[發(fā)明專利]增強(qiáng)可靠性的高壓電平移位電路和方法

有效

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• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN111049515B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮翰雪;李冬超
• 申請（專利權(quán)）人: 思瑞浦微電子科技（蘇州）股份有限公司
• 主分類號: H03K19/0185
• 分類號: H03K19/0185
• 代理公司: 蘇州三英知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32412
• 代理人: 仲崇明

本發(fā)明揭示了一種增強(qiáng)可靠性的高壓電平移位電路和方法，該電路將低電壓域輸入信號電平移位成高電壓域輸出信號，所述高壓電平移位電路包括耦合電路，該耦合電路被配置為響應(yīng)于所述高電壓域信號的上升沿和/或下降沿，并保持高電壓域輸出信號狀態(tài)。本發(fā)明利用RC耦合電路在HV_VSS/HV_VDD上升沿、下降沿產(chǎn)生脈沖信號，保持高壓端latch的狀態(tài)，避免latch出現(xiàn)誤翻轉(zhuǎn)，解決了高壓電路中HV_VSS/HV_VDD變化斜率非常大時(shí)引起錯(cuò)誤翻轉(zhuǎn)的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于涉及一種電平移位電路，具體涉及一種增強(qiáng)可靠性的高壓電平移位電路和方法。

背景技術(shù)

電平移位電路有廣泛的應(yīng)用，例如在DC/DC、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器、負(fù)載開關(guān)等電路中電平移位電路可控制高邊功率管的導(dǎo)通關(guān)閉。

結(jié)合圖1和2所示，傳統(tǒng)的電平移位電路應(yīng)用在DC/DC、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路中，特別是高壓的情況，存在可靠性問題，也即latch狀態(tài)會(huì)誤翻轉(zhuǎn)，輸出信號OUT的高低邏輯狀態(tài)與輸入信號ON不一致。此問題的根源是：

1、DC/DC、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路中，HV_VDD與HV_VSS之間壓差固定，但HV_VSS會(huì)在0V附近和一個(gè)高壓電壓之間快速切換，并且切換時(shí)的斜率可能高達(dá)5V/ns。

2、高壓電路中，PM3/PM4/NM3~NM6都必須使用高壓MOS，其漏極、源極寄生電容明顯，也即ON_HV/OFF_HV節(jié)點(diǎn)有較大寄生電容，如圖1所示的Cpar1/Cpar2。

3、在輸入信號高低變換時(shí)，Cpar1/Cpar2需要快速的充電才能保證輸出邏輯正確，以下以輸入ON的上升沿為例說明，如圖3中(a)所示：

輸入信號ON變高，ON_HV變低等于HV_VSS電壓，OFF_HV變高等于HV_VDD；NM1/PM2導(dǎo)通，NM2/PM1截止。

然后HV_VSS/HV_VDD出現(xiàn)很快的上升沿。上升沿過程中，ON_HV/OFF_HV也需要跟隨HV_VSS/HV_VDD快速上升。對于ON_HV和OFF_HV節(jié)點(diǎn)，由于NM1和NM2的寄生二極管具有較強(qiáng)的電流能力，因此可以快速為Cpar1和Cpar2充電，并且把ON_HV和OFF_HV節(jié)點(diǎn)上推至相同電位。

當(dāng)HV_VSS/HV_VDD剛剛停止上升，PM3,PM4均無法導(dǎo)通。此時(shí)鎖存器latch的四個(gè)器件的工作狀態(tài)完全相同，處于“失鎖”狀態(tài)，此時(shí)ON_HV和OFF_HV任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)受到擾動(dòng)，都可能使鎖存器再次鎖定。而輸出結(jié)果正確與否，取決于哪一個(gè)節(jié)點(diǎn)受到了擾動(dòng)。

4、類似的，如圖3中(b)所示，輸入ON信號變低，OUT會(huì)出現(xiàn)相反狀態(tài)，然后HV_VSS/HV_VDD出現(xiàn)很快的下降沿，需要為Cpar1和Cpar2快速放電。由于PM1,PM2的寄生二極管具有較強(qiáng)的電流能力，因此可以快速為Cpar1和Cpar2放電，并且把ON_HV和OFF_HV節(jié)點(diǎn)下拉至相同電位。后續(xù)出現(xiàn)“失鎖”以及擾動(dòng)導(dǎo)致latch鎖定在錯(cuò)誤狀態(tài)與ON信號變高原理相同。

5、同樣，如果PCB、bonding wire等的寄生電感太大，HV_VSS/HV_VDD產(chǎn)生了高頻振蕩，其中的高速上升/下降沿也會(huì)引發(fā)電平移位電路產(chǎn)生錯(cuò)誤輸出。

如何提供一種可靠性的高壓電平移位電路，是一個(gè)急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明一實(shí)施例提供一種增強(qiáng)可靠性的高壓電平移位電路和方法，特別在高電壓、高擺率的情形，可以避免輸出信號狀態(tài)出錯(cuò)。包括：

提供一種增強(qiáng)可靠性的高壓電平移位電路，將低電壓域輸入信號電平移位成高電壓域輸出信號，所述高壓電平移位電路包括耦合電路，該耦合電路被配置為響應(yīng)于所述高電壓域信號的上升沿和/或下降沿，并保持高電壓域輸出信號狀態(tài)。

一實(shí)施例中，所述耦合電路為RC耦合電路。