[發(fā)明專利]電平移動電路以及開關(guān)電源裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110430724.6
• 申請日: 2011-12-20
• 公開（公告）號: CN102571067A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 中島平裕
• 申請（專利權(quán)）人: 三美電機株式會社
• 主分類號: H03K19/0185
• 分類號: H03K19/0185;H02M3/156
• 代理公司: 北京銀龍知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 曾賢偉;曹鑫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在電路方面高耐壓化的電平移動電路，例如涉及適用于驅(qū)動電路的電平移動電路，該驅(qū)動電路對構(gòu)成開關(guān)電源裝置的開關(guān)元件進行接通、關(guān)斷驅(qū)動。

背景技術(shù)

作為變換直流輸入電壓來輸出不同電位的直流電壓的電路，具有開關(guān)穩(wěn)壓器方式的DC-DC變換器。在該DC-DC變換器中存在一種DC-DC變換器，其具備：對電感器(線圈)施加從電池等直流電源供給的直流電壓來流過電流，在線圈中積蓄能量的驅(qū)動用開關(guān)元件；在該驅(qū)動用開關(guān)元件被關(guān)斷的能量釋放期間對線圈的電流進行整流的整流元件；以及對上述驅(qū)動用開關(guān)元件進行接通、關(guān)斷控制的控制電路。

目前，在開關(guān)穩(wěn)壓器方式的DC-DC變換器中，具有作為使電感器中流過電流的驅(qū)動用開關(guān)元件而使用P溝道MOSFET(絕緣柵極型電場效應(yīng)晶體管)的類型和使用N溝道MOSFET的類型。在作為驅(qū)動用開關(guān)元件而使用P溝道MOS晶體管時，P溝道MOS晶體管與同一尺寸的N溝道MOS晶體管相比驅(qū)動力小，因此，當(dāng)增大元件尺寸并與對其進行驅(qū)動的控制電路安裝在同一半導(dǎo)體芯片中進行半導(dǎo)體集成電路化時，存在導(dǎo)致芯片尺寸增大的不良情況。

另一方面，在作為驅(qū)動用開關(guān)元件而使用N溝道MOS晶體管時，當(dāng)使用與P溝道MOS晶體管情況下的柵極驅(qū)動信號相同振幅的信號來進行驅(qū)動時，輸出電壓會降低閾值電壓的量。因此，一般采用在驅(qū)動開關(guān)元件的電路的最后級設(shè)置電平移動電路以及自舉(bootstrap)電路來提高N溝道MOS晶體管的柵極電壓的方法。

圖5表示了現(xiàn)有的電平移動電路的一例。圖5的電平移動電路，將輸入級21的逆變器的電源電壓設(shè)為Vdd1-GND，將設(shè)置在該逆變器的后級的鎖存電路22的電源電壓設(shè)為Vdd2-GND(其中Vdd2＞Vdd1)，設(shè)輸出級23的逆變器的電源電壓為Vdd2-GND，由此，將Vdd1-GND的振幅的信號電平移動到Vdd2-GND的振幅的信號然后進行輸出。在驅(qū)動DC-DC變換器的開關(guān)元件的電路中使用的電平移動電路中，輸出級23的逆變器的低側(cè)的電源電壓(接地電位)成為電位根據(jù)動作狀態(tài)而變動的浮動地(floating?ground)FGND。

在圖5所示的電平移動電路中，因為在構(gòu)成鎖存電路22以及輸出級23的MOS晶體管Mp1～MP3以及Mn3的柵極端子上施加Vdd2～GND的電壓，所以當(dāng)電源電壓Vdd2高于P溝道MOS晶體管的耐壓時，元件有可能被損壞。為了避免該不良情況，作為晶體管Mp1～Mp3以及Mn3，使用使柵極氧化膜比平常厚等進行了高耐壓化的元件即可。

但是，在高耐壓的晶體管和通常的耐壓的晶體管共存的半導(dǎo)體集成電路的制造工藝中，需要形成兩種厚度的柵極氧化膜，所以具有使用的掩模的數(shù)量以及工序數(shù)增加而導(dǎo)致成本升高的問題。此外，根據(jù)既有的制造工藝，有時沒有高耐壓MOS晶體管的工序，在不得不使用這樣的工藝進行制造時，存在無法裝配電平移動電路自身的問題。

已近提出了為了高耐壓化，在P溝道MOS晶體管和N溝道MOS晶體管之間連接用于緩和被施加的電壓的晶體管的發(fā)明(例如專利文獻1)。但是，本發(fā)明與專利文獻1中記載的發(fā)明的不同點在于成為前提的條件以及課題的解決方式不同。

【專利文獻1】日本特開平7-074616號公報

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明著眼于上述的課題，目的在于提供一種技術(shù)，能夠不使用高耐壓工藝地實現(xiàn)在電路方面高耐壓化的電平移動電路。

本發(fā)明為了達成上述目的，提供一種電平移動電路，其具有電平變換單元以及輸出級，該電平變換單元具有在供給第一電源電壓的第一電源電壓端子和接地點之間串聯(lián)連接的第一導(dǎo)電型MOS晶體管以及第二導(dǎo)電型MOS晶體管，接收在低于所述第一電源電壓的第二電壓和接地電位之間變化的第一振幅的信號，變換為以所述第一電源電壓為基準的第二振幅的信號，上述輸出級具有在所述第一電源電壓端子與供給低于第一電源電壓高于所述接地電位的第三電壓的第三電壓端子之間串聯(lián)連接的第一導(dǎo)電型MOS晶體管以及第二導(dǎo)電型MOS晶體管，與所述電平變換單元的輸出節(jié)點連接，在該電平移動電路中，在上述電平變換單元的所述第一導(dǎo)電型MOS晶體管和所述第二導(dǎo)電型MOS晶體管之間，以串聯(lián)形式連接?xùn)艠O端子與所述第三電壓端子連接的第一導(dǎo)電型MOS晶體管。

根據(jù)以上的結(jié)構(gòu)，當(dāng)電平變換單元的輸出節(jié)點的電位降低到第三電壓端子的電壓附近時，柵極端子與第三電壓端子連接的第一導(dǎo)電型MOS晶體管截止，由此，可以避免對構(gòu)成電平變換單元以及輸出級的CMOS逆變器的第一導(dǎo)電型MOS晶體管施加耐壓以上的電壓。