電平轉(zhuǎn)移電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及開關(guān)電源領(lǐng)域，尤其是一種電平轉(zhuǎn)移電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在開關(guān)電源的內(nèi)部設(shè)計電路中，上管的驅(qū)動電壓往往比較高，而內(nèi)部的邏輯信號一般為低壓，因此就需要電平轉(zhuǎn)換電路對電源和地進行切換。
[0003]目前，常用的電平轉(zhuǎn)移電路如圖1所示。其中圖1是高電壓電源之間的電平轉(zhuǎn)移，圖1中上管MPl和MP2為PMOS管，下管MNl和MN2為NMOS管。
[0004]圖1中VDD為第一電源(一般為低壓5V)，反相器INVl的輸入端為低壓輸入邏輯，輸出控制MNl的柵極。MPl和MP2的源端接VIN，VIN為第二電源(一般為高壓12ν)，ΜΡ1的柵極接MP2和麗2的漏端，MP2柵極接MPI和MNl的漏端。反相器INV2的電源為VIN，輸出為轉(zhuǎn)換后的高壓邏輯信號。
[0005]其工作原理為:若輸入]由高變低時，INl由低變高;MNl開始打開，MN2關(guān)斷;六點電壓變?yōu)镺，同時MP2打開，將B點電壓拉高到VIN，實現(xiàn)電壓VDD到VIN的轉(zhuǎn)換。同樣，若輸入IN由低變高時，INl由高變低;麗I開始關(guān)斷，麗2打開;B點電壓變?yōu)镺，同時MPl打開，將A點電壓拉高到VIN。
[0006]但是，在該轉(zhuǎn)換期間存在上下管同時導通的時間，此期間會導致電流瞬間增大。如圖3所示，IN由OV上升到VDD電壓時，MN2的打開電壓為其閾值電壓VTH，也就是圖中a豎線所對應(yīng)的電壓，此時B點的電壓才開始降低。同樣，MNl的完全關(guān)斷電壓為其閾值電壓VTH，也就是圖中b點所對應(yīng)的電壓，此時A點電壓才可以完全升高到VIN。所以在a點到e點所對應(yīng)的電壓期間，MP2是完全打開，MN2由打開到關(guān)斷，在這個過程中就會有較大的電流由電源VIN經(jīng)過MP2和麗2到地。同樣在f點到b點所對應(yīng)的電壓期間，MPl完全打開，麗I由打開到關(guān)斷的過程中，也有大的電流從VIN經(jīng)過MPl和MNl到低。所以每次信號的翻轉(zhuǎn)動作，都會導致兩次大的電流從VIN到地。并且該電流會隨著VIN的提高和MOS管面積的增大而成比例的增大。尤其當輸入電壓較高和頻率較快時，電流的損耗會非常大，不僅影響芯片的工作效率，同時大的電流很容易導致MOS管的燒毀，降低芯片的可靠性。
[0007]現(xiàn)有的地之間也需要一個單獨的轉(zhuǎn)移電路，如圖2所示，圖2中所對應(yīng)的電平轉(zhuǎn)移存在一樣的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實用新型提供一種電平轉(zhuǎn)移電路，不僅可以完全解決轉(zhuǎn)換期間電流穿通的問題，而且可以嚴格控制轉(zhuǎn)換期間電流的大小，提高了芯片的工作效率和芯片的可靠性。同時，本專利所提出的電平轉(zhuǎn)移電路，可以實現(xiàn)由低壓側(cè)到高壓側(cè)電源和地的一次性轉(zhuǎn)換，不需要單獨進行電源和地的轉(zhuǎn)換，電路結(jié)構(gòu)比較精簡。本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0009]一種電平轉(zhuǎn)移電路，包括:反相器INV5、INV6，匪OS管麗5和麗6，電阻Rl，穩(wěn)壓二極管Zl;
[0010]反相器INV5的電源端接第一電源VDD，輸入端接與第一電源VDD適配的輸入信號IN;反相器INV5的接地端接第一地GND，第一地GND為0V;反相器INV5的輸出端接匪OS管麗6的柵極;WOS管MN6的源極接匪OS管MN5的漏極，MN5的源極接第一地GND;麗5為一偏置電流的鏡像管；
[0011]NMOS管MN6的漏極接電阻Rl的一端、穩(wěn)壓二極管Zl的陽極和反相器INV6的輸入端；電阻Rl的另一端、穩(wěn)壓二極管Zl的陰極和反相器INV6的電源端接第二電源VIN;第二電源VIN的電壓高于第一電源VDD;
[0012]反相器INV6的接地端接第二地;第二地的值為VIN-VDD;反相器INV6的輸出端輸出轉(zhuǎn)換后的電壓OUT。
[0013]進一步地，第一電源VDD為5V，第二電源VIN為12V。
[0014]本實用新型的優(yōu)點:
[0015]I)可以嚴格控制轉(zhuǎn)換期間電流的大小。
[0016]2)可以實現(xiàn)由低壓側(cè)到高壓側(cè)電源和地的一次性轉(zhuǎn)換，不需要單獨進行電源和地的轉(zhuǎn)換，電路結(jié)構(gòu)比較精簡。
【附圖說明】
[0017]圖1為現(xiàn)有的電源之間的電平轉(zhuǎn)移電路。
[0018]圖2為現(xiàn)有的地之間的電平轉(zhuǎn)移電路。
[0019]圖3為現(xiàn)有電平轉(zhuǎn)移期間信號轉(zhuǎn)換的波形圖。
