电平移位器电路、对应的装置和方法制造方法及图纸

本公开提供了一种电平移位器电路、对应的装置和方法。一种电平移位器电路包括：用于接收可在第一输入电平与第二输入电平之间切换的输入信号的输入级以及可在第一输出电平与第二输出电平之间切换的产生用于负载的驱动信号的输出级。电平转换器将在输入电平之间的输入信号切换转换为在输出电平之间切换的输出级。被耦合到输出级的反馈元件向输入级传送表示输出级的输出电平的反馈信号。输入级包括对输入信号和反馈信号敏感的控制电路装置，用于检测在不存在第一输入电平与第二输入电平之间的输入信号切换的情况下出现的第一输出电平与第二输出电平之间的输出级的不希望有的切换。该控制电路装置反转由不希望有的切换产生的输出级的输出电平。

【技术实现步骤摘要】
电平移位器电路、对应的装置和方法
本描述涉及电平移位器电路。一个或多个实施例可以用在各种应用中，例如用在超声公开市场产品中。用于超声脉冲发生器的驱动单元是一个这种可能的应用的示例。
技术介绍
虽然具备令人满意的性能，但是传统的电平移位器电路可能存在各种缺点，例如：–由于例如HVMOS的寄生电容而导致移位慢，–可能相当可观的静态消耗，–为了避免高消耗而可能需要的很高的上拉电阻值，–对例如噪声环境(即噪声电源和噪声环境)中所不希望有的耦合的低免疫力，以及–对可能的数据损失的低可靠性，这可能导致破坏性事件(例如不希望有的高输出电流)。
技术实现思路
根据一个或多个实施例，电平移位器电路可以具有所附权利要求中所提出的特征。一个或多个实施例可以还涉及对应的装置(例如诸如超声脉冲发生器之类的超声产品)以及对应的方法。权利要求构成这里所提供的一个或多个实施例的公开的整体的一部分。一个或多个实施例可以提供包括反馈功能(例如电容反馈)的例如高电压电平移位器。一个或多个实施例可以提供一种高电压信号转换器，该信号转换器可能具有在低电压域(例如3.3V)与高电压域(例如>100V)之间的高电压差，具有高电流和低静态消耗，被适配用于例如有噪声的电源和快速转变应用中。一个或多个实施例可以抵抗例如噪声环境中的不希望有的耦合。一个或多个实施例可以包括反馈系统，该反馈系统检查经转换的输出数据用以与控制输入信号一致，例如用于转变时的刷新。在一个或多个实施例中，这样的反馈系统可以包括电容器，用于将电压电平从高电压域转换到低电压域，以及对输出信号敏感例如用以刷新输出信号的逻辑控制。一个或多个实施例可以提供以下优点中的一个或多个：–对有噪声的电源和噪声环境的高免疫力，–有效阻止可能的数据丢失，–快速转变以及–降低的静态消耗。附图说明现在将仅仅通过示例的方式参考附图来描述一个或多个实施例，其中：图1是例示实施例的框图；图2是例示实施例的电路图；以及图3图示出例示实施例的可能操作的特定信号。具体实施方式在该担保性描述中，一个或多个特定细节被说明，目的在于提供对实施例的示例的深入理解。这些实施例可以在没有这些特定细节中的一个或多个细节的情况下或者利用其它方法、部件、材料等来实现。在其它情况下，已知的结构、材料、操作没有被详细图示或描述以使得实施例的特定方面将不会模糊。在本描述的架构中提到“实施例”或“一个实施例”意在指示与该实施例相关联地描述的特定配置、结构或特征被包括在至少一个实施例中。因而，可能出现在本描述的一个或多个地方的诸如“在实施例中”或“在一个实施例中”这样的短语不一定指同一的实施例。此外，特定构造、结构或特征可以在一个或多个实施例中按任意适当的方式被组合。这里所用到的参考标记只是为了方便而被提供的并且因此不限制实施例的保护范围。本公开参考用于例如涉及高电压和高电流的装置中的电平移位器电路。用于利用高达200V的工作电压和几安培量级的电流控制致动器的系统可以是这样的装置的示例。这些系统可以包括低电压域(例如1V-2V)中的通信接口并且可以驱动高电压负载，使得能够在内部将信号从一个域“转变到”另一个域的电平移位器可以帮助实现适当的操作。电平移位器(也被称为电平转换器)因而可以接收例如在低电压水平(例如具有值GND＝逻辑“0”或LVP＝逻辑“1”)的输入数据并且将这些数据转变为一致且明确地针对输入信号的高电压输出信号(例如，高电压“附近”的信号，例如REF_HVP＝逻辑“0”或HVP＝逻辑“1”)，这通过提供输入与输出之间的正确关系来实现。