CN103630830A

CN103630830A - 电源开关闸测试电路、芯片及电源开关闸测试方法

Info

Publication number: CN103630830A
Application number: CN201210308213.1A
Authority: CN
Inventors: 陈朝伟; 吕彦儒
Original assignee: Ali Corp
Current assignee: Ali Corp
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2012-08-27
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2032-08-27
Also published as: CN103630830B

Abstract

本发明公开了一种电源开关闸测试电路，用于测试多条闸链，每一条闸链包括多个串接的电源开关闸。电源开关闸测试电路包括信号产生电路以及检测电路。信号产生电路耦接于上述的闸链的输入端，用以产生并输出测试信号至上述的闸链。检测电路耦接于上述的闸链的输出端，用以依据上述的闸链的输出，产生测试结果。本发明的电源开关闸测试电路会根据多条闸链的输出，判断上述闸链的电源开关闸是否皆为正常，以提供使用者即时的信息。因此，当芯片制作完成后，其可通过所述的电源开关闸测试电路来进行测试并藉以依据测试结果来分类芯片。此外，测试结果亦可提供给电子装置的其他电路，而与不同的功能结合，以使电子装置的操控更具弹性。

Description

电源开关闸测试电路、芯片及电源开关闸测试方法

技术领域

本发明涉及一种测试电路，且特别是有关于一种电源开关闸的测试电路。

背景技术

随着可携式产品越来越普及，如手机、数码相机、笔记本电脑等等，这些装置对日常生活上的影响也日益增加。如何延长可携式产品的使用时间也因此成为一个很重要的考量点。由于工作频率不断的提升，高速运算会消耗大量功率而产生过热的现象，导致***的稳定性及效能严重受到影响，因此降低功率消耗也就变得很重要。

低功率消耗的电路设计不仅可以延长可携式产品的工作时间，也可以避免元件产生热损耗。有别于以往的高速(高效能)的电路设计，低功率的电路设计是期望在满足规格的情况下来减少功率的浪费，而不是一再地提升运算速度。事实上，低功率数字电路设计技术的发展已有一段时日，传统的技术主要用来降低动态功率消耗。近年来由于制造工艺的进步，漏电流导致的功率消耗已经不容忽视，各种降低漏电流的技术也因此如雨后春笋般出现。

电源开关闸(Power Gating Cell；PGC)是目前较常被用来防止漏电流的技术之一。电源开关闸可用晶体管作为电流的开关，当此晶体管不导通时，元件并不会产生功率消耗。一般来说，在具有电源开关闸的电路中，多个电源开关闸会彼此地串联而成为闸链（Gating Chains），故当闸链中有一个电源开关闸故障时，会连带地影响其后阶的电源开关闸的操作。此外，目前运用电源开关闸的电子电路并未有可针对电源开关闸本身进行测试的功能，故倘若电源开关闸发生了故障，并无法知道这样的情况，且会使电子电路操作在非预期的供电情况下。

发明内容

本发明提供一种电源开关闸测试电路，用以测试多条个包含多个电源开关闸(Power Gating Cell；PGC)的闸链，以即时地判断是否所有的电源开关闸皆为正常。

本发明提出一种电源开关闸测试电路，用于测试多条闸链，每一条闸链包括多个串接的电源开关闸。电源开关闸测试电路包括信号产生电路以及检测电路。信号产生电路耦接于上述的闸链的输入端，用以产生并输出测试信号至上述的闸链。检测电路耦接于上述的闸链的输出端，用以依据上述的闸链的输出，产生测试结果。

在本发明的一实施例中，上述每一电源开关闸包括第一反相器、第二反相器以及P型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管。PMOS晶体管的栅极耦接于第一反相器的输出端及第二反相器的输入端，PMOS晶体管的源极耦接于电压源。其中在同一条闸链上所有的第一反相器及所有的第二反相器以串联的方式连接。

