一種集成結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的自舉電路及自舉方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種集成結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的自舉電路及自舉方法，所述自舉電路包括：驅(qū)動(dòng)電路、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管、自舉電容、高邊晶體管、以及低邊晶體管；所述驅(qū)動(dòng)電路的第一輸出端連接于所述高邊晶體管的柵極、第二輸出端連接于所述低邊晶體管的柵極、第三輸出端連接于所述高邊晶體管的柵極的源極、低邊晶體管的漏極、負(fù)載、以及自舉電容的第一端；所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管集成于所述驅(qū)動(dòng)電路，其柵極連接于所述驅(qū)動(dòng)電路以輸入邏輯信號(hào)，源極連接于驅(qū)動(dòng)電源，漏極連接于所述自舉電容的第二端。本發(fā)明將結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管集成于驅(qū)動(dòng)電路，可以有效減少整個(gè)系統(tǒng)的元件數(shù)目，降低電路的復(fù)雜程度，提高器件的集成度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種集成結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的自舉電路及自舉方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路及其自舉方法，特別是涉及一種集成結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的自舉電路及自舉方法。

【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著便攜式是電子產(chǎn)品節(jié)能的要求，以及便攜式電子產(chǎn)品的散熱的技術(shù)困難，對(duì)于其中的電源管理芯片提出了越來(lái)越高的要求，特別是電壓轉(zhuǎn)換過(guò)程中的效率要求。其中開(kāi)關(guān)電源管理的廣泛應(yīng)用正是適應(yīng)了這種當(dāng)代電子消費(fèi)品高效節(jié)能的要求，突破了線性電源管理無(wú)法突破的效率低以及無(wú)法實(shí)現(xiàn)升壓管理的瓶頸。即使電源管理模式的改變實(shí)現(xiàn)了效率的一步最重要的提升，并且用集成電路的方式改變了電源升壓管理采用變壓器的笨重的方式。
[0003]現(xiàn)有的一種自舉電路如圖1所示，該自舉電路包括:驅(qū)動(dòng)電路101、自舉二極管102、自舉電容103、高邊晶體管104、以及低邊晶體管105 ；
[0004]所述驅(qū)動(dòng)電路101的第一輸出端連接于所述高邊晶體管104的柵極、第二輸出端連接于所述低邊晶體管105的柵極、第三輸出端連接于所述高邊晶體管104的柵極的源極、低邊晶體管105的漏極、負(fù)載、以及自舉電容103的第一端；
[0005]所述高邊晶體管104的漏極接高電平，所述低邊晶體管105的源極接低電平；
[0006]所述自舉二極管102的輸入端接驅(qū)動(dòng)電源，輸出端連接所述自舉電容103。
[0007]該自舉電路的運(yùn)作過(guò)程包括:
[0008]驅(qū)動(dòng)電路101向高邊晶體管104的柵極輸出低電平使所述高邊晶體管104關(guān)斷，向低邊晶體管105的柵極輸出高電平使所述低邊晶體管105開(kāi)啟，驅(qū)動(dòng)電源通過(guò)所述自舉二極管102的單向?qū)ㄐ越o自舉電容103充電；
[0009]驅(qū)動(dòng)電路101向高邊晶體管104的柵極輸出高電平使所述高邊晶體管104開(kāi)啟，向低邊晶體管105的柵極輸出低電平使所述低邊晶體管105關(guān)斷，所述自舉電容103輸出的電壓及所述高邊晶體管輸104出的高電平匯聚成高電壓輸出，實(shí)現(xiàn)自舉；同時(shí)，所述自舉二極管102由于反向關(guān)斷將自舉產(chǎn)生的高電壓與驅(qū)動(dòng)電路101內(nèi)部的低電壓供電相隔離。
[0010]在現(xiàn)有的半橋或者全橋驅(qū)動(dòng)電路中，自舉電路作為高邊驅(qū)動(dòng)是必不可少的。雖然，上述的自舉電路可以實(shí)現(xiàn)電路的自舉，但是，其包含有一個(gè)自舉二極管，在驅(qū)動(dòng)電路中集成自舉二極管往往是非常困難的，這會(huì)增加整個(gè)系統(tǒng)的元件數(shù)目，從而增加電路復(fù)雜度，不利于自舉電路集成度的提聞和自舉電路性能的提聞。
[0011]因此，提供一種能減少元件數(shù)目，提高集成度的自舉電路實(shí)屬必要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種集成結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的自舉電路及自舉方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中自舉二極管難以集成在驅(qū)動(dòng)電路導(dǎo)致電路復(fù)雜等問(wèn)題。
[0013]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種集成結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的自舉電路，至少包括:
[0014]驅(qū)動(dòng)電路、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管、自舉電容、高邊晶體管、以及低邊晶體管；
[0015]所述驅(qū)動(dòng)電路的第一輸出端連接于所述高邊晶體管的柵極、第二輸出端連接于所述低邊晶體管的柵極、第三輸出端連接于所述高邊晶體管的柵極的源極、低邊晶體管的漏極、負(fù)載、以及自舉電容的第一端；
[0016]所述高邊晶體管的漏極接高電平，所述低邊晶體管的源極接低電平；