这些正在失去的信号之间的关系可以例如导致MOS输出在需要切断时不合意地被接通。在出现例如大尺度的MOS输出(即能够承载大电流)的情况下，这可能不合意地产生可能对设备造成损害的大电流。由于两个域(即例如LVP的低电压和例如HVP的高电压)之间的电压差异，获得所想要的关联可能是愈加困难的。一种示例性应用领域是超声脉冲发生器，其中致动器可以利用例如具有高达200V的幅值、具有20V/ns量级的输出波前并且具有2A量级的开关电流的方波来驱动。在特定应用中，很多脉冲发生器(例如十六个脉冲发生器)可以被集成，这涉及到非常大的开关电流(例如几十安培)和相应地很高噪声的环境。可能出现在电源上的大开关电流、大电压波动和“快速”波前或者内部节点的巨大扰动(电路必须对这些问题免疫)因而对于很多应用来说影响很大。功率消耗是另一个值得考虑的因素。在高电压水平上消耗的小电流实际上可能会对总的功率消耗有非常大的贡献。降低的(理论上为零的)静态消耗因而成为电平移位器的所希望有的特征，或者应理解为降低消耗可能会导致降低的噪声免疫力。各种电平移位器电路在诸如US2014/0247082A1、US8044699B2、US8686784B2或US8717063B2之类的文献中被公开。如所指出的，这些文献中所公开的布置可能存在某些缺点，例如由于高电压设备的高寄生电容而导致转换慢、不可忽略的静态消耗、对有噪声的电源的低免疫力以及丢失数据的可能性。图1的框图例示了用于驱动电负载(例如HSP)的电平移位器电路的一个或多个实施例。在一个或多个实施例中，这可以经由级A呈现，例如诸如一系列逻辑门之类的缓冲器级。超声产品中的高端脉冲发生器可以例示这样的负载。或者应当理解负载(例如HSP)本身可以不作为实施例的一部分。在一个或多个实施例中，输入信号IN可以被施加于控制逻辑CL，该控制逻辑进而驱动电平转换器(电平移位器)LT。电平转换器LT经由逻辑元件LL(并且可能是级A)驱动负载HSP。仅仅通过非限制示例的方式，如这里所例示的电平移位器电路可以在例如3.3V处的低电压(LVP)域与超过100V的电压处的高电压域(HVP)之间工作。或者应理解虽然位于电路的高电压域中，但是逻辑元件LL和级A可以自身并不是高电压元件：例如它们可以在HVP与具有例如REF_HVP＝HVP-3.3V的电压REF_HVP之间工作。在一个或多个实施例中，反馈路径10可以被提供以通过输入线路20向控制逻辑CL传送表示例如在逻辑元件LL的输出处获得的输出信号(例如逻辑“0”或“1”)的信号。通过接收反馈信号和输入信号IN，控制逻辑CL可以检测经转变的输出信号的变化以例如刷新输出数据。取决于输出信号与输入信号一致与否，刷新操作确认或纠正输出。在一个或多个实施例中，快速操作可以通过向电平移位器提供与在IN边沿情况下所提供的输入信号相等(与实际IN值一致)的输入信号被实现(反馈越快，信号可以被处理的频率越高)。这个刷新操作在不一致的情况下产生对高电压输出的正校正，而在一致的情况下不产生变化。控制逻辑CL的不同实现方式可以利用能够接收反馈信号、针对预期值检查该信号并且当(且仅当)两者不同时重新确认该信号的逻辑CL来实现。类似地，虽然现在将通过示例的方式描述反馈路径10、控制逻辑CL和电平转换器LT的特定示例性实现方式，但是其它实现方式也可以由本领域技术人员设计出。例如，如图2的电路图中所例示的一个或多个实施例可以包括：–包括电容器10的电容反馈路径，该路径可以具有非常小的(理论上为零的)静态功率消耗，–包括被设置在HVP与地面之间的开关级(例如诸如具有漏极电阻R1、R2的MOSFETM1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于经由电源线驱动负载的电平移位器电路，所述电路包括：用于接收能够在第一输入电平与第二输入电平之间切换的输入信号的输入级，被耦合到所述电源线以产生用于所述负载的驱动信号的输出级，所述输出级能够在第一输入电平与第二输出电平之间切换，被耦合在所述输入级与所述输出级之间的电平转换器，其中在所述第一输入电平与所述第二输入电平之间的所述输入信号切换促使所述输出级在所述第一输出电平与所述第二输出电平之间切换，被耦合到所述输出级以用于向所述输入级传送表示所述输出级的输出电平的反馈信号的反馈元件，并且其中所述输入级包括控制电路装置，所述控制电路装置对所述输入信号和所述反馈信号敏感并且被配置用于检测在不存在所述第一输入电平与所述第二输入电平之间的输入信号切换的情况下出现的所述第一输出电平与所述第二输出电平之间的所述输出级的不希望有的切换并且反转由所述不希望有的切换产生的所述输出级的输出电平。