本发明的一实施例中，上述的电源开关闸测试电路更包括反相器。反相器的输入端耦接于信号产生电路，反相器的输出端耦接于检测电路。检测电路包括多个或非门以及一个与(AND)处理电路。每一或非门的第一输入端耦接于反相器的输出端，每一或非门的第二输入端耦接于上述闸链中一对应的闸链的输出端。上述的与处理电路包括多个耦接于上述或非门的输出端的输入端，而与处理电路用以对上述或非门的输出进行与运算(AND operation)，以产生并输出上述的测试结果。

本发明的一实施例中，上述的检测电路包括加法器及比较器。加法器用以对上述的闸链的输出进行加法运算，以输出累计值。比较器用以比较累计值与一预设值，以依据比较的结果产生并输出上述的测试结果。

本发明提出一种芯片，包括多条闸链以及电源开关闸测试电路。上述的每一条闸链包括多个串接的电源开关闸。上述的电源开关闸测试电路包括信号产生电路以及检测电路。信号产生电路耦接于上述的闸链的输入端，用以产生并输出测试信号至上述的闸链。检测电路耦接于上述的闸链的输出端，用以依据上述的闸链的输出，产生测试结果。

本发明提出一种电源开关闸测试方法，用于测试多条闸链，上述的每一条闸链包括多个串接的电源开关闸。电源开关闸测试方法包括：产生并输出测试信号至上述闸链的输入端；以及依据上述闸链的输出端的输出，产生测试结果。

本发明的一实施例中，依据上述闸链的输出端的输出，产生上述测试结果的步骤包括：对上述测试信号产生反相信号；对上述闸链中的多个闸链产生多个或非信号，其中上述的或非信号中的任一个或非信号是根据上述反相信号与上述闸链其中相应的一个闸链的输出端所产生；以及对上述或非信号进行与运算，以产生并输出上述测试结果。

本发明的一实施例中，依据上述闸链的输出端的输出，产生上述测试结果的步骤包括：对上述闸链的输出进行加法运算，以输出累计值；以及比较上述累计值与预设值，以依据比较的结果产生并输出上述测试结果。

基于上述，本发明的电源开关闸测试电路会根据多条闸链的输出，判断上述闸链的电源开关闸是否正常，以提供使用者即时的信息。

本发明实施例的电源开关闸测试电路会根据多条闸链的输出，判断上述闸链的电源开关闸是否皆为正常，以提供使用者即时的信息。因此，当芯片制作完成后，其可通过所述的电源开关闸测试电路来进行测试并藉以依据测试结果来分类芯片。此外，测试结果亦可提供给电子装置的其他电路，而与不同的功能结合，以使电子装置的操控更具弹性。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为本发明一实施例中一个电源开关闸的电路图。