[0017]所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管集成于所述驅(qū)動(dòng)電路，所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極連接于所述驅(qū)動(dòng)電路以輸入邏輯信號(hào)，所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極連接于驅(qū)動(dòng)電源，漏極連接于所述自舉電容的第二端。
[0018]作為本發(fā)明的集成結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的自舉電路的一種優(yōu)選方案，所述邏輯信號(hào)控制所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的開(kāi)啟與關(guān)斷。
[0019]作為本發(fā)明的集成結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的自舉電路的一種優(yōu)選方案，所述高邊晶體管為NM0S晶體管或PM0S晶體管。
[0020]作為本發(fā)明的集成結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的自舉電路的一種優(yōu)選方案，所述低邊晶體管為NM0S晶體管或PM0S晶體管。
[0021]作為本發(fā)明的集成結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的自舉電路的一種優(yōu)選方案，所述負(fù)載的工作電壓大于所述驅(qū)動(dòng)電源的供電電壓。
[0022]本發(fā)明還提供一種集成結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的自舉電路的自舉方法，包括步驟:
[0023]驅(qū)動(dòng)電路向高邊晶體管的柵極輸出低電平使所述高邊晶體管關(guān)斷，向低邊晶體管的柵極輸出高電平使所述低邊晶體管開(kāi)啟，向所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極輸出高電平邏輯信號(hào)使所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管開(kāi)啟，驅(qū)動(dòng)電源給自舉電容充電；
[0024]驅(qū)動(dòng)電路向高邊晶體管的柵極輸出高電平使所述高邊晶體管開(kāi)啟，向低邊晶體管的柵極輸出低電平使所述低邊晶體管關(guān)斷，向所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極輸出低電平邏輯信號(hào)使所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管關(guān)斷，所述自舉電容輸出的電壓及所述高邊晶體管輸出的高電平匯聚成高電壓輸出，實(shí)現(xiàn)自舉；同時(shí)，所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的關(guān)斷將自舉產(chǎn)生的高電壓與驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)部的低電壓供電相隔離。
[0025]如上所述，本發(fā)明提供一種集成結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的自舉電路，至少包括:驅(qū)動(dòng)電路、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管、自舉電容、高邊晶體管、以及低邊晶體管；所述驅(qū)動(dòng)電路的第一輸出端連接于所述高邊晶體管的柵極、第二輸出端連接于所述低邊晶體管的柵極、第三輸出端連接于所述高邊晶體管的柵極的源極、低邊晶體管的漏極、負(fù)載、以及自舉電容的第一端；所述高邊晶體管的漏極接高電平，所述低邊晶體管的源極接低電平；所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管集成于所述驅(qū)動(dòng)電路，所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極連接于所述驅(qū)動(dòng)電路以輸入邏輯信號(hào)，所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極連接于驅(qū)動(dòng)電源，漏極連接于所述自舉電容的第二端。本發(fā)明將結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管集成于驅(qū)動(dòng)電路，可以有效減少整個(gè)系統(tǒng)的元件數(shù)目，降低電路的復(fù)雜程度，提高器件的集成度。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于工業(yè)生產(chǎn)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1顯示為本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)中的一種自舉電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2顯示為本發(fā)明的集成結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的自舉電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖3顯示為本發(fā)明的集成結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的自舉電路的自舉方法的步驟流程示意圖。
[0029]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0030]201驅(qū)動(dòng)電路
[0031]202結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管
[0032]203自舉電容
[0033]204高邊晶體管
[0034]205低邊晶體管
[0035]206負(fù)載
[0036]SI 1-S12 步驟

【具體實(shí)施方式】
[0037]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0038]請(qǐng)參閱圖2?圖3。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0039]如圖2所示，本實(shí)施例提供一種集成結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的自舉電路，至少包括:
[0040]驅(qū)動(dòng)電路201、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管202、自舉電容203、高邊晶體管204、以及低邊晶體管205 ；
[0041]所述驅(qū)動(dòng)電路201的第一輸出端連接于所述高邊晶體管204的柵極、第二輸出端連接于所述低邊晶體管205的柵極、第三輸出端連接于所述高邊晶體管204的柵極的源極、低邊晶體管205的漏極、負(fù)載206、以及自舉電容203的第一端；
[0042]所述高邊晶體管204的漏極接高電平，所述低邊晶體管205的源極接低電平；
[0043]所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(JFET) 202集成于所述驅(qū)動(dòng)電路201，所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管202的柵極連接于所述驅(qū)動(dòng)電路201以輸入邏輯信號(hào)，所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管202的源極連接于驅(qū)動(dòng)電源，漏極連接于所述自舉電容203的第二端。
[0044]所述的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管202，是在一塊N型(或P型)半導(dǎo)體材料的兩邊各擴(kuò)散一個(gè)高雜質(zhì)濃度的P型區(qū)(或N型區(qū))，形成兩個(gè)不對(duì)稱(chēng)的PN結(jié)。把兩個(gè)P區(qū)(或N區(qū))并聯(lián)在一起，引出一個(gè)電極，作為柵極，在N型(或P型)半導(dǎo)體的兩端各引出一個(gè)電極，分別作為源極和漏極。夾在兩個(gè)PN結(jié)中間的N區(qū)(或P區(qū))是電流的通道，則為導(dǎo)電溝道(簡(jiǎn)稱(chēng)溝道)，這種結(jié)構(gòu)的管子稱(chēng)為N溝道(或P溝道)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管。所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管202，可以在B⑶工藝中將其集成于所述驅(qū)動(dòng)電路201，從而減少整個(gè)系統(tǒng)的元件數(shù)量，降低電路的復(fù)雜程度，提高器件的集成度。
[0045]所述驅(qū)動(dòng)電路201，除了常規(guī)控制所述高邊晶體管204、低邊晶體管205的開(kāi)關(guān)等功能以外、還為所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管202提供一個(gè)邏輯信號(hào)，用于控制所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管202的開(kāi)關(guān)，即所述邏輯信號(hào)由所述驅(qū)動(dòng)電路201提供，用于控制所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管202的開(kāi)啟與關(guān)斷。
[0046]所述聞邊晶體管204,可以為NM0S晶體管或PM0S晶體管。在本實(shí)施例中，所述聞邊晶體管204為NM0S晶體管。當(dāng)然，在其它的實(shí)施過(guò)程中，所述高邊晶體管204也可以采用別的開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行替換，并不限定于此。
[0047]所述低邊晶體管205，可以為NM0S晶體管或PM0S晶體管。在本實(shí)施例中，所述低邊晶體管205為NM0S晶體管。當(dāng)然，在其它的實(shí)施過(guò)程中，所述低邊晶體管205也可以采用別的開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行替換，并不限定于此。
[0048]由于自舉電路一般起提高電壓的作用，因此，所述負(fù)載206的工作電壓大于所述驅(qū)動(dòng)電源的供電電壓。
[0049]如圖2及圖3所示，本實(shí)施例還提供一種集成結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的自舉電路的自舉方法，包括步驟:
[0050]首先，進(jìn)行步驟S11，驅(qū)動(dòng)電路201向高邊晶體管204的柵極輸出低電平使所述高邊晶體管204關(guān)斷，向低邊晶體管205的柵極輸出高電平使所述低邊晶體管205開(kāi)啟，向所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管202的柵極輸出高電平邏輯信號(hào)使所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管202開(kāi)啟，驅(qū)動(dòng)電源給自舉電容203充電；
[0051]然后，進(jìn)行步驟S12,驅(qū)動(dòng)電路201向聞邊晶體管204的棚極輸出聞電平使所述聞邊晶體管204開(kāi)啟，向低邊晶體管205的柵極輸出低電平使所述低邊晶體管205關(guān)斷，向所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管202的柵極輸出低電平邏輯信號(hào)使所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管202關(guān)斷，所述自舉電容203輸出的電壓及所述高邊晶體管204輸出的高電平匯聚成高電壓輸出，實(shí)現(xiàn)自舉；同時(shí)，所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管202的關(guān)斷將自舉產(chǎn)生的高電壓與驅(qū)動(dòng)電路201內(nèi)部的低電壓供電相隔離，保證驅(qū)動(dòng)電路201的安全。
