一种用于制造技术

一种能够用于信号在不同电源轨之间的电平转移

【技术实现步骤摘要】
一种用于DC
‑
DC驱动的宽工作电压幅度快速响应的电平移位电路


[0001]本专利技术涉及集成电路
，具体涉及一种适用于信号在不同电源轨之间的电平转移的电平移位电路
。

技术介绍

[0002]现有技术中，为了满足高压
DC
‑
DC
转换器的应用要求，一些晶圆代工厂开发出适用于高压电源芯片设计的工艺，这种工艺具有薄
/
厚栅氧化层和更高额定电压的特点，而如何解决高压电平移位器在低电源电压无法正常传递信号或信号延迟时间长的问题成为了难题
。
[0003]PVT(process, voltage, temperature)
性能是影响集成电路能否顺利量产的关键因素
。P
是指芯片制造过程中的工艺制程偏差，在不同晶体管
/
晶片
/
批次之间，其
NMOS
或
PMOS
的驱动能力（有时也理解为电流大小或载流子迁移率）都会发生变化，所有逻辑门的性能在
(ss,ff,sf,fs,tt)5
个工艺角内发生变化
。V
是指芯片的供电电压，一般来讲，电压越大，晶体管电流越大，芯片速度越快
。T
是芯片的工作温度，温度对芯片性能的影响比较复杂，一般认为温度越高，硅晶格振动加剧，载流子迁移率降低，晶体管饱和电流减小，芯片变慢
。
但是，这一理论只适用于非先进工艺，先进工艺中，晶体管阈值电压<br/>VT
和电源电压都很低，使得
VT
对逻辑门延时的影响越发重要，而
VT
会随着温度的降低会增大，因此在温度降低到某一程度时，
VT
对逻辑门延时的影响变得不可忽视，使得逻辑门延时随着温度的降低而增大，这一现象称为温度反转
。
[0004]中国专利文献
CN103856208A
记载了一种用于电平移位器的系统，如图1所示，共栅极
NMOS
器件
M5
和
M6
与低压控制块
232
一起被用来增大下拉驱动器强度并减轻电平移位器
230
的竞争
。
通过使用低压器件来实施低压控制块
232
，与使用高压器件相比，可以获得每单位区域的更高的信号强度
。
低压控制块
232
与分别耦合到共栅极晶体管
M5
和
M6
的源极的节点
A
和
B
相连接
。
耦合到
PMOS
晶体管
M2
的漏极的反相器
206
将电平移位器
230
的输出缓冲为输出信号
Dout。
反相器
206
以高压电源
VDDH
为参考
。
交叉耦合的
NMOS
器件
M9
和
M10
以与
PMOS
晶体管
M1
和
M2
类似的方式经由正反馈加速节点
A
和
B
处的电压切换
。
共栅极器件
M5
和
M6
将
PMOS
晶体管
M1
和
M2
的高压域与低压控制块
232
隔离开来，由此保护低压控制块
232
中的低压器件不会被击穿和
/
或损坏
。
在
VDDH
足够低从而使得共栅极器件
M5
和
M6
可以安全地工作的情况下，共栅极器件
M5
和
M6
也可以使用低压器件来实施
。
当
VDDH
小于两倍的
VDDL
时存在这样的状况
。
共栅极器件
M5
和
M6
被示出为它们的栅极相对于低压电源
VDDL
被偏置，但是实际上可以使用其它的合适的偏置电压
。
然而，该方案只适合两种电源间的切换（
VDDL to VDDH
），不适合
DC
‑
DC
高端功率管驱动信号的电平移位
。
[0005]中国专利文献
CN102904565B
记载了一种用于
DC
‑
DC
驱动的超低静态电流的电平移位电路，如图2所示，该电平移位电路包括：第一电源
VCC
，其输入电压范围为
0V
到
6V
；开关节点电压
VX
，是浮空的地电位，与
DC
‑
DC
转换器高压边和低压边的公共端相连，其输入电压范
围为
0V
到
30V
；第二电源
VBOOT
，是
DC
‑
DC
转换器自举式高压电源，其输入电压范围为
5V
到
35V
；第二电源
VBOOT
是在
DC
‑
DC
转换器的开关节点电压
VX
的基础上叠加一个固定电压（例：
5V
）形成的电压，
VBOOT
随开关节点电压
VX
变化而变化，在全输出范围内
VBOOT
与开关节点电压
VX
的差值始终恒定
。
逻辑输入端
IN
，用以接收高电平为第一电源
VCC
和低电平为
0V
的逻辑输入信号；并向电路输入电平信号；逻辑输出端
OUT
，用以提供高电平为第二电源
VBOOT
和低电平为第三电源
VX
的逻辑输出信号
。
在该方案中，
M5
和
M6
是高压
PMOS
，
VBOOT
‑
LX
（图2中示出）电压偏低时，
A
点可能无法翻转或翻转延时过大，这是因为，当
Level Shifter
处于
A
点为高，
B
点为低的状态时，
A
点可以通过
M7
被拉高到
VBOOT。
而
B
点则被
M6
拉低到
LX+Vgs。
而当输入信号由高到低，想把
A<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种适用于
DC
‑
DC
驱动的宽工作电压范围的高压电平移位电路，该电平移位电路包括：第一电源
VCC
，开关节点
VX
，与
DC
‑
DC
转换器高压边和低压边的公共端相连；第二电源
VBOOT
，是
DC
‑
DC
转换器自举式高压电源；第二电源
VBOOT
是在
DC
‑
DC
转换器的开关节点
VX
的基础上叠加一个固定电压形成的电压，
VBOOT
随开关节点
VX
变化而变化；逻辑输入端
IN
，用以接收高电平为第一电源
VCC
逻辑输入信号，并向电路输入电平信号；逻辑输出端
OUT
，用以提供高电平为第二电源
VBOOT
的逻辑输出信号；两个电容
C1、C2
，上极板分别通过开关晶体管接到所述第一电源
VCC
，下极板则直接分别接到第三和第四晶体管的栅极，用于在开关转换瞬间，快速拉高所述第三和第四晶体管的栅极，以实现短时间内打开第一和第二晶体管进行强下拉，利用电容自举特性，在输入信号翻转瞬间，加强第一晶体管或第二晶体管的下拉能力，以使低压下电路节点顺利翻转
。2.
如权利要求1所述适用于
DC
‑
DC
驱动的宽工作电压范围的高压电平移位电路，其特征在于，当输入信号
IN
为0，
DC
‑
DC
转换器的右边支路的第八晶体管和第十晶体管的栅极变成了
IN
的反信号，此时，第八晶体管和第十晶体管导通，源极与第一电源
VCC
连接的第六...

【专利技术属性】
技术研发人员：何迟，李高林，刘程嗣，徐礼祥，李健，
申请(专利权)人：芯北电子科技南京有限公司，
类型：发明
国别省市：