[發明專利]電壓準位移位電路

有效

• 申請號: 201610264114.6
• 申請日: 2016-04-26
• 公開（公告）號: CN107317578B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 鄭惟駿;畢文嘉;陳威宇
• 申請（專利權）人: 臺灣類比科技股份有限公司
• 主分類號: H03K19/0175
• 分類號: H03K19/0175
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;祁建國

本發明公開一種電壓準位移位電路，包含一操作于一第一系統電源之最高準位電壓至第一低準位電壓之間的電壓箝位單元、一耦接至該第一系統電源的第二低準位電壓的限流電路，以及一耦接于該電壓箝位單元及該限流電路的單一功率開關晶體管，該第一低準位電壓高于該二低準位電壓。當該單一功率開關晶體管不導通，輸出電壓會上拉至該第一系統電源的最高準位電壓；當導通時，該限流電路限制該單一功率開關晶體管的導通電流不超過一電流上限值，確保該電壓箝位單元不必設置另一個高耐受功率晶體管，而使輸出電壓箝住于該第一低準位電壓。

技術領域

本發明涉及一種電壓準位移位電路，尤其涉及一種電壓準位移位電路。

背景技術

對于不同電源工作環境下的集成電路，其邏輯數值的判斷并不相同。以使用0V～5V的系統電源電壓范圍的集成電路來說，其于判斷邏輯數值時，當信號電壓準位為0V，則判斷邏輯數值為0；當信號電壓準位為5V，則判斷邏輯數值為1。再以應用于電源管理的模擬集成電路所使用0V至60V系統電源電壓范圍為例，其于判斷邏輯數值時，當信號電壓準位為0V，則判斷邏輯數值為0；當信號電壓準位為60V，則判斷邏輯數值為1。當此兩者集成電路合并使用，如圖8所示，其間必須串接有一電壓準位移位電路52，以將前級電路50所輸出其系統電源電壓范圍中的輸出信號的電壓準位，移位至下級電路51所使用系統電源電壓范圍的電壓準位，才能讓下級電路51正確地判斷出相同的邏輯數值。

詳言之，當使用較低壓系統電源的集成電路作為上級電路50且輸出一電壓準位為5V的輸出信號(邏輯數值為1)至使用較高壓系統電源的下級電路51時，先由該電壓準位移位電路將其電壓準位移位至60V，如此該較高壓集成電路即可判斷為相同邏輯數值1。請參閱圖9所示，為一種既有電壓準位移位電路52，其包含有一第一及第二上功率開關M1、M2、一第一及第二下功率開關M3、M4及一反向器INV。該第一及第二上功率開關M1、M2源極連接至下級電路51使用的工作電壓的高準位電壓端(60V)，其漏極則分別連接至對應第一及第二下功率開關M3、M4的漏極，而其柵極則分別連接至第二及第一下功率開關M4、M3的漏極；又該第一及第二下功率開關M3、M4源極則連接至該工作電壓的低準位電壓端(0V)；其中該第二上及下功率開關M2、M4連接節點node1為該電壓準位移位電路52的輸出端Vout。該反向器INV連接至較低壓系統電源，以接收其輸出的電壓信號(0V或5V)，其輸入端Vin與該第一下功率開關M3的柵極連接，而輸出端Vout則與該第二下功率開關M4的柵極連接。

當較低壓集成電路輸出的電壓信號準位為5V(為該較低壓集成電路的邏輯數值1)，則該第一下功率開關M3導通，但第二下功率開關M4不導通；因為該第一下功率開關M3導通，故使得該第二上功率開關M2導通，令輸出端Vout所輸出的信號電壓準位為60V(為該高壓集成電路的邏輯數值1)；又當較低壓集成電路輸出的電壓信號準位為0V(為該較低壓集成電路的邏輯數值0)，則該第一下功率開關M3不導通，但第二下功率開關導通M4；因為該第二下功率開關M4導通，故使得輸出端Vout所輸出信號的電壓準位為0V(為該高壓集成電路的邏輯數值1)；如此，該電壓準位移位電路52確實可將使用較低壓系統電源的上級電路50所輸出的電壓信號準位0V、5V移位至使用較高壓系統的電壓范圍0V、60V，如圖8所示。

由于前揭電壓準位移位電路52連接至該高壓系統電源，其第一及第二上功率開關M1、M2與第一及第二下功率開關M3、M4必須使用高耐受電壓的功率晶體管，才能正常使用于較高壓系統電源的電壓范圍(0V至60V)。然而，高耐受電壓的功率晶體管不僅需要大集成電路的布局面積，其半導體工藝成本高，并非最佳的選擇。