[0052]如上所述，本發(fā)明提供一種集成結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的自舉電路，至少包括:驅(qū)動(dòng)電路201、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管202、自舉電容203、高邊晶體管204、以及低邊晶體管205 ;所述驅(qū)動(dòng)電路201的第一輸出端連接于所述高邊晶體管204的柵極、第二輸出端連接于所述低邊晶體管205的柵極、第三輸出端連接于所述高邊晶體管204的柵極的源極、低邊晶體管205的漏極、負(fù)載206、以及自舉電容203的第一端；所述高邊晶體管204的漏極接高電平，所述低邊晶體管205的源極接低電平；所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管202集成于所述驅(qū)動(dòng)電路201，所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管202的柵極連接于所述驅(qū)動(dòng)電路201以輸入邏輯信號(hào)，所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管202的源極連接于驅(qū)動(dòng)電源，漏極連接于所述自舉電容203的第二端。本發(fā)明將結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管202集成于驅(qū)動(dòng)電路201，可以有效減少整個(gè)系統(tǒng)的元件數(shù)目，降低電路的復(fù)雜程度，提高器件的集成度。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于工業(yè)生產(chǎn)。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0053]上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種集成結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的自舉電路，其特征在于，至少包括: 驅(qū)動(dòng)電路、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管、自舉電容、聞邊晶體管、以及低邊晶體管； 所述驅(qū)動(dòng)電路的第一輸出端連接于所述高邊晶體管的柵極、第二輸出端連接于所述低邊晶體管的柵極、第三輸出端連接于所述高邊晶體管的柵極的源極、低邊晶體管的漏極、負(fù)載、以及自舉電容的第一端； 所述高邊晶體管的漏極接高電平，所述低邊晶體管的源極接低電平； 所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管集成于所述驅(qū)動(dòng)電路，所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極連接于所述驅(qū)動(dòng)電路以輸入邏輯信號(hào)，所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極連接于驅(qū)動(dòng)電源，漏極連接于所述自舉電容的第二端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的自舉電路，其特征在于:所述邏輯信號(hào)控制所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的開(kāi)啟與關(guān)斷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的自舉電路，其特征在于:所述高邊晶體管為NMOS晶體管或PMOS晶體管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的自舉電路，其特征在于:所述低邊晶體管為NMOS晶體管或PMOS晶體管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的自舉電路，其特征在于:所述負(fù)載的工作電壓大于所述驅(qū)動(dòng)電源的供電電壓。
6.—種如權(quán)利要求1?5任意一項(xiàng)所述的集成結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的自舉電路的自舉方法，其特征在于: 所述自舉方法包括以下步驟: 驅(qū)動(dòng)電路向高邊晶體管的柵極輸出低電平使所述高邊晶體管關(guān)斷，向低邊晶體管的柵極輸出高電平使所述低邊晶體管開(kāi)啟，向所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極輸出高電平邏輯信號(hào)使所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管開(kāi)啟，驅(qū)動(dòng)電源給自舉電容充電； 驅(qū)動(dòng)電路向高邊晶體管的柵極輸出高電平使所述高邊晶體管開(kāi)啟，向低邊晶體管的柵極輸出低電平使所述低邊晶體管關(guān)斷，向所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極輸出低電平邏輯信號(hào)使所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管關(guān)斷，所述自舉電容輸出的電壓及所述高邊晶體管輸出的高電平匯聚成高電壓輸出，實(shí)現(xiàn)自舉；同時(shí)，所述結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的關(guān)斷將自舉產(chǎn)生的高電壓與驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)部的低電壓供電相隔離。
【文檔編號(hào)】H02M3/07GK104426359SQ201310405068
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】王凡 申請(qǐng)人:上海寶芯源功率半導(dǎo)體有限公司