[實用新型]一種高低壓轉化集成電路

有效

• 申請號: 201621012300.2
• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN206133350U
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 陳奇輝;盛云
• 申請（專利權）人: 蘇州納芯微電子股份有限公司
• 主分類號: G05F1/575
• 分類號: G05F1/575;G05F1/571
• 代理公司: 蘇州中合知識產權代理事務所(普通合伙)32266
• 代理人: 馬麗麗

技術領域

本實用新型涉及一種高低壓轉換電路，尤其涉及一種低成本的高低壓轉化集成電路。

背景技術

很多電子系統的供電電壓采用10V以上的高壓，特別是一些布線長、壓降大的電路，但是電子系統中用到的一些用于信號采集與處理的集成電路通常工作在5V以下的電源電壓，因此，需要用到高壓低壓轉換電路產生集成電路可以工作的電源電壓。

圖1是傳統的高壓低壓轉換集成電路，由于MOS管M1，放大器和帶隙基準直接工作在高壓下，必須使用特殊的高壓器件，而高壓器件需要增加特殊的掩模版，大大地增加了集成電路制造成本。

圖2是傳統的使用外部結型場效應管的高壓低壓轉換電路，采用外部耐高壓的結型場效應管J1產生輸出的低壓VOUT，這樣可以避免在集成電路中使用高壓器件，降低了集成電路制造成本。圖3是電路的啟動波形，在帶隙基準的參考電壓輸出之前，VOUT先上升到結型場效應管閾值電壓的絕對值附近。由于結型場效應管的一致性很差，閾值電壓波動范圍大，如果不做篩選，當閾值電壓接近0時，VOUT的初始上升電壓不夠高，帶隙基準啟動不了，VOUT不能上升到最終的目標值；當閾值電壓大于VOUT的目標值時也有問題，最終環路處于開環狀態，影響電路的性能。因此，對結型場效應管的篩選增加了生產管理控制的成本。此外，結型場效應管本身的價格不菲，尤其是耐壓高的結型場效應管。

實用新型內容

為解決上述技術問題，本實用新型提出一種高低壓轉換集成電路，其制作成本低，且電路可靠性高。

為了達到上述目的，本實用新型的技術方案如下：一種高低壓轉換集成電路，包括放大器和帶隙基準，所述放大器的正相輸入端與電阻R3和電阻R4的分壓相連，其反相輸入端與帶隙基準的輸出端相連，外部器件包括電阻R1和雙極型三極管N1，內部電路采用堆疊的MOS管M1和MOS管M2；所述電阻R1的一端與雙極型三極管N1的集電極與輸入的高壓VIN相連，其另一端與雙極型三極管N1的基極以及MOS管M1的漏極相連，雙極型三極管N1的發射極與輸出的低壓VOUT相連；

所述MOS管M1的柵極與電阻R2的一端相連，電阻R2的另一端與輸出低壓VOUT相連以防止靜電放電(ESD)，MOS管M1的源極與MOS管M2的漏極相連，MOS管M2的柵極與放大器的輸出端相連，MOS管M2的源極與地相連。

本實用新型的外部器件采用低成本的電阻R1和雙極型三極管N1，代替了傳統的價格昂貴但是一致性很差的結型場效應管，大大降低了集成電路制造的成本；其內部電路采用兩個堆疊的MOS管M1和MOS管M2，輸出高于VOUT的雙極型三極管的基極控制電壓，且兩個堆疊的MOS管均采用非高壓器件，在大大降低了集成電路的制造成本的同時，也提高了電路的可靠性。

作為優選，所述MOS管M1和MOS管M2的版圖采用叉指結構，利用寄生的二極管實現高壓的靜電放電(ESD)保護，同時，在版圖拉寬MOS管M2的漏極以提高其ESD保護能力。

作為優選，該電路構成一個穩定的負反饋系統，通過放大器的輸入檢測帶隙基準產生的參考電壓與電阻R3和電阻R4的分壓之間的誤差,調整放大器的輸出，使輸出的低壓VOUT穩定在目標值上。

作為優選，所述電阻R1用于高低壓轉換集成電路的自啟動，當VIN開始施加電壓時，由電阻R1兩端的壓差所產生的啟動電流會使雙極型三極管N1的基極電壓逐漸升高，由于跟隨作用，VOUT的電壓也隨之升高，達到一定電壓時，帶隙基準完成啟動，輸出穩定的參考電壓VREF。當VOUT通過R3和R4的分壓接近VREF時，放大器的輸出控制MOS管M2的柵極產生下拉電流，使電阻R1兩端的壓差和雙極型三極管N1的基極電壓趨于穩定，VOUT輸出穩定的低壓。

作為優選，所述MOS管M1、MOS管M2、放大器和帶隙基準均為非高壓器件。采用高壓器件使得集成電路制作成本增加，本專利的MOS管M1、MOS管M2均采用普通的器件，但是卻可以產生高于VOUT的雙極型三極管N1的基極控制電壓，避免了使用特殊的高壓器件，大大降低了制造成本，同時，也提高了電路的穩定性。