图2为本发明一实施例芯片及其电源开关闸测试电路的功能方块图。

图3为本发明一实施例芯片及其电源开关闸测试电路的功能方块图。

图4为本发明一实施例芯片及其电源开关闸测试电路的功能方块图。

图5为本发明一实施例电源开关闸测试方法的步骤流程图。

图6为本发明另一实施例电源开关闸测试方法的步骤流程图。

图7为本发明再一实施例电源开关闸测试方法的步骤流程图。

附图标号：

100：电源开关闸

110：第一反相器

120：第二反相器

130：PMOS晶体管

200、300、400：芯片

210、310、410：电源开关闸测试电路

220：闸链

230：信号产生电路

240、340、440：检测电路

350：反相器

332：或非门

334：与处理电路

432：加法器

434：比较器

CN：累计值

D：漏极

EN：输入信号

EN’：输出信号

ENX：输出信号

G：栅极

S：源极

S_T：测试信号

VDDC：负载端

VDDP：电压源

S500~S510、S600~S630、S700~S720：步骤

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

请参考图1，图1为本发明一实施例中一个电源开关闸(Power Gating Cell；PGC)100的电路图。电源开关闸100包括第一反相器110、第二反相器120以及P型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管130。PMOS晶体管130的栅极G耦接于第一反相器110的输出端及第二反相器120的输入端，PMOS晶体管130的源极S耦接于电压源VDDP，PMOS晶体管130的漏极D耦接于负载端VDDC。当输入信号EN为高电位时，第一反相器110的输出信号EN’会为低电位，而使得PMOS晶体管130导通，进而使得电压源VDDP可供电至负载端VDDC，而此时输出信号ENX为高电位。相对地，当输入信号EN为低电位时，第一反相器110所输出的信号EN’会为高电位，而使得PMOS晶体管130不导通，进而使得电压源VDDP与负载端VDDC之间的电性连接被切断，亦即电压源VDDP无法供电至负载端VDDC，而此时输出信号ENX为低电位。

请参考图2，图2为本发明一实施例芯片200及其电源开关闸测试电路210的功能方块图。芯片200包括电源开关闸测试电路210以及多条闸链220。电源开关闸测试电路210包括信号产生电路230以及检测电路240。每一条闸链220包括多个串接的电源开关闸110。信号产生电路230耦接于上述的闸链220的输入端，用以产生并输出测试信号S_T至上述的闸链220。检测电路240耦接于上述的闸链220的输出端，用以依据上述的闸链220的输出，产生测试结果PWR。测试结果PWR可被用以判断上述闸链220的所有电源开关闸100是否正常。举例来说，倘若测试结果PWR为高电位，则表示所有电源开关闸100皆正常；反之，倘若测试结果PWR为低电位，则表示至少有一个电源开关闸100故障。故此，电源开关闸测试电路200可依据测试结果PWR电位的高低，来判断是否所有电源开关闸100皆为正常。在本发明一实施例中，当所有电源开关闸100都正常时，测试结果PWR的电位会与输入信号EN的电位相关。详言之，当所有电源开关闸100都正常时，倘若输入信号EN为高电位，则测试结果PWR亦为高电位；反之，当所有电源开关闸100都正常时，倘若输入信号EN为低电位，则测试结果PWR亦为低电位。

在本发明的一实施例中，图2的每一个电源开关闸100的电路结构可以如图1所示，其中在同一条闸链上所有的第一反相器110及所有的第二反相器120以串联的方式连接。

请参考图3，图3为本发明一实施例芯片300及其电源开关闸测试电路310的功能方块图。芯片300包括电源开关闸测试电路310以及多条闸链220。电源开关闸测试电路310包括信号产生电路230、检测电路340与反相器350。其中，反相器350的输入端耦接于信号产生电路230，反相器350的输出端耦接于检测电路340。每一条闸链220包括多个电源开关闸110。信号产生电路230耦接于上述的闸链220的输入端，用以产生并输出测试信号S_T至上述的闸链220以及反相器350。检测电路340耦接于上述的闸链220的输出端以及反相器350的输出端，用以依据上述的闸链220的输出与反相器350的输出，产生测试结果PWR。检测电路340包括多个或非门332以及一个与(AND)处理电路334。每一或非门332的第一输入端耦接于反相器350的输出端，每一或非门332的第二输入端耦接于上述闸链220中一对应的闸链的输出端。上述的与处理电路334的多个输入端耦接于上述或非门332的输出端，而与处理电路334用以对上述或非门332的输出进行与运算(AND operation)，以输出上述的测试结果PWR。电源开关闸测试电路300可依据测试结果PWR电位的高低，来判断是否所有电源开关闸100皆为正常。举例来说，倘若测试结果PWR为高电位，则表示所有电源开关闸100皆正常；反之，倘若测试结果PWR为低电位，则表示至少有一个电源开关闸100故障。

更进一步地说，在本实施例中，惟有在全部的电源开关闸100皆为正常时，与处理电路334才会输出高电位的测试结果PWR。即便仅有一个电源开关闸100故障，与处理电路334仍会输出低电位的测试结果PWR。

