CN105811960B - 一种采用薄栅氧mos管的电平位移电路 - Google Patents

一种采用薄栅氧mos管的电平位移电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电子电路技术，特别涉及一种用于薄栅氧MOS管的电平位移电路。本发明的电路，相比传统的电平移位电路的区别主要为，传统的高压电平位移电路使用厚栅氧MOS管做驱动级，本发明的电平位移电路使用薄栅氧MOS管做驱动级，减小电平位移电路的功率损耗，提高高压电源转换器的工作频率。本发明的有益效果为，相比原有的电平位移电路结构，本发明的电平位移电路使用电容做负载，利用第二电容、第三电容来保护第一PMOS管、第一功率PMOS管的栅极，使得栅极电压浮动范围在5V以内，能够将薄栅氧MOS管应用到此电路中，从而改善了电路性能。

Description

一种采用薄栅氧MOS管的电平位移电路
技术领域
本发明涉及电子电路技术，特别涉及一种采用薄栅氧MOS管的电平位移电路。
背景技术
电平位移电路是HVIC(高压集成电路)的典型电路之一，由于其高可靠性，面积小，能效高等特点被广泛应用于智能车载电子、可再生能源***、高亮度LED灯***等方面。为了提升其功率密度，电平位移电路不得不工作在高开关频率以减少无源器件部分的大小；为了提升其功率效率，就需要实现零电压开关来减少电平位移电路的开关损耗。相比厚栅氧高压功率MOS管而言，薄栅氧高压功率MOS管具有低导通电阻，低亚阈值电压。因此，薄栅氧高压功率MOS管能够减小电平位移电路的功率损耗，提高高压电源转换器的工作频率。
尽管薄栅氧高压功率MOS的源漏极能够耐高压，但是薄栅氧结果却导致其能够承受的栅源电压很小，一般在5V左右。而目前的电平位移电路都需要高压功率MOS管承受很高的栅源电压值，使得薄栅氧高压功率MOS的应用受到阻碍。
一种比较经典的高压电平位移电路如图1所示，包括一个接输入信号的施密特触发器、构成电平位移功能的4个MOS管及一个反相器、以及提供分压的BJT管、电容、电阻、齐纳二极管，此电路结构简单，可以良好的实现电平位移功能，但功率PMOS管需要承受较高的栅极电压，无法将薄栅氧功率MOS管应用到此电路中去，从而无法进一步改善电路性能。
发明内容
本发明针对上述问题，提出一种采用薄栅氧MOS管的电平位移电路。
本发明的技术方案：一种采用薄栅氧MOS管的电平位移电路，包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一齐纳二极管D1、第二齐纳二极管D2、第一电阻R1、第二电阻R2、NPN三极管NPN1、PMOS管MP1、功率PMOS管PMP1、NMOS管MN1、反相器和施密特触发器；所述施密特触发器的输入端为电平位移电路的输入端；NPN三极管NPN1的集电极接电源，其基极通过第一电阻R1后接电源，NPN三极管NPN1的发射极通过第一电容C1后接地；NPN三极管NPN1的基极与第一电阻R1的连接点接第一齐纳二极管D1的阴极，第一齐纳二极管D1的阳极接地；NPN三极管NPN1的发射极与第一电容C1的连接点接施密特触发器的电源输入端；施密特触发器的负输入端接地，其输出端接NMOS管MN1的栅极；PMOS管MP1的源极接电源，其栅极通过第二电阻R2后接电源；PMOS管MP1栅极与第二电阻R2的连接点通过第二电容C2后接施密特触发器的输出端；PMOS管MP1的漏极接第二齐纳二极管D2的正极；功率PMOS管PMP1的源极接电源，其栅极接PMOS管MP1漏极与第二齐纳二极管D2正极的连接点；功率PMOS管PMP1栅极、PMOS管MP1漏极与第二齐纳二极管D2正极的连接点通过第三电容C3后接NMOS管MN1的漏极；NMOS管MN1的源极接地；反相器的输入端接施密特触发器的输出端，反相器的输出端接功率NMOS管PMN1的栅极；功率NMOS管PMN1的源极接地，其漏极接功率PMOS管PMP1的漏极；NMOS管PMN1源极与功率PMOS管PMP1漏极的连接点为电平位移电路的输出端。
本发明的有益效果为，相比原有的电平位移电路结构，本发明的电平位移电路使用电容做负载，利用第二电容、第三电容来保护第一PMOS管、第一功率PMOS管的栅极，使得栅极电压浮动范围在5V以内，能够将薄栅氧MOS管应用到此电路中，从而改善了电路性能。