[0020]圖4為本實用新型的低壓側(cè)到高壓側(cè)電源和地同時轉(zhuǎn)換的電平轉(zhuǎn)移電路圖。
【具體實施方式】
[0021 ]下面結(jié)合具體附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0022]本實用新型如圖4所示，該電平轉(zhuǎn)移電路不僅可以控制轉(zhuǎn)換期間電流的大小，而且可以實現(xiàn)從低壓端到高壓端電源和地的一次性轉(zhuǎn)換。
[0023]電平轉(zhuǎn)移電路，包括:反相器INV5、INV6，NM0S管MN5和MN6，電阻R1，穩(wěn)壓二極管Zl;反相器INV5的電源端接第一電源VDD，輸入端接與第一電源VDD適配的輸入信號IN;反相器INV5的接地端接第一地GND，第一地GND為0V;反相器INV5的輸出端接匪OS管MN6的柵極；匪OS管麗6的源極接匪OS管麗5的漏極，麗5的源極接第一地GND;麗5為一偏置電流的鏡像管;匪OS管麗6的漏極接電阻Rl的一端、穩(wěn)壓二極管Zl的陽極和反相器INV6的輸入端；電阻Rl的另一端、穩(wěn)壓二極管Zl的陰極和反相器INV6的電源端接第二電源VIN;第二電源VIN的電壓高于第一電源VDD;反相器INV6的接地端接第二地;第二地的值為VIN-VDD;反相器INV6的輸出端輸出轉(zhuǎn)換后的電壓OUT。
[0024]反相器INV5為低壓側(cè)的反相器，其電源為第一低壓電源VDD，典型值為5V，第一地GND為0V;MN6為高壓管，其作用為承受第二電源VIN的高壓，保護MN5低壓管;第二電源VIN可以是12V。
[0025]麗5為一偏置電流的鏡像管；電阻Rl與NMOS管麗6導通時流經(jīng)麗6的電流Il的乘積為第一電源VDD的5V電壓;穩(wěn)壓管Zl的作用是保證電阻Rl上的壓降在5V之內(nèi)，確保反相器INV6的柵極不被擊穿；INV6為高壓側(cè)的反相器，其電源為VIN，地為VIN-VDD(即VIN-5V)。
[0026]其工作原理為:當輸入信號IN由低電平變?yōu)楦唠娖?VDD)時，麗6的柵極電壓由VDD變?yōu)?V，關(guān)斷電流通路II，此時電阻Rl為上拉電阻，將INV6的反相器輸入端拉到VIN，輸出電壓OUT為第二地(VIN-5V)。在該轉(zhuǎn)換期間由于Il支路關(guān)閉，所以幾乎沒有消耗電流。
[0027]當輸入信號IN由高電平為低電平時，MN6的柵極電壓由OV變?yōu)閂DD，打開電流通路
II。此時Rl上的壓降可通過設(shè)計電阻和電流的大小控制在5V，那么反相器INV6的輸入電壓為VIN-5V，輸出電壓OUT為VIN。在該轉(zhuǎn)換期間，所流通的電流為11，該電流經(jīng)過麗5鏡像產(chǎn)生，達到可控的目的。我們可以通過調(diào)節(jié)電流Il和電阻Rl的關(guān)系來調(diào)整電流的大小。
【主權(quán)項】
1.一種電平轉(zhuǎn)移電路，其特征在于，包括: 反相器INV5、INV6，NMOS管麗5和MN6，電阻Rl，穩(wěn)壓二極管ZI ； 反相器INV5的電源端接第一電源VDD，輸入端接與第一電源VDD適配的輸入信號IN;反相器INV5的接地端接第一地GND，第一地GND為OV;反相器INV5的輸出端接匪OS管麗6的柵極;NMOS管MN6的源極接NMOS管MN5的漏極，MN5的源極接第一地GND ;MN5為一偏置電流的鏡像管； NMOS管MN6的漏極接電阻Rl的一端、穩(wěn)壓二極管Zl的陽極和反相器INV6的輸入端；電阻Rl的另一端、穩(wěn)壓二極管Zl的陰極和反相器INV6的電源端接第二電源VIN;第二電源VIN的電壓高于第一電源VDD; 反相器INV6的接地端接第二地;第二地的值為VIN-VDD;反相器INV6的輸出端輸出轉(zhuǎn)換后的電壓OUT。2.如權(quán)利要求1所述的電平轉(zhuǎn)移電路，其特征在于: 第一電源VDD為5V，第二電源VIN為12V。
【專利摘要】本實用新型提一種電平轉(zhuǎn)移電路，包括：反相器INV5、INV6，NMOS管MN5和MN6，電阻R1，穩(wěn)壓二極管Z1；反相器INV5的電源端接第一電源VDD，輸入端接與第一電源VDD適配的輸入信號IN；反相器INV5的接地端接第一地GND，第一地GND為0V；反相器INV5的輸出端接NMOS管MN6的柵極；NMOS管MN6的源極接NMOS管MN5的漏極，MN5的源極接第一地GND；MN5為一偏置電流的鏡像管；NMOS管MN6的漏極接電阻R1的一端、穩(wěn)壓二極管Z1的陽極和反相器INV6的輸入端；電阻R1的另一端、穩(wěn)壓二極管Z1的陰極和反相器INV6的電源端接第二電源VIN；第二電源VIN的電壓高于第一電源VDD；本電路可嚴格控制轉(zhuǎn)換期間電流的大小。
【IPC分類】H03K19/0175
【公開號】CN205232191
【申請?zhí)枴緾N201521087991
【發(fā)明人】楊潺, 黃飛明, 勵曄, 余東升
【申請人】無錫硅動力微電子股份有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月23日