请参考图4，图4为本发明一实施例芯片400及其电源开关闸测试电路410的功能方块图。芯片400包括电源开关闸测试电路410以及多条闸链220。电源开关闸测试电路410包括信号产生电路230及检测电路440。检测电路440耦接于上述的闸链220的输出端，用以依据上述的闸链410的输出，产生测试结果PWR。检测电路440包括加法器432及比较器434。加法器432用以对上述的闸链220的输出进行加法运算，以输出累计值CN。其中，累计值CN用以表示共有几条闸链220其电源开关闸100都是正常的。此外，比较器434用以判断上述的累计值CN是否等于一预设值，以输出上述的测试结果PWR。一般说来，上述的预设值可小于或等于闸链220的总数。在预设值等于闸链220总数的情况下，倘若比较器434判断出累计值CN等于上述预设值时，则表示所有电源开关闸100皆为正常。反之，当比较器434判断出累计值CN不等于上述预设值时，则表示并非所有电源开关闸100都是正常的，亦即表示至少有一个电源开关闸100是故障的。

在本发明一实施例中，上述的测试结果PWR可用以供其他电路(例如：电力控制电路、处理器…等)与其他功能整合。例如，当使用者开机时，电力控制电路会依据测试结果PWR先判断是否所有的电源开关闸皆为正常的状态，并且电力控制电路可视情况及设计需求而设定上述预设值，并依据比较具有正常的电源开关闸100的闸链个数与所设定的预设值而决定是否正式地启动装置的其他电子元件，以完成开机。举例来说，当上述预设值等于闸链220的总数时，电力控制电路可在判断电源开关闸皆为正常的情况下才正式地启动装置的其他电子元件。另一方面，当上述预设值为闸链总数的一半时，电力控制电路可在判断半数的电源开关闸为正常的情况下即正式地启动装置的其他电子元件，本发明不以此为限。

反之，倘若电力控制电路在使用者开机时依据测试结果PWR判断出具有正常的电源开关闸的闸链个数小于上述预设值时(亦即累计值CN小于预设值)，则中断开机过程，并发信息(如：哔声、画面…等)以通知使用者。

更进一步地说，在本实施例中，除了可利用将累计值CN与上述预设值进行比较以输出高电位或低电位的测试结果PWR。本实施例的电源开关闸测试电路400亦可直接输出累计值CN，使得使用者可得知有多少闸链的电源开关闸为正常的。举例来说，假设闸链总数为4条，而累计值CN输出为3，则可得知其中有3条闸链的电源开关闸为正常，且有1条闸链的电源开关闸为故障。此外，所输出的累计值可为正常的闸链数目，且亦可为故障的闸链数目，同样以上述的例子为例，当闸链总数为4条，且有3条闸链的电源开关闸为正常时，所输出的累计值CN可为3或1。虽然上述例子中以累计值CN输出为3为例，但此为设计者的设计选择，本发明不以此为限。

图5至图7更进一步绘示了不同实施方式的电源开关闸测试方法。所述的电源开关闸测试方法皆是用于测试多条闸链，而每一条闸链包括多个串接的电源开关闸。

首先，请同时参考图2和图5，图5为本发明一实施例电源开关闸测试方法的步骤流程图。信号产生电路230可产生并输出测试信号S_T至闸链220的输入端（步骤S500）。接着，检测电路240可进一步地依据闸链220的输出端的输出，产生测试结果PWR（步骤S510）。

详细而言，步骤S510可依据检测电路240的不同而包括不同的步骤流程，如图6所示，图6为本发明另一实施例电源开关闸测试方法的步骤流程图。请同时参考图3与图6，在产生并输出测试信号P_T至闸链220(步骤S600)后，电源开关闸测试电路410通过反相器350对测试信号产生反相信号(步骤S610)。接着，检测电路340中的或非门332将对闸链220中的多个闸链产生多个或非信号(步骤S620)，其中上述或非信号中的任一个或非信号是根据反相信号与闸链210其中对应的一个闸链的输出端所产生。在步骤S620之后，与处理电路334对各个或非门332所输出的或非信号进行与运算，已产生并输出测试结果PWR(步骤S630)。