附图说明
图1为现有的一种经典电平位移电路图；
图2为实施例的原理框图；
图3为实施例的电路结构示意图；
图4为实施例的仿真结果逻辑示意图；
图5为实施例的仿真结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述
实施例
如图3所示，本实施例的适用于薄栅氧MOS管的电平位移电路，包括两个电阻，两个齐纳二极管，一个施密特触发器，三个电容，一个反相器，一个NMOS管，一个PMOS管，一个薄栅氧功率NMOS管，一个薄栅氧功率PMOS管，第一齐纳二极管的耐压值为5.7V，第一齐纳二极管D1为第一NPN管NPN1提供正向偏压，使得第一NPN管NPN1处于开启状态，第一电阻R1提供第一NPN管NPN1基极与集电极之间的偏压，第一电容C1用于提供5V的分压值给施密特触发器做供电电压，施密特触发器用于对输入信号的整形，输入信号为3.3V或5V的TTL信号或CMOS电平信号，施密特触发器输出端接第二电容C2的阴极，第二电容C2的阳极接第二电阻R2的阴极，第二电容C2的阳极接第一PMOS管MP1的栅极，第二电阻的阳极接供电电源VCC，第一PMOS管MP1的源极接供电电源VCC，第一PMOS管MP1的漏极接第二齐纳二极管D2的阳极，第一PMOS管MP1的漏极接第三电容C3的阳极，第一PMOS管MP1的漏级接第一薄栅氧PMOS管PMP1的栅极，第二齐纳二极管D2的阴极接供电电源VCC，第一薄栅氧PMOS管PMP1的源极接供电电源VCC，施密特触发器的输出级接第一NMOS管MN1的栅极，施密特触发器的输出级接第一反相器INV1的输入级，第一NMOS管MN1的漏极接第三电容C3的阴极，第一NMOS管MN1的源极接地，第一反相器INV1的输出级接第一薄栅氧NMOS管PMN1的栅极，第一薄栅氧NMOS管PMN1的源极接地，第一薄栅氧NMOS管PMN1的漏极接第一薄栅氧PMOS管PMP1的漏极，第一薄栅氧PMOS管PMP1的漏极与第一薄栅氧NMOS管PMN1的漏极为输出端。
以本实施例为例说明本发明整体电路的工作原理：
本实施例中，电路的供电电源VCC为15V，施密特触发器的供电电源为5V，齐纳二极管耐压5.7V，第一电容C1为1pF，第二电容C2为1pF，第三电容C3为3pF，本电路的输出级采用了薄栅氧MOS管，电平位移电路的功能是将高端电路低压部分的输出传送到高压部分，本电路中，负载电容对薄栅氧MOS管的控制部分是驱动电路的关键部分。
当输出信号为高电平时，施密特触发器的输出信号为高电平，此时第一PMOS管MP1的栅极为高电平，第一PMOS管MP1关闭，不会对第三电容C3进行充放电，第一NMOS管MN1的栅极为高电平，第一NMOS管MN1导通，第三电容C3阴极接地电平，第三电容C3两端电压不变，第三电容C3阳极电平被拉低5V，第三电容C3阳极电平与供电电源VCC的差值为5V，第一薄栅氧PMOS管PMP1导通，第一反相器INV1的输入级接高电平，输出为低电平，第一薄栅氧PMOS管PMN1的栅极为低电平，第一薄栅氧MOS管PMN1关断，输出信号OUT为高电平；当输入信号由高变低时，施密特触发器输出低电平，第二电容C2阴极电平为0V，第二电容C2阳极电平被拉低，第一PMOS管MP1导通并对第三电容C3进行充电，第一NMOS管MN1的栅极为低电平，第一NMOS管MN1关断，第三电容阳极电平跳高并等于供电电源电压VCC，第一薄栅氧PMOS管PMP1关断，第一反相器INV1输入级为低电平，输出端为高电平，第一薄栅氧NMOS管PMN1的栅极为高电平，第一薄栅氧NMOS管PMN1导通，输出信号OUT为低电平，从而成功完成了电平信号由高到低的转换。
图4给出了该实施方式的仿真结果逻辑图，第三电容C3阳极的电位随输入信号的跳变而跳变，第一薄栅氧PMOS管栅极的浮动电平为10V-15V，浮动电平处于安全耐压值以内。
本实施例的仿真条件为：供电电源VCC＝15V；第一齐纳二极管D1耐压5.7V；施密特触发器供电电压为5V；电路输入信号范围：0V～5V(3.3V)，输出信号范围：0V-15V。仿真结果如图5所示，达到了高低电平位移的目的。
综上所述，本发明所述的一种适用于薄栅氧MOS管的电平位移电路可以作为半导体集成电路功率电子芯片或者驱动芯片中的基本电路，可以实现对HVIC能效的提高。

Claims (1)

1.一种采用薄栅氧MOS管的电平位移电路，包括第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第一齐纳二极管(D1)、第二齐纳二极管(D2)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、NPN三极管(NPN1)、PMOS管(MP1)、功率PMOS管(PMP1)、NMOS管(MN1)、反相器和施密特触发器；所述施密特触发器的输入端为电平位移电路的输入端；NPN三极管(NPN1)的集电极接电源，其基极通过第一电阻(R1)后接电源，NPN三极管(NPN1)的发射极通过第一电容(C1)后接地；NPN三极管(NPN1)的基极与第一电阻(R1)的连接点接第一齐纳二极管(D1)的阴极，第一齐纳二极管(D1)的阳极接地；NPN三极管(NPN1)的发射极与第一电容(C1)的连接点接施密特触发器的电源输入端；施密特触发器的负输入端接地，其输出端接NMOS管(MN1)的栅极；PMOS管(MP1)的源极接电源，其栅极通过第二电阻(R2)后接电源；PMOS管(MP1)栅极与第二电阻(R2)的连接点通过第二电容(C2)后接施密特触发器的输出端；PMOS管(MP1)的漏极接第二齐纳二极管(D2)的正极；功率PMOS管(PMP1)的源极接电源，其栅极接PMOS管(MP1)漏极与第二齐纳二极管(D2)正极的连接点；功率PMOS管(PMP1)栅极、PMOS管(MP1)漏极与第二齐纳二极管(D2)正极的连接点通过第三电容(C3)后接NMOS管(MN1)的漏极；NMOS管(MN1)的源极接地；反相器的输入端接施密特触发器的输出端，反相器的输出端接功率NMOS管(PMN1)的栅极；功率NMOS管(PMN1)的源极接地，其漏极接功率PMOS管(PMP1)的漏极；NMOS管(PMN1)源极与功率PMOS管(PMP1)漏极的连接点为电平位移电路的输出端。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106341119B (zh) * 2016-09-06 2019-06-28 珠海全志科技股份有限公司 电平移位电路
CN110535459A (zh) * 2019-09-30 2019-12-03 安凯(广州)微电子技术有限公司 一种基于低压cmos工艺的数字电平转换电路
CN113014077B (zh) * 2021-03-30 2022-06-28 国硅集成电路技术(无锡)有限公司 一种高压pn桥栅驱动电路
CN113541676A (zh) * 2021-08-10 2021-10-22 宜矽源半导体南京有限公司 一种低功耗高压电平移位电路
CN114448215A (zh) * 2022-01-25 2022-05-06 深圳市诚芯微科技股份有限公司 一种功率管驱动电路

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63105522A (ja) * 1986-10-22 1988-05-10 Nec Corp 高電圧デイジタル信号出力回路
CN102769454A (zh) * 2012-06-30 2012-11-07 东南大学 一种可抗噪声干扰的高侧栅驱动电路
CN102843123A (zh) * 2012-08-31 2012-12-26 电子科技大学 一种高压驱动电路

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63105522A (ja) * 1986-10-22 1988-05-10 Nec Corp 高電圧デイジタル信号出力回路
CN102769454A (zh) * 2012-06-30 2012-11-07 东南大学 一种可抗噪声干扰的高侧栅驱动电路
CN102843123A (zh) * 2012-08-31 2012-12-26 电子科技大学 一种高压驱动电路

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