DE19824154C2 - Schaltungsanordnung zum Schutz einer integrierten Schaltung - Google Patents

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.

Eine gattungsgemäße Schaltungsanordnung ist aus der US 56 10 791 bekannt.

Einige Integrierte Schaltungen IC (Integrated Circuit) auf­ nehmende Bausteine, wie z. B. zum Anschluß an den standardi­ sierten PCI(Peripheral Components Interface)-Bus vorgesehene Bausteine, benötigen eine 5-V(Volt)-Versorgungsspannung für den Baustein-Kern (Core) und eine 3.3-V-Versorgungsspannung 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 gungsspannung gespeist wird als die IO-Buffer, wobei ein ex­ zessiver Strom in den IO-Buffer-Pin fließt, der zu einer Be­ schädigung oder Zerstörung des 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 Versorgungsspannung und dann die niedrige Versorgungsspannung eingeschaltet wird (3.3 V nach 5 V). In Datenverarbeitungseinrichtungen PCs (Personal- Computer) kann diese Einschaltreihenfolge garantiert werden, da die 3.3-V-Versorgungsspannung i. d. R. aus der 5-V-Versor­ gungsspannung 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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aufwandsarme Weiterbildung der eingangs umrissenen Schaltungsanordnung anzugeben, durch die eine Beschädigung der Schaltungsanordnung durch Nichteinhaltung einer Einschaltreihenfolge auch dann vermieden wird, wenn voneinander unabhängige Versorgungsspannungsmodule für die hohe Versorgungsspannung und für die niedrige Versorgungsspannung eingesetzt werden.

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

Die Erfindung erspart den Aufwand für die Behebung der bei Nicht-Einhaltung der Einschaltreihenfolge auftreten­ den Schäden.

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

Die Erfindung 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 die Erfindung 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 die Erfindung ist wesentlich, daß eine elek­ trische Schaltung gegeben ist, die mit einer hohen Versorgungsspannung VH und einer niedrigen Versorgungsspannung VL betriebsspannungsversorgt ist.

Erfindungsgemäß 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.

Erfindungsgemäß 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 (2)

1. Schaltungsanordnung zum Schutz einer Integrierten Schaltung (IC1, IC2, IC3), die einer hohen Betriebsspannung und einer niedrigen Betriebsspannung bedarf, gegen Beschädigung wegen Nichteinhaltung der vorgese­ henen Reihenfolge beim Anlegen der Betriebsspannungen, bei der
die Schaltung einen Anschluß für die hohe Betriebsspan­ nung (VH) und einen Anschluß für die niedrige Betriebsspan­ nung (VL) aufweist,
die Schaltung zumindest eine interne ESD-Diode oder eine parasitäre Diode aufweist, die mit ihrer Kathode mit dem Anschluß für die hohe Betriebsspannung und mit ihrer Anode mit dem Anschluß für die niedrige Betriebsspannung verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der Integrierten Schaltung eine Schottky-Diode (D) 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 Schottky-Diode (D) mit den Betriebsspannungsanschlüssen mehrerer In­ tegrierter Schaltungen (IC1, IC, IC3) verbunden ist.