一种带输出钳位的驱动电路制造技术

本发明专利技术提供一种带输出钳位的驱动电路，所述驱动电路包括：第一级电平转换模块，用于将低电压信号转换为浮动电压信号，其中，低电压信号的上电压为第一设定电压、其下电压为地电压，浮动电压信号的上电压为电源电压、其下电压为电源电压与第二设定电压之差；第二级电平转换模块，连接第一级电平转换模块的输出端，用于将浮动电压信号转换为低电压信号；驱动模块，连接第一、第二级电平转换模块的输出端，受控于浮动电压信号及低电压信号并产生驱动信号；输出钳位模块，连接驱动模块的输出端，用于在驱动信号的驱动下进行输出钳位。通过本发明专利技术提供的驱动电路，解决了现有采用LDO给驱动模块供电时存在版图成本高及系统不稳定的问题。块供电时存在版图成本高及系统不稳定的问题。块供电时存在版图成本高及系统不稳定的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种带输出钳位的驱动电路


[0001]本专利技术属于集成电路设计领域，特别是涉及一种带输出钳位的驱动电路。

技术介绍

[0002]在模拟集成电路芯片特别是AC/DC芯片中，经常需要使用带输出钳位的驱动电路。在AC/DC这样的高压芯片中，一般Vds耐压5V的MOS器件称为低压器件，Vds耐压30V的MOS器件称为中压器件，Vds耐压500V～600V的MOS器件称为高压器件；由于低压器件的版图面积远小于中压器件，因此，设计中都尽可能使用低压器件而避免使用中压或者高压器件。而通常工艺中，一般只是提供十几伏的Vgs器件耐压，称为薄栅氧工艺，也就是说，在这样的工艺中，中压器件的Vgs耐压是小于Vds耐压的；如果需要更高的Vgs耐压，则需要更多的工艺成本。
[0003]很多模拟集成电路芯片特别是AC/DC芯片的VCC通常范围都比较宽，有可能从几伏到几十伏，驱动模块如果直接用外部VCC供电，那么驱动模块中MOS器件的Vgs电压将会超出耐压值；因此，已有设计中，需要由LDO(低压差线性稳压器)产生一个十几伏的中压电压VM，此时LDO必须使用版图面积更大的中压器件，这样驱动模块由十几伏的中压电压VM供电，保证了驱动模块中MOS器件的Vgs和Vds都不会超过耐压值，但驱动模块也需全部使用中压器件(如图1所示)。一旦使用了这样的结构，LDO的设计将是个不可避免的难点：1.因为LDO给驱动模块供电，需要动态响应速度需要非常快；2.LDO是一个负反馈环路，必然引入环路稳定性问题，需要做零极点补偿，并且在驱动模块工作时保证系统稳定性，而通常零极点补偿都需要用到电容，由于LDO是个中压器件，电容必然需要大量中压器件，这样就会需要很大的版图面积成本；3.LDO因为会在输出功率管M1上有输出损耗，而为了给驱动模块供电，输出功率管M1的版图面积也会相当大。假设驱动需要瞬间电流为I，那么在输出功率管M1导通时功率损耗将为P＝I2*Ron，其中Ron是输出功率管M1的导通电阻，要损耗小，Ron必须尽可能小。
[0004]图2是现有技术的实现方式，其中驱动模块和LDO都需要用到中压器件，而且LDO版图的环路补偿M4也需要用到中压器件，一般环路补偿M4的容值需要10p以上，因此环路补偿M4的尺寸将会非常大，同时为了让驱动的输出电压尽可能高一些，必须减少LDO的损耗电压，故作为LDO的调整管M1也需要非常大。可见，现有技术中，驱动模块和LDO都需要用到中压器件，将耗费大量的版图成本，并且由于LDO的使用，会带来设计的困难和系统的不稳定性。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种带输出钳位的驱动电路，用于解决现有采用LDO给驱动模块供电时存在版图成本高及系统不稳定的问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种带输出钳位的驱动电路，所述驱动电路包括：第一级电平转换模块、第二级电平转换模块、驱动模块及输出钳位模块，均
连接于电源电压和地之间；
[0007]所述第一级电平转换模块用于将低电压信号转换为浮动电压信号，其中，所述低电压信号的上电压为第一设定电压，所述低电压信号的下电压为地电压，所述浮动电压信号的上电压为电源电压，所述浮动电压信号的下电压为钳位电压，所述钳位电压为电源电压与第二设定电压之差；
[0008]所述第二级电平转换模块连接所述第一级电平转换模块的输出端，用于将所述浮动电压信号转换为所述低电压信号；
[0009]所述驱动模块连接所述第一级电平转换模块的输出端及所述第二级电平转换模块的输出端，用于在所述浮动电压信号及所述低电压信号的控制下，产生驱动信号；
[0010]所述输出钳位模块连接所述驱动模块的输出端，用于在所述驱动信号的驱动下，对输出电压进行钳位。
[0011]可选地，所述第一级电平转换模块包括：第一级电平转换单元及第一级驱动增强单元，
[0012]所述第一级电平转换单元用于将所述低电压信号转换为原始浮动电压信号；
[0013]所述第一级驱动增强单元连接于所述第一级电平转换单元的输出端，用于对所述原始浮动电压信号进行驱动增强以产生所述浮动电压信号。
[0014]可选地，所述第一级电平转换单元包括：第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管及第四PMOS管，所述第一NMOS管的源极及所述第二NMOS管的源极均接地，所述第一NMOS管的漏极连接所述第三NMOS管的源极，所述第二NMOS管的漏极连接所述第四NMOS管的源极，所述第一NMOS管的栅极及所述第二NMOS管的栅极连接一组互为反相的低电压信号，所述第三NMOS管的漏极连接所述第一PMOS管的漏极，所述第四NMOS管的漏极连接所述第二PMOS管的漏极，所述第三NMOS管的栅极及所述第四NMOS管的栅极均连接第一设定电压，所述第一PMOS管的源极连接所述第三PMOS管的漏极及所述第四PMOS管的栅极，所述第二PMOS管的源极连接所述第三PMOS管的栅极及所述第四PMOS管的漏极并产生所述原始浮动电压信号，所述第一PMOS管的栅极及所述第二PMOS管的栅极均连接钳位电压，所述第三PMOS管的源极及所述第四PMOS管的源极均连接电源电压；所述第一级驱动增强单元包括：第一反相器、第二反相器及第五PMOS管，所述第一反相器的输入端连接所述原始浮动电压信号，所述第一反相器的输出端连接所述第二反相器的输入端，所述第二反相器的输出端产生所述浮动电压信号，所述第一反相器的电源端及所述第二反相器的电源端均连接电源电压，所述第一反相器的接地端及所述第二反相器的接地端均连接所述第五PMOS管的源极，所述第五PMOS管的漏极接地，所述第五PMOS管的栅极连接钳位电压。
[0015]可选地，所述第一级电平转换模块还包括：钳位电压产生单元，连接于电源电压和地之间，用于产生所述钳位电压。
[0016]可选地，所述钳位电压产生单元包括：至少一个第一齐纳二极管及一电流源，所述第一齐纳二极管的阴极连接电源电压，所述第一齐纳二极管的阳极连接所述电流源的输入端并产生所述钳位电压，所述电流源的输出端接地；在所述第一齐纳二极管的数量大于等于2个时，多个所述第一齐纳二极管彼此串联，且第一齐纳二极管串的阴极连接电源电压，第一齐纳二极管串的阳极连接所述电流源的输入端并产生所述钳位电压；其中，所述第二
设定电压由所述第一齐纳二极管的稳压值及数量决定。
[0017]可选地，所述第二级电平转换模块包括：第二级电平转换单元及第二级驱动增强单元，
[0018]所述第二级电平转换单元连接所述第一级电平转换模块的输出端，用于将所述浮动电压信号转换为原始低电压信号；
[0019]所述第二级驱动增强单元连接于所述第二级电平转换单元的输出端，用于对所述原始低电压信号进行驱动增强以产生所述低电压信号。
[0020]可选地，所述第二级电平转换单元包括：第六PMOS管、第七PMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带输出钳位的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括：第一级电平转换模块、第二级电平转换模块、驱动模块及输出钳位模块，均连接于电源电压和地之间；所述第一级电平转换模块用于将低电压信号转换为浮动电压信号，其中，所述低电压信号的上电压为第一设定电压，所述低电压信号的下电压为地电压，所述浮动电压信号的上电压为电源电压，所述浮动电压信号的下电压为钳位电压，所述钳位电压为电源电压与第二设定电压之差；所述第二级电平转换模块连接所述第一级电平转换模块的输出端，用于将所述浮动电压信号转换为所述低电压信号；所述驱动模块连接所述第一级电平转换模块的输出端及所述第二级电平转换模块的输出端，用于在所述浮动电压信号及所述低电压信号的控制下，产生驱动信号；所述输出钳位模块连接所述驱动模块的输出端，用于在所述驱动信号的驱动下，对输出电压进行钳位。2.根据权利要求1所述的带输出钳位的驱动电路，其特征在于，所述第一级电平转换模块包括：第一级电平转换单元及第一级驱动增强单元，所述第一级电平转换单元用于将所述低电压信号转换为原始浮动电压信号；所述第一级驱动增强单元连接于所述第一级电平转换单元的输出端，用于对所述原始浮动电压信号进行驱动增强以产生所述浮动电压信号。3.根据权利要求2所述的带输出钳位的驱动电路，其特征在于，所述第一级电平转换单元包括：第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管及第四PMOS管，所述第一NMOS管的源极及所述第二NMOS管的源极均接地，所述第一NMOS管的漏极连接所述第三NMOS管的源极，所述第二NMOS管的漏极连接所述第四NMOS管的源极，所述第一NMOS管的栅极及所述第二NMOS管的栅极连接一组互为反相的低电压信号，所述第三NMOS管的漏极连接所述第一PMOS管的漏极，所述第四NMOS管的漏极连接所述第二PMOS管的漏极，所述第三NMOS管的栅极及所述第四NMOS管的栅极均连接第一设定电压，所述第一PMOS管的源极连接所述第三PMOS管的漏极及所述第四PMOS管的栅极，所述第二PMOS管的源极连接所述第三PMOS管的栅极及所述第四PMOS管的漏极并产生所述原始浮动电压信号，所述第一PMOS管的栅极及所述第二PMOS管的栅极均连接钳位电压，所述第三PMOS管的源极及所述第四PMOS管的源极均连接电源电压；所述第一级驱动增强单元包括：第一反相器、第二反相器及第五PMOS管，所述第一反相器的输入端连接所述原始浮动电压信号，所述第一反相器的输出端连接所述第二反相器的输入端，所述第二反相器的输出端产生所述浮动电压信号，所述第一反相器的电源端及所述第二反相器的电源端均连接电源电压，所述第一反相器的接地端及所述第二反相器的接地端均连接所述第五PMOS管的源极，所述第五PMOS管的漏极接地，所述第五PMOS管的栅极连接钳位电压。4.根据权利要求2或3所述的带输出钳位的驱动电路，其特征在于，所述第一级电平转换模块还包括：钳位电压产生单元，连接于电源电压和地之间，用于产生所述钳位电压。5.根据权利要求4所述的带输出钳位的驱动电路，其特征在于，所述钳位电压产生单元包括：至少一个第一齐纳二极管及一电流源，所述第一齐纳二极管的阴极连接电源电压，所述第一齐纳二极管的阳极连接所述电流源的输入端并产生所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：林昌全，盛欢，
申请(专利权)人：华润微集成电路无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：