(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
指紋検知システムにおいて使用するラッチアップ条件から回復するためのパワー管理装置において、
指紋センサー回路への接続体、
前記指紋センサー回路によって引出される電流を検知する検知装置、
前記検知装置へ結合されており且つ前記指紋センサー回路の通常動作期間中にハートビートを発生するモニタ、
を有しており、前記指紋センサー回路によって引出される電流における変化が前記指紋センサー回路内におけるラッチアップ条件の存在を表わす場合に、前記モニタが前記ハートビートの発生を停止することを特徴とするパワー管理装置。
【請求項２】
請求項１において、前記検知装置が電源と前記指紋センサー回路との間に直列に接続されている抵抗を有しており、前記モニタが前記抵抗を横断しての電圧降下における変化を検知して前記指紋センサー回路内におけるラッチアップ条件の存在を検知することを特徴とするパワー管理装置。
【請求項３】
請求項２において、前記モニタが、前記指紋センサー回路によって引出される電流を供給する電源に関して発生する誤った電流スパイクに応答してラッチアップ条件を表わすことがないことを特徴とするパワー管理装置。
【請求項４】
請求項２において、前記モニタが、前記抵抗の一方の端子へ接続している第一入力と前記抵抗の第二端子へ接続している第二入力とを具備している動的差動比較器を有していることを特徴とするパワー管理装置。
【請求項５】
請求項１において、更に、
前記モニタへ結合されており且つ前記ハートビートが前記モニタによって発生されている場合には第一論理状態を有しており且つ前記ハートビートが前記モニタによって発生されなくなってから所定時間経過後には第二論理状態を有している出力信号を発生する変換ユニット、
を有していることを特徴とするパワー管理装置。
【請求項６】
請求項５において、前記変換ユニットが、前記ハートビートを整流するダイオードと、前記整流したハートビートから出力信号を発生するローパスフィルタとを有していることを特徴とするパワー管理装置。
【請求項７】
請求項５において、前記変換ユニットが、前記ハートビートが停止した後にインタラプトをトリガし、前記インタラプトがトリガされると前記指紋センサー回路から電力を遮断させることを特徴とするパワー管理装置。
【請求項８】
請求項１において、更に、
電源と前記指紋センサー回路との間に直列接続されているパワー制御スイッチ、
を有しており、前記パワー制御スイッチはパワー管理レジスタ内のパワー制御ビット状態によって制御されることを特徴とするパワー管理装置。
【請求項９】
指紋検知システムにおいて、
指紋検知回路、
抵抗、
前記指紋検知回路内のラッチアップ条件から回復するためのパワー管理ユニット、
を有しており、前記パワー管理ユニットが、
前記指紋検知回路への接続体、
前記指紋検知回路によって引出される電流を検知する検知装置、
前記検知装置へ結合されており且つ前記指紋検知回路の通常動作期間中ハートビートを発生するモニタ、
を有しており、前記モニタは、前記指紋検知回路によって引出される電流における変化が前記指紋検知回路内のラッチアップ条件の存在を表わす場合に前記ハートビートを発生することを停止することを特徴とする指紋検知システム。
【請求項１０】
請求項９において、前記検知装置が、電源と前記指紋検知回路との間に直列接続されている抵抗を有しており、前記モニタが、前記抵抗を横断しての電圧降下における変化を検知して前記指紋検知回路内のラッチアップ条件の存在を検知することを特徴とする指紋検知システム。
【請求項１１】
請求項１０において、前記モニタが、前記指紋検知回路によって引出される電流を供給する電源に関して発生する誤った電流スパイクに応答してラッチアップ条件を表わすことがないことを特徴とする指紋検知システム。
【請求項１２】
請求項１０において、前記モニタが、前記抵抗の一方の端子へ接続している第一入力と前記抵抗の第二端子へ接続している第二入力とを具備している差動動的比較器を有していることを特徴とする指紋検知システム。
【請求項１３】
請求項９において、更に、
