[發明專利]CMOS驅動電路

有效

• 申請號: 200710040244.2
• 申請日: 2007-04-24
• 公開（公告）號: CN101295975A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發明（設計）人: 林慶龍;丁建國
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H03K19/00
• 分類號: H03K19/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明涉及一種開關驅動電路，特別涉及一種CMOS驅動電路。

背景技術

隨著半導體行業的飛速發展，各類功率芯片的應用領域不斷擴大，例如，交流電機的控制、平板顯示器的驅動電路、打印機驅動電路以及聲音功放系統等等，而這些驅動芯片都需要驅動負載。

功率晶體管(MOSFET)具有導通電阻低、負載電流大的優點，因而非常適合用作開關電源(switch-mode?power?supplies，SMPS)的整流組件。功率MOSFET重要特征就是其導通電阻Ron，Ron越大，說明功率MOSFET的輸出功率越大，轉換效率越高。理想狀態下導通電阻Ron為零，功率MOSFET在實際工作中，導通電阻由如下公式表示：

Ron=1μCOXWL(VGS-VT)]]>

其中，μ為載流子的遷移率，C_OX為功率MOSFET的單位面積的柵極電容；為功率MOSFET的寬長比；(V_GS-V_T)為過驅動電壓，其中V_GS為功率MOSFET的柵極上加的調制驅動電壓，V_T為功率MOSFET的閾值電壓。由上式可以看出，越大，(V_GS-V_T)越大，Ron越小。在現有技術中，通常通過增加功率MOSFET的寬長比即通過增加功率MOSFET的面積來提高功率MOSFET的輸出功率。但是，增加面積就增加了集成電路的成本。同時，由上式還可以看出，功率MOSFET的Ron還與過驅動電壓(V_GS-V_T)有關，過驅動電壓(V_GS-V_T)越大，Ron越小，表明功率MOSFET的輸出功率越大，功率MOSFET輸入的調制驅動電壓V_GS通常通過驅動電路實現。

當前，通常采用具有至少一級緩沖級的CMOS驅動電路驅動功率MOSFET。所述CMOS驅動電路的每個緩沖級在電源與地之間有一個PMOS晶體管和一個NMOS晶體管，CMOS結構可以實現在一個控制信號的前提下，PMOS晶體管為開啟態(關閉態)時候，NMOS晶體管為關閉態(開啟態)。當PMOS晶體管為開啟態、NMOS晶體管為關閉態的時候，輸出端與電源短接，輸出高電位；而當PMOS晶體管為關閉態、NMOS晶體管為開啟態的時候，輸出端與地短接，輸出低電位。

專利號為7126388的美國專利公開一種CMOS驅動電路，參照附圖1給出現有技術的CMOS驅動電路100的兩級緩沖級27，該專利公開的CMOS驅動電路由多級緩沖級構成，每個緩中級的PMOS晶體管55的源極與直流電壓輸入端41相連、漏極與NMOS晶體管56漏極相連并且引出作為本級緩沖級的輸出端49；NMOS晶體管56的源極接端口50，端口50一般情況下接地；PMOS晶體管55的柵極與NMOS晶體管56的柵極相連且與上一緩沖級的輸出端相連；首級緩沖級的PMOS晶體管的柵極與NMOS晶體管的柵極輸入由時鐘產生的時序信號，末級緩沖級的輸出端與功率晶體管的柵極相連，每個緩沖級的PMOS晶體管和NMOS晶體管的面積比上一緩沖級的晶體管的面積要大，以獲得較大的驅動電流。

但是采用上述CMOS驅動電路驅動功率晶體管，其輸出的調制驅動電壓為單一電壓，如果這個電壓比較低，功率晶體管的輸出功率就比較小。要增大功率晶體管的輸出功率，需要增大功率晶體管的面積，這就增加了生產成本。在有些多電壓系統中，比如電壓變換電路中，現有技術的CMOS驅動電路未能靈活利用高電壓的驅動能力。

發明內容

本發明解決的問題提供一種CMOS驅動電路，充分利用多電壓系統中電壓變換電路的高電壓作為其中一個直流輸入電壓，通過將兩個直流輸入電壓中較高電壓轉換成調制驅動電壓并通過輸出端輸出，提高了CMOS驅動電路的驅動負載能力。