[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于芯片內(nèi)部的高壓轉(zhuǎn)低壓電路

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811312640.0
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109274268A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 方建平;李紅艷;張適
• 申請（專利權(quán)）人: 西安拓爾微電子有限責(zé)任公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

1.一種應(yīng)用于芯片內(nèi)部的高壓轉(zhuǎn)低壓電路，其特征在于：

所述的應(yīng)用于芯片內(nèi)部的高壓轉(zhuǎn)低壓電路，包括高壓P溝道增強型MOS管M1-M3，高壓N溝道增強型MOS管M4，P溝道增強型MOS管M5-M8，N溝道增強型MOS管M9-M13，電阻R1-R4，電容C1，VIN輸入端口和VOUT輸出端口，其中所述VIN輸入端口輸入高壓電源端電壓，所述VOUT輸出端口輸出經(jīng)過本電路降壓后的低壓；

所述高壓P溝道增強型MOS管M1源極連接VIN高壓輸入端口，高壓P溝道增強型MOS管M1漏極連接高壓P溝道增強型MOS管M1、M2的柵極和高壓N溝道增強型MOS管M4的漏極，高壓P溝道增強型MOS管M1柵極連接高壓P溝道增強型MOS管M2的柵極；

所述高壓P溝道增強型MOS管M2源極端連接VIN高壓輸入端口，高壓P溝道增強型MOS管M2漏極連接高壓P溝道增強型MOS管M3的柵極、P溝道增強型MOS管M8的柵漏極、電阻R1的一端和電阻R2的一端，高壓P溝道增強型MOS管M2柵極連接高壓P溝道增強型MOS管M1的柵極漏極和高壓N溝道增強型MOS管M4的漏極，高壓P溝道增強型MOS管M1和M2構(gòu)成電流鏡電路，為電阻R2支路提供鏡像電流，為高壓P溝道增強型MOS管M3柵極端提供電壓；

所述高壓P溝道增強型MOS管M3源極連接VIN高壓輸入端口，高壓P溝道增強型MOS管M3漏極連接電容C1的一端、電阻R3的一端、N溝道增強型MOS管M13的漏極、N溝道增強型MOS管M9的柵漏極和整個電路的VOUT輸出端口，高壓P溝道增強型MOS管M3柵極連接高壓P溝道增強型MOS管M2的漏極、P溝道增強型MOS管M8的柵漏極、電阻R1的一端和電阻R2的一端；

所述高壓N溝道增強型MOS管M4源極接地，高壓N溝道增強型MOS管M4漏極連接高壓P溝道增強型MOS管M1的柵極漏極和高壓P溝道增強型MOS管M2的柵極，高壓N溝道增強型MOS管M4柵極連接電阻R3的另一端和電阻R4的一端；

所述P溝道增強型MOS管M5源極連接VIN高壓輸入端口，P溝道增強型MOS管M5柵極漏極連接P溝道增強型MOS管M6的源極；

所述P溝道增強型MOS管M6源極連接P溝道增強型MOS管M5的柵極漏極，P溝道增強型MOS管M6柵極漏極連接P溝道增強型MOS管M7的源極；

所述P溝道增強型MOS管M7源極連接P溝道增強型MOS管M6的柵極漏極，P溝道增強型MOS管M7柵極漏極連接P溝道增強型MOS管M8的源極；

所述P溝道增強型MOS管M8源極連接P溝道增強型MOS管M7的柵極漏極，P溝道增強型MOS管M8柵極漏極連接高壓P溝道增強型MOS管M2的漏極、高壓P溝道增強型MOS管M3的柵極、電阻R1的一端和電阻R2的一端；

所述P溝道增強型MOS管M5-M8構(gòu)成鉗位網(wǎng)絡(luò)，為高壓P溝道增強型MOS管M3的柵極產(chǎn)生鉗位電壓，保護高壓P溝道增強型MOS管M3在源極直接連接VIN輸入端的情況下不被損壞；