前記モニタへ結合されており且つ前記ハートビートが前記モニタによって発生されている場合には第一論理状態を有しており且つ前記ハートビートが前記モニタによって発生されなくなってから所定時間経過後には第二論理状態を有している出力信号を発生する変換ユニット、
を有していることを特徴とする指紋検知システム。
【請求項１４】
請求項１３において、前記変換ユニットが、前記ハートビートを整流するダイオードと、前記整流したハートビートから前記出力信号を発生するローパスフィルタとを有していることを特徴とする指紋検知システム。
【請求項１５】
請求項１３において、前記変換ユニットが、前記ハートビートが停止した後にインタラプトをトリガし、前記インタラプトがトリガされると前記指紋検知回路からパワーを切断させることを特徴とする指紋検知システム。
【請求項１６】
請求項９において、更に、
電源と前記指紋検知回路との間に直列接続されているパワー制御スイッチ、
を有しており、前記パワー制御スイッチはパワー管理レジスタ内のパワー制御ビットの状態によって制御されることを特徴とする指紋検知システム。
【請求項１７】
指紋検知システムにおいて使用するためのラッチアップ条件から回復するパワー管理方法において、
前記指紋検知回路へ接続している検知装置における指紋検知回路によって引出される電流を検知し、
前記検知装置をモニタし、
前記指紋検知回路の通常動作期間中ハートビートを発生し、且つ
前記指紋検知回路によって引出される電流における変化が前記指紋検知回路内のラッチアップ条件の存在を表わす場合に前記ハートビートを停止させる、
ことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７において、前記指紋検知回路へ接続している検知装置における指紋検知回路によって引出される電流を検知する場合に、
電源と前記指紋検知回路との間に直列接続されている抵抗を横断しての電圧降下における変化を検知して前記指紋検知回路内のラッチアップ条件の存在を検知する、
ことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１７において、前記検知装置をモニタし、前記指紋検知回路の通常動作期間中ハートビートを発生し、且つ前記指紋検知回路によって引出される電流における変化が前記指紋検知回路内のラッチアップ条件の存在を表わす場合に前記ハートビートを停止させる場合に、
前記抵抗の一方の端子へ接続した第一入力と前記抵抗の第二入力端へ接続している第二入力とを具備している動的差動比較器を使用する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１６において、更に
前記ハートビートが前記モニタによって発生されている場合には第一論理状態を有しており且つ前記ハートビートが前記モニタによって発生されなくなってから所定時間経過後には第二論理状態を有している出力信号を発生する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項２０において、前記ハートビートが前記モニタによって発生されている場合には第一論理状態を有しており且つ前記ハートビートが前記モニタによって発生されなくなってから所定時間経過後には第二論理状態を有している出力信号を発生する場合に、
前記ハートビートを整流し且つ前記整流したハートビートをローパスフィルタによってフィルタして前記出力信号を発生する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２０において、更に、
前記ハートビートが停止した後にインタラプトをトリガし、前記インタラプトがトリガされると前記指紋検知回路から電力を切断させる、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大略、集積回路用のパワー管理に関するものであって、更に詳細には、指紋センサー装置用の静電放電ラッチアップイベント回復の場合のパワー管理に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路に通常使用される静電放電技術は、しばしば、指紋センサー装置に対して完全に適切なものであるか又は満足のいくものではない。このようなセンサー装置は、必要性から、センサー回路に近接接触することが必要なものであるので、ラッチアップ、回路損傷及びその他の問題を防止するための静電放電（ＥＳＤ）保護が異なる態様で実現されねばならない。