【技术特征摘要】
2015.11.24 IT 1020150000762001.一种用于经由电源线驱动负载的电平移位器电路，所述电路包括：用于接收能够在第一输入电平与第二输入电平之间切换的输入信号的输入级，被耦合到所述电源线以产生用于所述负载的驱动信号的输出级，所述输出级能够在第一输入电平与第二输出电平之间切换，被耦合在所述输入级与所述输出级之间的电平转换器，其中在所述第一输入电平与所述第二输入电平之间的所述输入信号切换促使所述输出级在所述第一输出电平与所述第二输出电平之间切换，被耦合到所述输出级以用于向所述输入级传送表示所述输出级的输出电平的反馈信号的反馈元件，并且其中所述输入级包括控制电路装置，所述控制电路装置对所述输入信号和所述反馈信号敏感并且被配置用于检测在不存在所述第一输入电平与所述第二输入电平之间的输入信号切换的情况下出现的所述第一输出电平与所述第二输出电平之间的所述输出级的不希望有的切换并且反转由所述不希望有的切换产生的所述输出级的输出电平。2.根据权利要求1所述的电平移位器电路，其中对所述输入信号敏感的所述控制电路装置被配置用于检测作为所述第一输入电平与所述第二输入电平之间的输入信号切换的结果而出现的所述第一输出电平与所述第二输出电平之间的所述输出级的切换并且刷新由所述输入信号切换产生的输出电平。3.根据权利要求1所述的电平移位器电路，所述反馈元件包括被耦合在所述输出级与所述控制电路装置之间的电容器。4.根据权利要求1所述的电平移位器电路，包括被耦合在用于接收能够在第一低电压输入电平与第二低电压输入电平之间切换的输入信号的输入级与用于产生针对所述负载的高电压驱动信号的输出级之间的电平转换器。5.根据权利要求1所述的电平移位器电路，其中所述电平转换器包括开关级，所述开关级包括电子开关。6.根据权利要求5所述的电平移位器电路，其中所述电子开关包括MOSFET晶体管。7.根据权利要求1所述的电平移位器电路，其中所述输出级包括具有被耦合到所述电平转换器的输入的锁存器元件和能够根据所述输入在所述第一输出电平与所述第二输出电平之间切换的输出。8.根据权利要求1所述的电平移位器电路，其中所述控制电路装置包括：被所述反馈信号驱动的脉冲电路，所述脉冲电路能够耦合到所述电平转换器以向所述电平转换器施加用于在所述第一输出电平与所述第二输出电平之间切换所述输出级的驱动脉冲，被耦合在所述脉冲电路与所述电平转换器之间的耦合电路，所述耦合电路对所述输入信号敏感以在耦合状况下将所述脉冲电路耦合到所述电平转换器，以向所述电平转换器施加驱动脉冲以用于反转由所述输出级的所述不希望有的切换产生的所述输出级的输出电平。9.根据权利要求8所述的电平移位器电路，其中所述耦合电路允许另一耦合状况以将所述脉冲电路耦合到所述电平转换器以向所述电平转换器施加驱动脉冲，所述驱动脉冲将所述输出级的输出电平维持在由所述第一输入电平与所述第二输入电平之间的所述输入信号切换产生的所述第一输出电平与所述第二输出电平中的一个处。10.根据权利要求1所述的电平移位器，其中所述输出级包括优选为低通类型的滤波器，以产生针对所述负载的所述驱动信号。11.一种电子系统，包括：电平移位器电路，所述电平移位器电路包括：输入电路，所述输入电路被配置为接收能够在第一输入电平与第...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·比恩齐，F·古安兹罗里，D·U·吉祖，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT