可释放电压应力的电位转换器制造技术

本发明专利技术提供了适用于正电压及负电压转换的电位转换器架构，其中电位转换器的遮蔽电路用来释放施加到输入级电路的晶体管的电压应力，且电位转换器的切换电路用来避免漏电流。除此之外，本发明专利技术通过设计电位转换器的N阱P型晶体管的电源领域，可充分利用电位转换器的电路面积、提升电源效率、增加设计弹性以适用各种应用需求。

【技术实现步骤摘要】
可释放电压应力的电位转换器
本专利技术涉及一种可释放电压应力的电位转换器，尤其涉及一种使用遮蔽电路来释放电压应力的电位转换器。
技术介绍
负电位转换器可用来将其摆幅介于接地(零伏)到正系统电压(VDDD)之间的正输入逻辑信号转换为其摆幅介于接地到负电压VSN(|VSN|>VDDD)之间的负输出信号。举例来说，图7为公知技术负电位转换器7的功能方块图。在图7中，第一级电路用来将一组输入信号NN及NNB转换为一组第一中继信号，其中该组第一中继信号的摆幅介于系统电压VSSD(例如，零伏)到系统电压VDDD(例如，1.2伏)之间。第二级电路用来将该组第一中继信号转换为一组第二中继信号，其中该组第二中继信号的摆幅介于系统电压VDDDN(例如，VDDDN＝VSN/2＝-2.75V)到系统电压VSSA(例如，零伏)。第三级电路用来将该组第二中继信号转换为一组输出信号NN_OUT及NN_OUTB，其中输出信号NN_OUT及NN_OUTB的摆幅介于系统电压VSN(例如，-5.5伏)到系统电压VSSA。然而，申请人注意到第二级电路会导致负电位转换器7耗电，然而若将第二级电路从负电位转换器7移除的话，第一级电路与第三级电路之间的电压落差太大的话会导致电压应力风险上升。因此，实有必要在耗电与电压应力风险的困境之间取得解决之道。进一步地，负电位转换器广泛地应用在不同
，例如在闪存中提供负压给存储单元进行抹去操作，或是在显示驱动芯片中提供负压给薄膜晶体管(TFT)进行导通或关闭操作。然而，当正系统电压须保持在低于1.5伏的情况下，拉升(pull-up)晶体管与拉降(pull-down)晶体管的瞬态切换(transientswitching)若无法确实运作，将会导致切换延迟太长、动态电源消耗太大及电路面积太大等问题。因此，考虑到电源消耗、电压应力风险、节省电路面积、切换速度以及低功率的要求，如何设计负电位转换器以符合上述要求，实乃当今本领域的重要课题。
技术实现思路
因此，本专利技术的主要目的在于提供一种可释放电压应力的电位转换器。本专利技术揭露一种负电位转换器，包含输入级电路以及推拉级电路。输入级电路用来根据第一输入逻辑信号及第二输入逻辑信号，产生第一中继信号及第二中继信号，其中所述第一中继信号及所述第二中继信号具有第一电压摆幅，且所述第一电压摆幅介于第一系统电压与第二系统电压之间。所述输入级电路包含比较器，用来比较所述第一输入逻辑信号及所述第二输入逻辑信号；电流镜，用来调整所述第一中继信号及所述第二中继信号的大小；第一遮蔽电路，耦接于所述电流镜与所述比较器，用来根据第三系统电压来降低施加到所述比较器的第一电压应力，以及根据第四系统电压来降低施加到所述电流镜的第二电压应力；第二遮蔽电路，耦接于所述第一遮蔽电路，用来根据所述输入级电路的第一操作电压，产生所述第一中继信号；以及切换电路，耦接于所述第二遮蔽电路及所述电流镜，用来根据所述输入级电路的第二操作电压，产生所述第二中继信号。所述推拉级电路耦接于所述第二遮蔽电路及所述切换电路，用来根据所述第一中继信号及所述第二中继信号，产生第一输出信号及第二输出信号，其中所述第一输出信号及所述第二输出信号具有第二电压摆幅，且所述第二电压摆幅介于所述第三系统电压与所述第二系统电压之间；其中所述第二遮蔽电路用来降低施加到所述推拉级电路的第三电压应力；其中所述第一系统电压为正电压，且所述第二系统电压为负电压。本专利技术还揭露一种正电位转换器，包含输入级电路以及推拉级电路。所述输入级电路用来根据第一输入逻辑信号及第二输入逻辑信号，产生第一中继信号及第二中继信号，其中所述第一中继信号及所述第二中继信号的电压摆幅介于第一系统电压与第二系统电压之间。所述输入级电路包含比较器，用来比较所述第一输入逻辑信号与所述第二输入逻辑信号；遮蔽电路，耦接于所述比较器，用来降低施加到所述比较器的电压应力，以及产生所述第一中继信号；电流镜，用来调整所述第一中继信号及所述第二中继信号的大小；以及切换电路，耦接于所述电流镜，用来根据所述输入状态电路的第二操作电压，产生所述第二中继信号。所述推拉级电路，耦接于所述切换电路、所述电流镜及所述遮蔽电路，用来根据所述第一中继信号及所述第二中继信号，产生具有所述电压摆幅的第一输出信号及第二输出信号；其中所述第一系统电压为正电压，且所述第二系统电压为接地电压。附图说明图1A为本专利技术实施例负电位转换器的功能方块图。图1B为本专利技术实施例负电位转换器的示意图。图2为本专利技术实施例负电位转换器的示意图。图3为本专利技术实施例负电位转换器的示意图。图4为本专利技术实施例负电位转换器的示意图。图5A为本专利技术实施例正电位转换器的示意图。图5B为本专利技术实施例正电位转换器的示意图。图6为本专利技术实施例输入级电路的示意图。图7为公知技术负电位转换器的功能方块图。具体执行方式图1A为本专利技术实施例负电位转换器1的功能方块图。图1B为本专利技术实施例负电位转换器1的示意图。负电位转换器1包含输入级电路11以及推拉级(push-pullstage)电路12。在图1A，输入级电路11用来根据第一输入逻辑信号NNB与第二输入逻辑信号NN，产生第一中继信号NI_1与第二中继信号NI_2，其中第一中继信号NI_1与第二中继信号NI_2具有介于第一系统电压VDDD与第二系统电压VSN之间的第一电压摆幅，第二输入逻辑信号NN为第一输入逻辑信号NNB的反相(reverse-phase)信号。第一系统电压VDDD为正电压，第二系统电压VSN为负电压，且系统电压VSN的绝对值大于第一系统电压VDDD的绝对值(意即，|VSN|>VDDD)，但不限于此。输入级电路11包含比较器13、第一遮蔽电路14、电流镜16、第二遮蔽电路17以及切换电路18。推拉级电路12耦接于输入级电路11，用来根据第一中继信号NI_1以及第二中继信号NI_2，产生第一输出信号NN_OUT及第二输出信号NN_OUTB，其中第一输出信号NN_OUT及第二输出信号NN_OUTB具有第二电压摆幅，且第二电压摆幅介于接地电压VSSA与负系统电压VSN之间。在图1B，比较器13用来比较第一输入逻辑信号NNB与第二输入逻辑信号NN，比较器13包含第一P型晶体管P1及第二P型晶体管P2。第一遮蔽电路14耦接于比较器13，用来根据第三系统电压VBN来降低施加到比较器13的电压应力(例如，由第一系统电压VDDD与第二系统电压VSN之间的电压差所产生电压应力)；第一遮蔽电路14包含第三P型晶体管P3及第四P型晶体管P4。电流镜16用来调整第一中继信号NI_1及第二中继信号NI_2的大小；电流镜16包含第一N型晶体管N1、第二N型晶体管N2、第三N型晶体管N3及第四N型晶体管N4。第一遮蔽电路14还耦接于电流镜16，用来根据第四系统电压VBN来降低施加到电流镜16的电压应力；第一遮蔽电路14包含第五N型晶体管N5及第六N型晶体管N6。第二遮蔽电路17耦接于第一遮蔽电路14，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负电位转换器，包含：/n输入级电路，用来根据第一输入逻辑信号及第二输入逻辑信号，产生第一中继信号及第二中继信号，其中所述第一中继信号及所述第二中继信号具有第一电压摆幅，且所述第一电压摆幅介于第一系统电压与第二系统电压之间，且所述输入级电路包含：/n比较器，用来比较所述第一输入逻辑信号及所述第二输入逻辑信号；/n电流镜，用来调整所述第一中继信号及所述第二中继信号的大小；/n第一遮蔽电路，耦接于所述电流镜与所述比较器，用来根据第三系统电压来降低施加到所述比较器的第一电压应力，以及根据第四系统电压来降低施加到所述电流镜的第二电压应力；/n第二遮蔽电路，耦接于所述第一遮蔽电路，用来根据所述输入级电路的第一操作电压，产生所述第一中继信号；以及/n切换电路，耦接于所述第二遮蔽电路及所述电流镜，用来根据所述输入级电路的第二操作电压，产生所述第二中继信号；以及/n推拉级电路，耦接于所述第二遮蔽电路及所述切换电路，用来根据所述第一中继信号及所述第二中继信号，产生第一输出信号及第二输出信号，其中所述第一输出信号及所述第二输出信号具有第二电压摆幅，且所述第二电压摆幅介于所述第三系统电压与所述第二系统电压之间；/n其中所述第二遮蔽电路用来降低施加到所述推拉级电路的第三电压应力；/n其中所述第一系统电压为正电压，且所述第二系统电压为负电压。/n...

【技术特征摘要】
20191129 US 16/699,1311.一种负电位转换器，包含：
输入级电路，用来根据第一输入逻辑信号及第二输入逻辑信号，产生第一中继信号及第二中继信号，其中所述第一中继信号及所述第二中继信号具有第一电压摆幅，且所述第一电压摆幅介于第一系统电压与第二系统电压之间，且所述输入级电路包含：
比较器，用来比较所述第一输入逻辑信号及所述第二输入逻辑信号；
电流镜，用来调整所述第一中继信号及所述第二中继信号的大小；
第一遮蔽电路，耦接于所述电流镜与所述比较器，用来根据第三系统电压来降低施加到所述比较器的第一电压应力，以及根据第四系统电压来降低施加到所述电流镜的第二电压应力；
第二遮蔽电路，耦接于所述第一遮蔽电路，用来根据所述输入级电路的第一操作电压，产生所述第一中继信号；以及
切换电路，耦接于所述第二遮蔽电路及所述电流镜，用来根据所述输入级电路的第二操作电压，产生所述第二中继信号；以及
推拉级电路，耦接于所述第二遮蔽电路及所述切换电路，用来根据所述第一中继信号及所述第二中继信号，产生第一输出信号及第二输出信号，其中所述第一输出信号及所述第二输出信号具有第二电压摆幅，且所述第二电压摆幅介于所述第三系统电压与所述第二系统电压之间；
其中所述第二遮蔽电路用来降低施加到所述推拉级电路的第三电压应力；
其中所述第一系统电压为正电压，且所述第二系统电压为负电压。


2.如权利要求1所述的负电位转换器，其中所述比较器包含：
第一P型晶体管，包含：
源极及基极，耦接于所述第一系统电压；
栅极，耦接于所述第一输入逻辑信号；以及
漏极，耦接于所述第一遮蔽电路；以及
第二P型晶体管，包含：
源极及基极，耦接于所述第一系统电压；
栅极，耦接于所述第二输入逻辑信号；以及
漏极，耦接于所述第一遮蔽电路。


3.如权利要求1所述的负电位转换器，其中所述第一遮蔽电路包含：
第三P型晶体管，包含：
源极，耦接于漏极的第一P型晶体管的所述比较器；
基极，耦接于所述第一系统电压；
栅极，耦接于所述第三系统电压；以及
漏极；
第四P型晶体管，包含：
源极，耦接于漏极的第二P型晶体管的所述比较器；
基极，耦接于所述第一系统电压；
栅极，耦接于所述第三系统电压；以及
漏极，耦接于所述第二遮蔽电路；
第五N型晶体管，包含：
源极，耦接于漏极的第三N型晶体管的所述电流镜；
栅极，耦接于所述第四系统电压；
基极，耦接于所述第二系统电压；以及
漏极，耦接于所述漏极的所述第三P型晶体管；以及
第六N型晶体管，包含：
源极，耦接于所述电流镜的第四N型晶体管的漏极及栅极；
栅极，耦接于所述第四系统电压；
基极，耦接于所述第二系统电压；以及
漏极，耦接于所述第四P型晶体管的所述漏极。


4.如权利要求3所述的负电位转换器，
其中所述第一P型晶体管的漏极电压等于所述第三系统电压加上所述第三P型晶体管的绝对阈值电压的总和，且所述第二P型晶体管的漏极电压等于所述第三系统电压加上所述第四P型晶体管的绝对电压的总和；
其中所述第三N型晶体管的漏极电压等于所述第四系统电压减去所述第五N型晶体管的阈值电压，且所述第四N型晶体管的漏极电压等于所述第四系统电压减去所述第六N型晶体管的阈值电压；
其中所述第一P型晶体管及所述第二P型晶体管为低电压装置，所述第一系统电压减去所述第一P型晶体管的所述漏极电压的差值小于所述第一P型晶体管可承受的最大总体电压，且所述第一系统电压减去所述第二P型晶体管的所述漏极电压的差值小于所述第二P型晶体管可承受的所述最大总体电压。


5.如权利要求1所述的负电位转换器，还包含多个第一遮蔽电路，且所述多个第一遮蔽电路串接于所述比较器与所述电流镜之间。


6.如权利要求1所述的负电位转换器，其中所述电流镜包含：
第一N型晶体管，包含：
源极及一基极，耦接于所述第二系统电压；
栅极及漏极；
第二N型晶体管，包含：
源极及基极，耦接于所述第二系统电压；
栅极，耦接于所述第一N型晶体管的所述栅极及所述漏极；以及
漏极；
第三N型晶体管，包含：
源极，耦接于所述第一N型晶体管的所述漏极及所述栅极，以及
所述第二N型晶体管的所述栅极；
栅极；
基极，耦接于所述第二系统电压；以及
漏极，耦接于所述第二遮蔽电路的第五N型晶体管；以及
第四N型晶体管，包含：
源极，耦接于所述第二N型晶体管的所述漏极及所述切换电路的第六P型晶体管的源极；
栅极及漏极，耦接于所述栅极的所述第三N型晶体管；以及
基极，耦接于所述第二系统电压。


