更详细视图，举例来说，辅助电压供应单元可包括具有电压源路径和电流跟随路径的电流镜电路32。如示例性示出，电流镜电路32可例如被实施为电流吸入型。电压源路径可包括偏压电阻器36、在节点X处二极管连接的晶体管33和电压参考35的串联连接。电压参考35可例如为齐纳二极管、带隙参考或二极管，且能够提供可预定的参考电压。电流跟随路径可包括栅极耦合到节点X和晶体管33的栅极的镜晶体管34，和负载电阻器37。在使用中，负载电阻器37由辅助电压V1加压，所述辅助电压乂工取决于电压参考35的输出电压。
[0023]通过电压源路径和电流跟随路径的电流为“永启(always-on)”电流，其总和优选地不超出预定最大值，例如2μΑ。负载电阻器37上的电压降限定节点y处的电压，所述电压为经由节点z被供应给电子电路I的供应输入2的辅助电压。在晶体管33和34 (例如FET晶体管)具有类似或相同宽长比的情况下，节点y处的电压将等于由电压参考35提供的电压。可选择电阻器36和37的电阻值以及电压参考35，以使得将辅助供应电压％设定为低于主供应电压Vdd的所要中间电平，且通过电阻器的总电流不超出最大电平，例如2μΑ。在这层意义上，晶体管33可用以补偿晶体管34的过程变化，以便获得恒定的辅助供应电压V:。
[0024]如图2中另外示出，辅助电压供应单元30可另外包括分别耦合于主供应电压源6与节点y之间以及耦合于节点y与接地之间的缓冲电容器38和39。可选择缓冲电容器38和39的电容值，以使得可避免辅助供应电压瞬态尖峰，例如数百fF。
[0025]可以适合于特定实施方案的任何方式实施感测单元20。如图2中所示出，例如感测单元可包括电平检测电路23，所述电平检测电路23经由节点4和检测端子22耦合到电子电路I的输出3。电平检测电路23可被配置成在输出电压或内部电压V。的电压电平超出预定阈值的情况下，输出用于激活开关5的激活信号Va。
[0026]电平检测电路23可以适合于特定实施方案的任何方式实施。如图2中所示出，电平检测电路23可例如包括施密特触发器或简并反相器。电平检测电路23可由适当供应电压Vcc (例如1.8V或3.3V)供电。电平检测电路23可耦合到斜变电路24，所述斜变电路24可被配置成使激活信号VaW低电平斜变到高电平以软切换开关5，即用于逐渐闭合开关5以便允许供应输入2处的供应电压从辅助供应电压电平平滑地上升到主供应电压电平。斜变电路24可以适合于特定实施方案的任何方式实施。如图2中所示出，举例来说，斜变电路24可包括RC电路，所述RC电路包括经由节点d耦合到激活开关27的栅极(例如NPN双极结晶体管)的电阻器25和电容器26。
[0027]在输出电压或内部电压V。的电压电平仍被检测为低于预定阈值时，开关5闭合，因为激活信号Va为低，且激活开关27闭合。在输出电压或内部电压V。的电压电平上升到高于预定阈值时，激活信号Va被设定为高，且激活开关27的栅极电压以渐进