[發(fā)明專利]一種適用于電平轉(zhuǎn)換芯片的自選擇偏置電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910020472.6
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109787611B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董淵;王云松;程劍濤
• 申請（專利權(quán)）人: 上海艾為電子技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: H03K19/0185
• 分類號: H03K19/0185;H03K19/094
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 古利蘭;王寶筠

本發(fā)明提供一種適用于電平轉(zhuǎn)換芯片的自選擇偏置電路，包括：雙端電源電壓比較模塊、低壓選擇模塊、高壓選擇模塊和柵端驅(qū)動模塊；其中：雙端電源電壓比較模塊、低壓選擇模塊和高壓選擇模塊分別與輸入電源和輸出電源相連；雙端電源電壓比較模塊用于比較輸入電源和輸出電源的電壓大?。坏蛪哼x擇模塊用于選擇輸入電源和輸出電源中較低的電壓通過第一節(jié)點連通至柵端驅(qū)動模塊；高壓選擇模塊用于選擇輸入電源和輸出電源中較高的電壓通過第二節(jié)點連通至柵端驅(qū)動模塊；柵端驅(qū)動模塊用于驅(qū)動第一晶體管的柵端電壓。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)在電平轉(zhuǎn)換應(yīng)用中輸入輸出端口電壓域受限、無法真正實現(xiàn)信號雙向傳輸?shù)膯栴}。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種適用于電平轉(zhuǎn)換芯片的自選擇偏置電路。

背景技術(shù)

電平轉(zhuǎn)換芯片是集成電路中的常見芯片類型之一，其廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)傳輸、邏輯控制、數(shù)模轉(zhuǎn)換等系統(tǒng)中。其作用是將一端較低/較高電壓域下的邏輯電平信號傳輸至另一端較高/較低電壓域，并在傳輸過程中盡可能減小傳輸延時，同時保持信號的完整性。

電平轉(zhuǎn)換芯片的一種常見架構(gòu)如圖1所示。其中，MP1管、MP2管為端口上拉開關(guān)管，用于加速端口的上拉速度，減小傳輸?shù)难訒r，ONE-SHOT模塊為上拉管的控制模塊。端口A_Port和端口B_Port分別在VCCA電源域和VCCB電源域下，MN1管在傳輸高電平時用于隔離A_Port端口和B_Port端口的端口信號，在傳輸?shù)碗娖綍r可以通過導(dǎo)通加速信號的傳輸。VB模塊為絕緣柵雙極晶體管MN1的偏置模塊，用于給MN1的柵端提供合適的電壓偏置，使其可以在傳輸?shù)碗娖綍r快速導(dǎo)通，傳輸高電平時快速關(guān)斷并保持截止。

圖2為現(xiàn)有電平轉(zhuǎn)換芯片中一種NMOS管的驅(qū)動電路。其中，VCCA為信號傳輸兩端電壓域較低端的電壓源，VCCB為電壓域較高端的電壓源。當(dāng)使能信號EN＝H時，反相器INV1輸出低電平，MP1管導(dǎo)通，因此在A1節(jié)點有VA1＝VCCA+VGSP2，VGSP2為MP2管的柵源電壓。正常工作時，VCCAVCCB，A1節(jié)點的偏置電壓可以確保轉(zhuǎn)換器在傳輸高電平時MN1管截止，傳輸?shù)碗娖綍rMN1管快速導(dǎo)通。但圖2所示的現(xiàn)有的一種NMOS管的驅(qū)動電路應(yīng)用在電平轉(zhuǎn)換芯片中的缺陷也很明顯：這種結(jié)構(gòu)在實際應(yīng)用中需要確保VCCAVCCB，即A_Port端口的電平電壓必須小于B_Port端口，對于信號傳輸通路兩端電源域變化不確定、電源域的大小關(guān)系不固定的應(yīng)用，采用這種電路的電平轉(zhuǎn)換芯片就無法適應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種適用于電平轉(zhuǎn)換芯片的自選擇偏置電路，以解決現(xiàn)有技術(shù)在電平轉(zhuǎn)換應(yīng)用中輸入輸出端口電壓域受限、無法真正實現(xiàn)信號雙向傳輸?shù)膯栴}。

為實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┑募夹g(shù)方案如下：

一種適用于電平轉(zhuǎn)換芯片的自選擇偏置電路，包括：雙端電源電壓比較模塊、低壓選擇模塊、高壓選擇模塊和柵端驅(qū)動模塊；其中：

所述雙端電源電壓比較模塊、低壓選擇模塊和高壓選擇模塊分別與輸入電源和輸出電源相連；

所述雙端電源電壓比較模塊用于比較所述輸入電源和輸出電源的電壓大??；

所述低壓選擇模塊用于選擇所述輸入電源和輸出電源中較低的電壓通過第一節(jié)點連通至所述柵端驅(qū)動模塊；

所述高壓選擇模塊用于選擇所述輸入電源和輸出電源中較高的電壓通過第二節(jié)點連通至所述柵端驅(qū)動模塊；

所述柵端驅(qū)動模塊用于驅(qū)動第一晶體管的柵端電壓。

優(yōu)選地，所述雙端電源電壓比較模塊包括：第二晶體管、第三晶體管、第四晶體管、第五晶體管、第六晶體管、第一反相器、第二反相器和第三反相器；其中：

所述第二晶體管的第一端與所述輸入電源相連，所述第二晶體管的第二端接地，所述第二晶體管的第三端與所述第三晶體管的第三端相連，所述第二晶體管的第二端與第三端相連；