[實(shí)用新型]適用于電源管理的電平轉(zhuǎn)換模塊

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821907724.4
• 申請(qǐng)日: 2018-11-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN208939826U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林美玉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣州市力馳微電子科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02M3/158
• 分類(lèi)號(hào): H02M3/158;H02M1/32
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本實(shí)用新型涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其是適用于電源管理的電平轉(zhuǎn)換模塊；它包括上拉模塊、電流偏置模塊、下拉模塊、低壓箝位模塊和電壓比較模塊，其中上拉模塊分別連接電流偏振模塊和下拉模塊，下拉模塊連接低壓箝位模塊，所述低壓箝位模塊連接電壓比較模塊；功耗低：電平轉(zhuǎn)換器采用電流偏置電路，偏置電流小；同時(shí)上拉電路采用雙層P型MOS管控制，轉(zhuǎn)換過(guò)程中產(chǎn)生的尖峰電流小；層數(shù)少：電平轉(zhuǎn)換只用到P型高壓薄柵管，其余均為低壓管；轉(zhuǎn)換速度快：電平轉(zhuǎn)換器采用正反饋交叉互聯(lián)電壓采樣比較的方式；可靠性高：電平轉(zhuǎn)換器有上拉模塊保護(hù)低壓型P管，箝位模塊保護(hù)低壓N型管。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其是適用于電源管理的電平轉(zhuǎn)換模塊。

背景技術(shù)

圖1為現(xiàn)有眾所周知的降壓型變換器，高邊功率管PM1采用P型功率管，低邊功率管NM1采用N型功率管，隨著開(kāi)關(guān)電源集成度的越來(lái)越高，高壓功率管均集成到芯片內(nèi)部，如果功率管采用薄柵功率管減小器件制造的層數(shù)，從而達(dá)到減少成本；為了驅(qū)動(dòng)高邊功率管PM1，高邊的驅(qū)動(dòng)電路DRIVER電源接VIN，地接VIN-5V的電壓差，從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)高邊功率管PM1的目的；同理，低邊的驅(qū)動(dòng)電路電源接VDD，地接GND；低邊驅(qū)動(dòng)電路需要通過(guò)電平轉(zhuǎn)換器H2L_LEVELSHIFT將高電平轉(zhuǎn)換為低電平，送給低邊驅(qū)動(dòng)電路DRIVER監(jiān)測(cè)高邊功率管PM1的開(kāi)關(guān)狀態(tài)決定是否開(kāi)啟下管，防止上下管直通產(chǎn)生大電流，毀壞器件。本文所述的電平轉(zhuǎn)換器(也稱(chēng)為電平轉(zhuǎn)換模塊)即為圖1中的H2L_LEVELSHIFT模塊。

圖2為現(xiàn)有眾所周知的另一款降壓型變換器，高邊功率管NM2采用N型功率管，低邊功率管NM1采用N型功率管。為了驅(qū)動(dòng)高邊功率管NM2，高邊的驅(qū)動(dòng)電路DRIVER電源接 SW+5V，地接SW，從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)高邊功率管NM2的目的；同理，低邊的驅(qū)動(dòng)電路電源接 VDD，地接GND；低邊驅(qū)動(dòng)電路需要通過(guò)電平轉(zhuǎn)換器H2L_LEVELSHIFT將高電平轉(zhuǎn)換為低電平，送給低邊驅(qū)動(dòng)電路DRIVER監(jiān)測(cè)高邊功率管NM2的開(kāi)關(guān)狀態(tài)決定是否開(kāi)啟下管，防止上下管直通產(chǎn)生大電流，毀壞器件。本文所述的電平轉(zhuǎn)換器為圖2中的H2L_LEVELSHIFT 模塊。

如圖3所示，現(xiàn)有的電平轉(zhuǎn)換器分為三個(gè)部分：上拉模塊、下拉模塊和電流比較模塊。

工作原理：電平轉(zhuǎn)換器接收高邊驅(qū)動(dòng)器HV_DRIVER信號(hào)，經(jīng)過(guò)反相器整形后送給上拉模塊，當(dāng)HV_DRIVER為高時(shí)，關(guān)斷PM2，導(dǎo)通PM1產(chǎn)生上拉電流，該電流送入下拉模塊；當(dāng)HV_DRIVER為低時(shí)，關(guān)斷PM1，導(dǎo)通PM2產(chǎn)生上拉電流，該電流送入下拉模塊；下拉模塊NM1和NM2采用二極管連接的形式，吸收電平轉(zhuǎn)換過(guò)程中產(chǎn)生的尖峰電流，從而實(shí)現(xiàn)一定的箝位功能，電流比較模塊通過(guò)鏡像管NM3和NM4鏡像流過(guò)下拉模塊中NM1和NM2 的電流，其中流過(guò)NM3電流經(jīng)過(guò)PM3和PM4鏡像，與NM4電流比較，從而實(shí)現(xiàn)高電平到低電平的轉(zhuǎn)換。

注：文中PM1和PM2采用高壓薄柵管，其余管子均為低壓薄柵管；

HV_VCC：高壓電平；

FLOAT_GND:為HV_VCC減5V電壓差；

LV_VCC：低壓電平；

GND:0V

現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題和缺點(diǎn)：

a、電平轉(zhuǎn)換速度慢(因?yàn)殡娖睫D(zhuǎn)換器采用電流采樣做比較的方式，低功耗小電流意味著速度慢，犧牲功耗可換取轉(zhuǎn)換速度) ；

b、低壓管存在被擊穿可能(在HV_DRIVER轉(zhuǎn)換瞬間，下拉管存在較大過(guò)沖，增大電流提高轉(zhuǎn)換速度的同時(shí)，也增加了被擊穿的風(fēng)險(xiǎn)) ；

如圖4所示，現(xiàn)有的另一款電平轉(zhuǎn)換器分為三個(gè)部分：上拉模塊、下拉模塊和電壓比較模塊。