[发明专利]一种浪涌电流控制模块及其方法

说明书

一种浪涌电流控制模块，用于集成电路芯片中，集成电路芯片中包括多个功能单元以及控制所述功能单元电源通断的M个相应的电源开关，浪涌电流控制模块包括可编程计数器单元、选择器单元和使能信号驱动电路模块；浪涌电流控制方法包括将M个电源开关分成N组，分别与N组使能信号驱动电路相连；选择器单元具有N组输出端，分别输出N组使能信号En给N组所述使能信号驱动电路；可编程计数器单元通过设置计数量，控制选择器单元根据一定的预定时间间隔输出给N组电源开关的通断信号，即将分N组后的M个电源开关采用时间间隔的梯次开启来减小瞬态的浪涌电流。因此，本发明可以提高芯片可靠性和降低芯片制造成本。

技术领域

本发明属于数字电路设计技术领域，涉及一种浪涌电流控制模块及其方法。

背景技术

为了省电以延长使用时间，用于移动设备的集成电路芯片多运用低功耗设计方法。在低功耗芯片设计方法中，关掉闲置模块的供电是实现芯片省电的主要方法之一。

为了实现对模块的关断，通常需要在芯片设计中加电源开关。当芯片中的电路模块工作状态为空闲时，可以用电源开关彻底关掉供电，从而达到省电的目的；当需要重新使用电路模块功能时，再开启该模块的供电。

请参阅图1，图1所示为现有技术中低功耗芯片设计中用到的电源开关的设计电路结构示意图。如图所示，该电路模块包括PMOS晶体管，使能信号EN由芯片内部的电源控制电路给出，控制图1中PMOS管的导通与关断；其中，VDD是芯片外部电源，VDDC是模块电源。通过对使能信号EN的控制，可以实现外部电源VDD与模块电源VDDC之间的接通与关断。

请参阅图2，图2为现有技术中两种电源开关在芯片设计中的使用方式布局示意图。如图所示，电源开关在芯片设计中的使用方式分为：

①、成列插入；

②、集中在模块的周边。

然而，这种方法可以有效地降低芯片的功耗，但是也带来一些负面效应。为了保证对电路模块的充分供电，往往需要大量的电源开关，确保可以提供足够的电流，同时降低导通电阻。而大量的PMOS晶体管同时会带来巨大的电容性负载，从而引发对大电容充电时的巨大的瞬态电流(即浪涌电流)。

本领域技术人员清楚，在开启模块电源的瞬间，会有较大的浪涌电流，浪涌电流(Electrical surge)，也叫突波，顾名思义就是瞬间出现超出电流稳定值的峰值，巨大的瞬态电流对芯片的可靠性是有害的。如果设计不当，大电流可以引起电迁移效应，导致电路的断路或是短路，使芯片功能异常或是完全失效。瞬态电流过大，可以导致芯片的直接烧毁，甚至可以引起火灾，造成其他的设备损失或是人员伤害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种浪涌电流控制电路和控制方法，其采用可编程计数器和选择器来控制浪涌电流的大小，增强芯片的可靠性，减少用于电源网络的布线资源，从而增加芯片寿命，减小芯片成本。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种浪涌电流控制模块，用于集成电路芯片中，所述集成电路芯片中包括多个功能单元以及控制所述功能单元电源通断的M个相应的电源开关，所述浪涌电流控制模块包括可编程计数器单元、选择器单元和使能信号驱动电路模块；所述可编程计数器单元的输入端接入芯片的时钟信号，所述可编程计数器单元的输出端接入所述选择器单元的输入端来控制所述选择器单元的输出；M个电源开关被分成N组，分别与N组所述使能信号驱动电路相连，所述选择器单元具有N组输出端，分别输出N组使能信号En给N组所述使能信号驱动电路，N组所述使能信号驱动电路分别控制各组电源开关的通断；其中，N和M为大于1的正整数，N小于M；

所述可编程计数器单元通过设置计数量，控制所述选择器单元根据一定的预定时间间隔输出给N组电源开关的通断信号，即将分N组后的M个电源开关采用时间间隔的梯次开启来减小瞬态的浪涌电流。