7.如权利要求1所述的负电位转换器，其中所述第二遮蔽电路包含：
第五P型晶体管，包含：
源极及基极，耦接于所述第一操作电压；
栅极以及漏极，耦接于第七N型晶体管的漏极及所述推拉级电路的第七P型晶体管的栅极；以及
所述第七N型晶体管，包含：
源极，耦接于所述第四P型晶体管的所述漏极及所述第六N型晶体管的所述漏极；
基极，耦接于所述第二系统电压；
栅极，耦接于所述第五系统电压；以及
漏极，耦接于所述第五P型晶体管的所述漏极及所述栅极以及所述推拉级电路的所述第七P型晶体管的所述栅极；
其中当所述第五P型晶体管被导通时，所述第一中继信号减少了所述第五P型晶体管的阈值电压，以降低施加到所述推拉级电路的所述第七P型晶体管的所述栅极的所述第三电压应力。


8.如权利要求7所述的负电位转换器，其中所述第一操作电压是所述第一遮蔽电路的第四P型晶体管的漏极电压以及所述第一遮蔽电路的第六N型晶体管的漏极电压。


9.如权利要求1所述的负电位转换器，其中所述切换电路包含：
第六P型晶体管，包含：
源极及栅极，耦接于所述第二操作电压；
基极，耦接于所述第五系统电压；以及
漏极，耦接于所述推拉级电路的第九N型晶体管的栅极；以及第八N型晶体管，包含：
源极及基极，耦接于所述第二系统电压；
栅极，耦接于所述电流镜的第三N型晶体管的漏极；以及
漏极，耦接于所述第六P型晶体管的所述漏极以及所述推拉级电路的所述第九N型晶体管的所述栅极；
其中所述第六P型晶体管的所述漏极及所述第八N型晶体管的所述漏极用来传送所述第二中继信号到所述推拉级电路；
其中当所述输入级电路的第三操作电压弱导通或是弱关闭所述第八N型晶体管时，所述第八N型晶体管用来形成电流路径给所述第二中继信号。


10.如权利要求9所述的负电位转换器，其中所述第二操作电压是所述电流镜的第四N型晶体管的源极电压及所述电流镜的第二N型晶体管的漏极电压，且所述第三操作电压是所述第一遮蔽电路的第五N型晶体管的源极电压及所述电流镜的第三N型晶体管的漏极电压。


11.如权利要求1所述的负电位转换器，其中所述第二遮蔽电路包含：
第五P型晶体管，包含：
源极，耦接于所述第一遮蔽电路的第四P型晶体管的漏极；
基极，耦接于所述第一系统电压；
栅极以及漏极，耦接于所述切换电路的第六N型晶体管的漏极及所述推拉电路的第七P型晶体管的栅极；
其中所述第五P型晶体管的所述栅极及所述漏极用来传送所述第一中继信号到所述推拉电路。


12.如权利要求11所述的负电位转换器，其中所述第一遮蔽电路包含：
第三P型晶体管，包含：
源极，耦接于所述比较器的第一P型晶体管的漏极；
基极，耦接于所述第一系统电压；
栅极，耦接于所述第三系统电压；以及
漏极；
第四P型晶体管，包含：
源极，耦接于所述比较器的第二P型晶体管的漏极；
基极，耦接于所述第一系统电压；
栅极，耦接于所述第三系统电压；以及
漏极，耦接于所述第二遮蔽电路；
第五N型晶体管，包含：
源极，耦接于所述电流镜的第三N型晶体管的漏极；
栅极，耦接于所述第四系统电压；
基极，耦接于所述第二系统电压；以及
漏极，耦接于所述第三P型晶体管的所述漏极；以及
第六N型晶体管，包含：
源极，耦接于所述电流镜的第四N型晶体管的漏极及栅极；
栅极，耦接于所述第四系统电压；
基极，耦接于所述第二系统电压；以及
漏极，耦接于所述第四P型晶体管的所述漏极；
第十P型晶体管，包含：
源极，耦接于所述第一遮蔽电路的第三P型晶体管的漏极；
基极，耦接于所述第一系统电压；
栅极，耦接于所述第十P型晶体管...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈禀亮，刘隽宇，
申请(专利权)人：奇景光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71