[發(fā)明專利]一種用于DC-DC驅(qū)動(dòng)的超低靜態(tài)電流的電平移位電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210380992.6
• 申請(qǐng)日: 2012-10-09
• 公開（公告）號(hào): CN102904565A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李演明;張林;賈亞飛;文常保
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)安大學(xué)
• 主分類號(hào): H03K19/0185
• 分類號(hào): H03K19/0185;H02M3/155
• 代理公司: 西安恒泰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 林兵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，涉及一種模擬集成電路，特別是一種用于DC-DC驅(qū)動(dòng)的超低靜態(tài)電流的電平移位電路。

背景技術(shù)

目前，為了滿足高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用需求，特別是在分布式電源系統(tǒng)、汽車電子和MEMS等領(lǐng)域的需要，一些晶元代工廠開發(fā)了一種適用于高壓電源芯片設(shè)計(jì)的工藝，這種工藝具有薄/厚柵氧化層和更高的額定電壓的特點(diǎn)。橫向雙擴(kuò)散MOS（LDMOS）的應(yīng)用已成為在不改變掩膜制作工藝的情況下，提高低壓過程中高壓容限的一種重要方法。通常，LDMOS高壓晶體管的柵源擊穿電壓遠(yuǎn)低于其漏源擊穿電壓，例如：一個(gè)30V?n溝道LDMOS（nLDMOS）在導(dǎo)通時(shí)候的柵源電壓低于5V，較低的柵源電壓有利于降低開關(guān)損耗。在高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器中，自舉式技術(shù)廣泛用于產(chǎn)生比輸入更高的電壓以驅(qū)動(dòng)電源開關(guān)的高壓端，為了能夠與低電壓的邏輯電平進(jìn)行兼容，低壓/高壓電平轉(zhuǎn)換器應(yīng)用而生，其轉(zhuǎn)換速度和功耗對(duì)于DC-DC轉(zhuǎn)換器十分重要，特別是在便攜式應(yīng)用領(lǐng)域。圖1顯示了一種在同步降壓轉(zhuǎn)換器中實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換的自舉式驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)圖，該電路包括低壓供電源VDD，二極管D1，電容CB和高壓電源開關(guān)。當(dāng)高壓開關(guān)關(guān)閉時(shí)，V_BOOT＝V_DD-V_Diode，當(dāng)高壓開關(guān)開啟時(shí)，V_BOOT＝V_IN+(V_DD-V_Diode)。并且，nLDMOS用作高壓和低壓的轉(zhuǎn)換開關(guān)，能夠承受30V的漏源電壓和5V的柵源電壓，電平移位器產(chǎn)生一個(gè)低的擺幅。

電平移位器在高壓驅(qū)動(dòng)電路中是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，諸如在MEMS、電源轉(zhuǎn)換器、等離子顯示驅(qū)動(dòng)、以及其他一些電子機(jī)械系統(tǒng)中。圖2所示的是利用交叉耦合的PMOS負(fù)載實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)移的傳統(tǒng)電平轉(zhuǎn)移電路，該電路將電壓從低壓源VDDL轉(zhuǎn)移到高壓源VDDH，下拉NMOS在輸出狀態(tài)改變之前克服了PMOS的鎖存狀態(tài)，輸出電壓從0V到VDDH，有可能超過擊穿電壓，因此對(duì)圖1所示的浮動(dòng)驅(qū)動(dòng)方案是不合適的。

圖3是在圖2的基礎(chǔ)上，引入了兩個(gè)二極管為電路提供鉗位電流，使A、B兩點(diǎn)電壓在支路導(dǎo)通時(shí)不致降到0V，從而使輸出電壓范圍穩(wěn)定在V_LX-V_Diode到VBOOT之間，進(jìn)而滿足輸出要求。然而，由于穩(wěn)定時(shí)的鉗位電流為流過二極管的電流，其電流值仍然很大，從而使電路具有很高的靜態(tài)損耗，因此在開關(guān)型DC-DC電源電路的實(shí)際應(yīng)用中仍有其缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述傳統(tǒng)電平轉(zhuǎn)移電路的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種用于DC-DC驅(qū)動(dòng)的超低靜態(tài)電流的電平移位電路，該電路不僅能使輸入電壓轉(zhuǎn)移到既定的位置，具有耐高壓的特點(diǎn)，而且能夠降低電路的靜態(tài)損耗，進(jìn)一步優(yōu)化了電平轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)中的電路設(shè)計(jì)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)解決方案：

一種用于DC-DC驅(qū)動(dòng)的超低靜態(tài)電流的電平移位電路，所述的電平移位電路包括：

第一電源VCC，開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓VX，第二電源VBOOT，邏輯輸入端IN，邏輯輸出端OUT，4個(gè)反相器INV1、INV2、INV3和INV4，12個(gè)晶體管M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9、M10、M11、M12；其中，晶體管M1、M2、M9、M10和M11均為5V的低壓NMOS，晶體管M7、M8和M12均為5V的低壓PMOS，晶體管M3、M4均為30V的高壓NMOS，晶體管M5、M6均為30V的高壓PMOS；