[發明專利]電平轉換電路

無效

• 申請號: 201110342810.1
• 申請日: 2011-10-25
• 公開（公告）號: CN102457265A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: 金成烈;柳童烈;李秉燦
• 申請（專利權）人: AD技術有限公司
• 主分類號: H03K19/0185
• 分類號: H03K19/0185
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 余朦;王艷春

技術領域

本發明涉及一種用于將信號幅值從低電壓轉換至高電壓的電平轉換電路，更具體地，涉及一種電平轉換電路，在這種電平轉換電路中，在轉換電路和柵極驅動器中使用低壓元件替代高壓元件，使得即使當工作電壓的幅值較低時也能執行快速切換操作，從而容易地構造電路并改善電路的驅動能力。

背景技術

通常，對系統的元件使用不同的電壓以減少系統的功耗。因此，需要電平轉換器來在不同電壓之間精確地傳輸信號。

圖1是傳統電平轉換器的電路圖。

參見圖1，傳統電平轉換器1包括輸入電路2、轉換電路3以及電壓生成電路4。

轉換電路3包括低壓NMOS晶體管Tr15和Tr16、高壓NMOS晶體管Tr13和Tr14、以及高壓PMOS晶體管Tr11和Tr12。電壓生成電路4所生成的偏置電壓VB1被施加到高壓NMOS晶體管Tr13和Tr14的柵極。

在圖1所示的電平轉換器中，在相同的轉換電路配置中改善了偏置電壓的性能。

也就是說，第二驅動電壓VD2沒有對所生成的偏置電壓VB1造成影響，從而轉換電路的工作速度沒有降低。

由于第二驅動電壓VD2對改善的偏置電壓VB1沒有影響，故第一節點N1和第二節點N2處的電壓在轉換電路中保持恒定。因此，第二驅動電壓VD2的變化對低壓NMOS晶體管Tr15和Tr16的工作特性沒有影響，從而轉換電路的快速工作得以維持。

在這種情況下，存在低壓NMOS晶體管Tr15和Tr16必須在低工作電壓下使用的局限。根據電平轉換器的特性，第二驅動電壓VD2具有比第一驅動電壓VD1更高的電勢。因此，高壓NMOS晶體管Tr13和Tr14被增加，以使用由第一驅動電壓VD1操作的低壓NMOS晶體管Tr15和Tr16。

低壓NMOS晶體管Tr15和Tr16的漏極電壓是通過從偏置電壓VB1分別減去高壓NMOS晶體管Tr13和Tr14的柵極-源極電壓VGS而獲得的值。

因此，電壓生成電路4生成并提供了適用于低壓NMOS晶體管Tr15和Tr16的正常工作的電壓VB1。在這種情況下，NMOS晶體管Tr13和Tr14的漏極電壓大致變成重復第二驅動電壓VD2和0V(即，GND)的切換電壓。為了這個目的，必須使用高壓NMOS晶體管，以使轉換電路在為高電壓的第二驅動電壓下正常工作。

同樣地，配置適于電路的工作電壓的元件，從而獲得期望的電平轉換信號。

高壓PMOS晶體管Tr11和Tr12的漏極分別連接至高壓NMOS晶體管Tr13和Tr14的漏極。因此，當高壓PMOS晶體管Tr11(Tr12)彼此鎖存連接時，必須使用高壓元件以使輸出信號僅對被輸入信號的轉換起反應。通過這種配置，有可能獲得穩定的邏輯轉換操作。

在傳統電平轉換器中，使用NMOS晶體管Tr15和Tr16來獲得快速的工作特性。然而，必須增加高壓NMOS晶體管作為低壓和高壓隔離元件，從而使用低壓NMOS晶體管Tr15和Tr16。因此，高壓元件的影響依然存在，并且通過低壓NMOS晶體管Tr15和Tr16與高壓NMOS晶體管Tr13和Tr14之間的相互作用來確定輸入側的工作特性。

如傳統電平轉換器的工作中所描述，由于高壓NMOS晶體管Tr13和Tr14的使用，必須使用高壓PMOS晶體管Tr11和Tr12作為執行鎖存器的操作的元件。因此，處于負載側的鎖存器的工作特性受到高壓元件的影響。

電平被轉換的輸出信號大致執行第二驅動電壓VD2與接地電壓GND之間的轉換。然而，用于處理電平被轉換的輸出信號的電路必須被配置為高壓元件。因此，增加了高壓元件的尺寸，并降低了高壓元件的工作速度。

發明內容

因此，本發明致力于解決現有技術中所出現的問題，并且本發明的目的是提供一種電平轉換電路，其能夠通過允許轉換電路和柵極驅動器工作在低電壓下來減少系統的整體工作電壓并實現快速的工作速度。