所述電阻R1一端連接高壓P溝道增強型MOS管M2的漏極、高壓P溝道增強型MOS管M3的柵極和電阻R2的一端，電阻R2的另一端接地；電阻R1的另一端連接電容C1的一端，電容C1的另一端連接高壓P溝道增強型M3的漏極、電阻R3的一端、N溝道增強型MOS管M13的漏極、N溝道增強型MOS管M9的柵極漏極和VOUT輸出端口；電阻R3的另一端連接高壓N溝道增強型MOS管M4的柵極和電阻R4的一端；電阻R4的另一端接地；

所述高壓P溝道增強型MOS管M3、電阻R3、R4和高壓N溝道增強型MOS管M4構(gòu)成反饋回路，使電流的反饋信號回到輸入端；電阻R1和電容C1對整個環(huán)路進行補償；電阻R3和R4作為分壓電阻，根據(jù)高壓N溝道增強型MOS管M4的閾值電壓進行設(shè)定電阻R4的大小，根據(jù)具體需要的輸出電壓進行R3，R4比例的調(diào)整，確定輸出電壓的大小；

所述N溝道增強型MOS管M9的柵極漏極連接高壓P溝道增強型MOS管M3的漏極、電容C1的另一端、電阻R3的一端、N溝道增強型MOS管M13的漏極和VOUT輸出端口，N溝道增強型MOS管M9源極連接N溝道增強型MOS管M10的柵極漏極；

所述N溝道增強型MOS管M10柵極漏極連接N溝道增強型MOS管M9的源極，N溝道增強型MOS管M10源極連接N溝道增強型MOS管M11的柵極漏極；

所述N溝道增強型MOS管M11柵極漏極連接N溝道增強型MOS管M10的源極，N溝道增強型MOS管M11源極連接N溝道增強型MOS管M12的柵極漏極和N溝道增強型MOS管M13的柵極；

所述N溝道增強型MOS管M12的柵極漏極連接N溝道增強型MOS管M11的源極和N溝道增強型MOS管M13的柵極，N溝道增強型MOS管M12源極接地；

所述N溝道增強型MOS管M13漏極連接高壓P溝道增強型MOS管M3的漏極、電容C1的另一端、電阻R3的一端、N溝道增強型MOS管M9的柵極漏極和VOUT輸出端口，N溝道增強型MOS管M13柵極連接N溝道增強型MOS管M12的柵極漏極和N溝道增強型MOS管M11的源極，N溝道增強型MOS管M13源極接地；

所述N溝道增強型MOS管M13和N溝道增強型MOS管M9-M12構(gòu)成電流鏡電路，保護輸出VOUT端的鉗位網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)VOUT端的輸出電流超過整個電路的額定輸出電流，鉗位網(wǎng)絡(luò)將VOUT端過多的電流下拉到地，防止VOUT輸出端受到過量電流的損害；

整個環(huán)路的工作流程為：當(dāng)VIN輸入端電壓開始上升時，高壓P溝道增強型MOS管M3柵極電壓為低電位，隨著VIN電壓的繼續(xù)上升，高壓P溝道增強型MOS管M3開啟，高壓P溝道增強型MOS管M3漏極端產(chǎn)生電壓并跟隨電源電壓的上升而上升；當(dāng)電阻R3和R4之間的節(jié)點電壓達到高壓N溝道增強型MOS管M4的閾值電壓時，高壓N溝道增強型MOS管M4開啟，高壓P溝道增強型MOS管M1，M2構(gòu)成的電流鏡開始工作；高壓P溝道增強型MOS管M2的產(chǎn)生的鏡像電流作用在電阻R2上，為高壓P溝道增強型MOS管M3提供柵極電壓，由于鉗位環(huán)路的調(diào)整作用，高壓P溝道增強型MOS管M3的漏極產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出電壓，其中連接在高壓P溝道增強型MOS管M2的漏極和高壓P溝道增強型MOS管M3的漏極之間的電阻R1和電容C1對整個電路進行補償；進而在電路的VOUT輸出端可產(chǎn)生穩(wěn)定的電壓，電壓大小計算公式為：

U＝I×(R3+R4)

式中，U為VOUT輸出端電壓，I為高壓P溝道增強型MOS管M3產(chǎn)生的穩(wěn)定電流，R3、R4為電阻R3、R4對應(yīng)的阻值大小。