【０００３】
指紋センサー装置に対するパワー即ち電力管理の主要な要件は、静電放電イベントによってトリガされたラッチアップ条件に続いて指紋センサー回路の動作を回復させる能力である。然しながら、指紋センサー装置において発生し且つパワー管理ユニット内部を伝播する同一の静電放電イベントはパワー管理ユニットの機能性に影響を与えるものであってはならない。
【０００４】
指紋センサー装置は、公称５Ｖ供給電圧で動作することが必要とされる場合があるが、３．３Ｖ供給電圧におけるオプションとしての動作も所望される場合がある。３．３Ｖを受取り且つ５Ｖ電源電圧レベルを発生するチャージポンプによるか又は両方の電圧レベルを発生するために５Ｖから稼動するパワーレギュレータ即ち電力調整器によって二重電源電圧能力が達成されるか否かに拘わらず、パワー管理ユニットは、チャージポンプ又は、存在する場合には、パワーレギュレータのパワーを制御し、且つ指紋センサー装置の電源を任意にシャットダウンすべきである。
【０００５】
従って、指紋センサー装置へのパワー即ち電力を制御することが可能であり且つ静電放電イベントから回復させることを可能とする指紋センサー装置用のパワー管理システムに対する必要性が存在している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の点に鑑みなされたものであって、上述した如き従来技術の欠点を解消し、集積回路用の改良したパワー管理技術を提供することを目的とする。本発明の別の目的とするところは、指紋センサー装置用の静電放電ラッチアップイベントから回復することを可能とするパワー管理技術を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、指紋検知システムにおいて使用するためのパワー管理ユニット（装置）が提供され、それは、指紋センサー回路によって引出される電流をモニタし、且つ通常動作期間中に、「心拍」信号を発生する。ラッチアップイベントが発生すると、指紋センサー回路によって引出される電流が増加し、心拍信号が終了し且つその後にインタラプトがトリガされてラッチアップ回復ルーチンが開始される。指紋センサー回路へのパワー即ち電力がスイッチオフされ、次いで、パワー管理レジスタ内における制御ビットに対して適宜の値を書込むことによって該インタラプトがクリアされる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に説明する図１乃至４及び本明細書において本発明の原理を説明するために使用する種々の実施例は単に例示的なものであって、本発明の技術的範囲を制限するために解釈されるべきものではない。当業者が理解するように、本発明の原理は任意の適宜の装置において実施することが可能なものである。
【０００９】
図１は本発明の１実施例に基づく指紋センサー装置用のパワー管理システムを示している。パワー管理ユニット１００、エラーチェック及び補正（ＥＣＣ）装置、が内部パワースイッチ１０１を介して電源ＨＶからのパワー即ち電力の流れを制御する。電源ＨＶは５Ｖまたは３．３Ｖのいずれかの電源とすることが可能である。電源ＨＶへ接続された場合に、パワーはパワー管理ユニット１００内のノードＰ２及びＰ３の間に接続されている外部検知抵抗Ｒを介して指紋センサー装置１０２へ流れる。
【００１０】
ラッチアップイベントの場合に、指紋センサー装置１０２は検知抵抗Ｒを介して流れる電流において実施すべき且つ永久的（パワーが印加されている限り）な増加を経験する。「電気的心拍曲線」心拍ユニットＥＣＧがノードＰ２及びＰ３の間において付随的に発生する電圧降下の増加を検知する。Ｒ＋，Ｒ−，ＩＮ＋入力の全てをノードＰ２へ接続しており且つＩＮ−入力をノードＰ３へ接続して動的差動比較器によって構成されており、心拍ユニットＥＣＧは指紋センサー装置にパワーが供給されている場合に心拍ユニットＥＣＧはシステムクロック（「ｈｅａｒｔｂｅａｔ」、即ち心拍）と同期する方形波を出力し且つ通常動作に関連する公称電流のみを引出す。この心拍信号（尚、本明細書における「心拍信号」とは、ネットワーク上でコンピュータやネットワーク機器が自身が正常に稼動していることを外部に知らせるために送る「ハートビート（ｈｅａｒｔｂｅａｔ）」と呼ばれる信号と同義である）はダイオードＤによって整流され且つローパスフィルタＬＰＦを介してフィルタされて通常動作期間中にノードＰ４において論理高即ち１信号を供給する。