在此值得注意的是，所述的步骤S600与步骤S610可为实质上同时进行或是依序进行，本实施例的流程顺序仅为一范例，本发明不以此为限。此外，为方便本实施例的测试方法的说明，故以图2的电路架构来搭配说明，但任何能实现本实施例的步骤功能的架构皆不脱出本发明实施例的范围。

另一方面，请同时参考图4与图7，图7为本发明再一实施例电源开关闸测试方法的步骤流程图。在本实施例中，在产生并输出测试信号P_T至闸链220(步骤S700)后，检测电路440中的加法器432对各个闸链220的输出进行加法运算，以输出累计值CN(步骤S710)。接着，比较器434比较累计值CN与预设值，以依据比较的结果产生并输出测试结果PWR(步骤S720)。类似于前述实施例，在此搭配图4的电路架构来进行说明仅为能更清楚地描述本实施例，但任何能实现本实施例的步骤功能的架构皆不脱出本发明实施例的范围。

综上所述，本发明的电源开关闸测试电路会根据多条闸链的输出，判断上述闸链的电源开关闸是否皆为正常，以提供使用者即时的信息。因此，当芯片制作完成后，其可通过所述的电源开关闸测试电路来进行测试并藉以依据测试结果来分类芯片。此外，测试结果亦可提供给电子装置的其他电路，而与不同的功能结合，以使电子装置的操控更具弹性。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求范围所界定者为准。

Claims

1.一种电源开关闸测试电路，其特征在于，用于测试多条闸链，每一条闸链包括多个串接的电源开关闸，所述电源开关闸测试电路包括：

一信号产生电路，耦接于所述闸链的输入端，用以产生并输出一测试信号至所述闸链；以及

一检测电路，耦接于所述闸链的输出端，用以依据所述闸链的输出，产生一测试结果。

2.如权利要求1所述的电源开关闸测试电路，其特征在于，更包括：

一反相器，其输入端耦接于所述信号产生电路，其输出端耦接于所述检测电路；

其中所述检测电路包括：多个或非门，每一所述或非门的第一输入端耦接于所述反相器的输出端，每一所述或非门的第二输入端耦接于所述闸链中一对应的闸链的输出端；以及

一与处理电路，包括多个耦接于所述或非门的输出端的输入端，用以对所述或非门的输出进行与运算，以输出所述测试结果。

3.如权利要求1所述的电源开关闸测试电路，其特征在于，所述检测电路包括：

一加法器，用以对所述闸链的输出进行加法运算，以输出一累计值；以及

一比较器，比较所述累计值与一预设值，以依据比较的结果输出所述测试结果。

4.一种芯片，其特征在于，所述芯片包括：

多条闸链，每一条闸链包括多个串接的电源开关闸；以及

一电源开关闸测试电路，包括：

5.如权利要求4所述的芯片，其特征在于，更包括：

6.如权利要求4所述的芯片，其特征在于，所述检测电路包括：

7.一种电源开关闸测试方法，用于测试多条闸链，其特征在于，每一条闸链包括多个串接的电源开关闸，所述测试方法包括：

产生并输出一测试信号至所述闸链的输入端；以及

依据所述闸链的输出端的输出，产生一测试结果。

8.如权利要求7所述的电源开关闸测试方法，其特征在于，依据所述闸链的输出端的输出，产生所述测试结果的步骤包括：

对所述测试信号产生一反相信号；

对所述闸链中的多个闸链产生多个或非信号，其中所述多个或非信号中的任一个或非信号是根据所述反相信号与所述闸链其中相应的一闸链的输出端所产生；以及

对所述多个或非信号进行与运算，以产生并输出所述测试结果。

9.如权利要求7所述的电源开关闸测试方法，其特征在于，依据所述闸链的输出端的输出，产生所述测试结果的步骤包括：

对所述闸链的输出进行加法运算，以输出一累计值；以及

比较所述累计值与一预设值，以依据比较的结果产生并输出所述测试结果。