【００１１】
ラッチアップイベントが発生すると、心拍ユニットＥＣＧの出力は「脈動」を停止し、究極的に、論理低即ち０出力を供給する。ＥＣＧ出力の整流及びフィルタ処理の後に、ノードＰ４は、次第に接地電圧へ向かって放電し、インタラプトイネーブルビットＸがオン（論理１）及びパワースイッチビットＹもオンであると仮定する場合に、論理ゲート１０３におけるインタラプト信号ＩＮＴ出力を活性化させる。このインタラプト信号は指紋センサー装置１０２及び／又は指紋センサー装置１０２の動作を制御するプロセッサ又は制御器へパスされ、リセット又はラッチアップ回復ルーチンを開始させる。
【００１２】
ノードＰ４を接地させることは、更に、指紋センサー装置１０２用のバスインターフェース１０４をして指紋センサー装置へ結合しているデータバス１０５を接地させる。ノードＰ４における信号は、又、オプションとして、インタラプト信号ＩＮＴを介して指紋センサー装置１０２及び／又は任意の関連するプロセッサ又は制御器に対するＥＣＣリセット入力を直接的に駆動すべく経路付けさせ、ラッチアップ回復ルーチンを開始させることも可能である。
【００１３】
図２及び３は、各々、本発明の１実施例に基づく指紋センサー装置用のパワー管理システム、特に、図１に示したパワー管理ユニット１００の動作を示した一連の関連するプロットである。図２において、一番上のグラフは検知抵抗Ｒを介しての電流を示している。３００ナノ秒（ｎｓ）において、誘起されたスパイクが示されており、且つ６００ｎｓにおいて、ラッチアップイベントがシミュレーションされており、この例においては、検知抵抗Ｒを介しての電流を１２０ミリアンペア（ｍＡ）の高い直流（ＤＣ）値へ増加させている。誘起されたスパイクは誤ったインタラプトを発生することがないことにより、モニタユニットが電源（即ち、抵抗Ｒを介しての電流）におけるランダムな擾乱によってモニタユニットが影響されることがないことを示しており、一方実際のラッチアップイベントが発生する場合には、それはインタラプトをトリガする。真中のグラフはノードＰ１における心拍ユニットＥＣＧの対応する出力及びノードＰ４における信号を示している。ラッチアップイベントが発生するや否やノードＰ１における動作は停止する。約４００ｎｓの後に、ノードＰ４（それはラッチアップイベントから回復するために使用される信号である）がゼロへ移行する。最も下側のグラフは対応する電源電圧信号を示している。
【００１４】
図３はラッチアップ及び回復の完全なシーケンスを示している。最も上側のグラフは検知抵抗Ｒを介しての電流を示しており、ラッチアップイベントは約６００ｎｓにおいて発生しておりそのピーク電流は８０ｍＡである。最も下側のグラフはノードＰ４における対応する信号を示しており、一方真中のグラフは検知抵抗Ｒを横断しての電圧（ノードＰ２及びＰ３において）及びパワースイッチ１０１を開くためのコマンドであるパワー制御ビットＹを示している。スイッチ１０１が開いている場合には、ノードＰ２及びＰ３は次第に放電し、ノードＰ４に対して論理状態１への誤った遷移を発生するが、インタラプト信号ＩＮＴは既に活性化されているので、動作に影響を与えることはない。
【００１５】
再度図１を参照すると、好適実施例においては、インタラプト信号ＩＮＴによってトリガされるラッチアップ回復ルーチンは、ＥＣＣユニット内におけるリードオンリメモリ（ＲＯＭ）内にプログラムされている以下のイベントシーケンスを包含している。即ち、（１）パワー管理ユニット１００内のパワースイッチ制御ビットＹによって指紋センサーパワースイッチ１０１がターンオフされ、（２）指紋センサーデータ線がバスインターフェース１０４によって自動的に接地され、（３）適宜の遅延の後に、スタートアップシーケンスが開始される。
【００１６】
この例示的実施例におけるスタートアップシーケンスは、ブートプログラムによって制御され、且つパワー制御ビットＹに対するゼロ論理状態を包含しており、パワー制御スイッチ１０１を一時的に開いたままとさせ、インタラプト信号ＩＮＴがイネーブルインタラプト制御ビットＸを介してディスエーブルされる。ノードＰ２及びＰ３へパワーが供給されていない間に、心拍ユニットＥＣＧは心拍を発生することはないので、これらの状態が必要である。パワー制御ビットＹを介して、パワースイッチ１０１が閉じられ、且つ、適宜の遅延の後に、インタラプト信号ＩＮＴはインタラプトイネーブル制御ビットＸに論理１を書込むことによってイネーブルされる。
【００１７】
図４は本発明の１実施例に基づく指紋センサー装置用のパワー管理システム内のインタラプト信号の制御をより詳細に示している。論理ゲート１０３がノードＰ４の反転された状態及びパワー管理レジスタ内のパワースイッチイネーブルビットＹに対応するｐｗｒ ｓｗｉｔｃｈ ｅｎ信号を受取る。論理ゲート１１０は論理ゲート１０３から出力されるｒａｗ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ信号及び第一フリップフロップ１１２の出力からのｅａｒｌｙ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ信号を受取る。論理ゲート１１１は論理ゲート１１０によって出力されるｓｅｔ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ信号及びパワー管理レジスタ内のインタラプトイネーブルビットＸに対応するｉｎｔｅｒｒｕｐｔ ｅｎａｂｌｅ信号を受取る。論理ゲート１１３もｉｎｔｅｒｒｕｐｔ ｅｎａｂｌｅ信号及びノードＰ４が接地へ放電したか否かを反映するエッジトリガ型フリップフロップ１１２の出力を受取る（前述した如く、誤った論理１へ遷移する前に）。エッジトリガ型フリップフロップ１１４はパワー管理インタラプト信号ｐｗｒ ｍｇｍｔ ｉｎｔを発生する。
【００１８】
パワーアップにおいて、本システムはリセットし、パワー管理レジスタのＸ及びＹ制御ビットへゼロを書込むことによってｐｗｒ ｍｇｍｔ ｉｎｔ信号をクリアする。論理１を制御ビットＹ内へ書込み且つその後に論理１を制御ビットＸ内に書込むことによってインタラプトをイネーブルさせることによってパワースイッチ１０１がターンオンされると、本回路は指紋センサー装置におけるラッチアップイベントによって発生されるノードＰ４の高から低への変化を検知する準備がなされる。次のＳＹＳＴＥＭ ＣＬＯＣＫサイクルにおいて、この遷移がｐｗｒ ｍｇｍｔ ｉｎｔ内にラッチされる。インタラプトに応答するルーチンは、データバス線を接地させた後に、制御ビットＹ内へゼロを書込むことによってパワースイッチ１０１をターンオフさせ、且つ究極的に、制御ビットＸ内にゼロを書込むことによってインタラプトをクリアする。
【００１９】
以上、本発明の具体的実施の態様について詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ制限されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱することなしに種々の変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の１実施例に基づく指紋センサー装置用のパワー管理システムを示した概略図。
【図２】  本発明の１実施例に基づく指紋センサー装置用のパワー管理システムの動作を示した一連のグラフ図。
【図３】  本発明の１実施例に基づく指紋センサー装置用のパワー管理システムの動作を示した一連のグラフ図。
【図４】  本発明の１実施例に基づく指紋センサー装置用のパワー管理システム内のインタラプト信号の制御をより詳細に示した概略図。
【符号の説明】
１００  パワー管理ユニット
１０１  内部パワースイッチ
１０２  指紋センサー装置
１０３  論理ゲート
１０４  バスインターフェース
１０５  データバス
【図１】
0004469127.tif 000002
【図２】
0004469127.tif 000003
【図３】
0004469127.tif 000004
【図４】
0004469127.tif 000005