一种电平位移电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种电平位移电路。针对现有的电平位移电路不能同时实现较小的电路版图的面积和不同占空比输入电压都可以有效的电平位移的缺陷，本实用新型专利技术提出了一种电平位移电路，包括双脉冲产生与整形电路、高低电平位移转换电路、高压脉冲滤波整形电路和RS触发器，其特征在于，高低电平位移转换电路包括LDMOS管，NMOS管，第一电阻，第二电阻，第三电阻，第一二极管和第二二极管。相比现有的电平位移电路使用两个LDMOS管，本实用新型专利技术只使用了一个LDMOS管，因而减小了版图面积，并且通过单路脉冲的高低电平表征输入控制信号的上升沿和下降沿，实现了不同占空比输入电压的有效的电平位移。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于芯片设计
，涉及高压功率MOS栅驱动集成电路，具体涉及一种电平位移电路。
技术介绍
功率MOS栅驱动集成电路是HVIC (高压集成电路)的典型电路之一，广泛应用于家用电器与工业设备、航空、航天、武器系统等方面。其具体应用的一个重要方面是用来实现高低压电平位移，到目前为止，通用的功率MOS栅驱动集成电路大都采用两路完全相同的LDMOS来实现电平位移电路，即双脉冲触发式的电平位移电路。两路电平位移的方式使电路结构复杂和芯片面积增大。研究表明，电平位移电路占据整个系统功耗的80%以上。一种比较经典的高压电平位移电路如图1所示，包括两个窄脉冲产生电路A和 B、两个脉冲滤波电路A和B和信号恢复电路，由于LDMOS耐高压的特性，该电路通过高压 LDMOS管Ml和M2及其负载电阻Rl和R2进行电平位移，可以弥补通常电平位移电路不耐高压的缺点，并且具有功耗低的优点，尤其针对不同的占空比输入电压都可以有效的实现电平位移。但是由于该电路通过使用两个窄脉冲表征输入控制信号的上升沿和下降沿，在电平转换中分别使用两路LDMOS电平位移电路，高压器件利用率低，增加了电路版图的面积。为克服电路版图的面积较大的问题，在文献“武振宇、方健、乔明、李肇基，单路 LDMOS实现的高压电平位移电路及其应用，微电子学，Vol 37 (2)，2007，250-254",提出了另一种高压电平位移电路，包括脉冲产生电路、脉冲整形电路、滤波电路、信号恢复电路，该电平位移电路使用了一个LDMOS管及其负载电阻进行电平位移，该电路实现了单路LDMOS电平位移电路，高压器件利用率提高，电路版图面积减少了，但是会带来另外一个问题是单路窄脉冲无法表征输入控制信号的上升沿和下降沿，无法使不同的占空比输入电压都可以有效的实现电平位移。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有的电平位移电路存在的缺陷，提出了一种电平位移电路。为了实现上述目的，本技术的技术方案，一种电平位移电路，包括双脉冲产生与整形电路、高低电平位移转换电路、高压脉冲滤波整形电路和RS触发器，输入电压连接到双脉冲产生与整形电路输入端，其特征在于，高低电平位移转换电路包括LDMOS管，NMOS 管，第一电阻，第二电阻，第三电阻，第一二极管和第二二极管，输入电压连接到NMOS管的栅极，NMOS管的漏极与LDMOS管的源极相连，NMOS管的源极与第一电阻相连，第一电阻的另一端连接到绝对地，第二电阻与LDMOS管的漏极相连，第二电阻的另一端连接到绝对地，第三电阻一端接LDMOS管的漏极，另一端与外部的高压电源相连，第一二极管的正极与LDMOS 管的漏极相连，第一二极管的负极与第二二极管的正极相连，第二二极管的负极与外部的高压电源相连，双脉冲产生与整形电路的输出端与LDMOS管的栅极相连，LDMOS管的漏极与高压脉冲滤波整形电路的输入端相连，高压脉冲滤波整形电路的两个输出端分别与RS触发器的R端和S端相连，其中上升沿脉冲输出端与RS触发器的R端相连，下降沿脉冲输出端与RS触发器的S端相连，RS触发器的Q端即为电平位移电路输出电压。上述高压脉冲滤波整形电路包括第一比较器，第二比较器和或非门，其中，第一比较器的负输入端与第二比较器的正输入端相连接作为高压脉冲滤波整形电路的输入端， 第一比较器的正输入端与外部的第一基准电压相连，第二比较器的负输入端与外部的第二基准电压相连，第一比较器和第二比较器的电源端与外部的高压电源相连，第一比较器和第二比较器的地端与外部的浮动地相连，第二比较器的输出端即为高压脉冲滤波整形电路的下降沿脉冲输出端，第一比较器与第二比较器的输出端分别与或非门的两个输入端相连，或非门的输出端即为高压脉冲滤波整形电路的上升沿脉冲输出端。本技术的有益效果相比现有的高压电平位移电路使用两个LDMOS管，本技术的电平位移电路只使用了一个LDMOS管，其他器件为中低压普通器件，因而减小了版图面积，简化了电路结构设计，降低了工艺实现的难度；相比文献中的单路LDMOS电路， 本技术的电平位移电路可以通过单路脉冲的高低电平表征输入控制信号的上升沿和下降沿，实现不同的占空比输入电压的有效电平位移。附图说明图1为现有的一种电平位移电路结构示意图。图2为本技术的电平位移电路结构示意图。图3为本技术实施例的高低电平位移转换电路结构示意图。图4为本技术实施例的高压脉冲滤波整形电路结构示意图。图5为本技术实施例的仿真结果示意图。具体实施方式以下结合附图和具体的实施例对本技术作进一步的阐述。如图2所示，一种电平位移电路，包括双脉冲产生与整形电路1、高低电平位移转换电路2、高压脉冲滤波整形电路3和RS触发器4，输入电压VIN连接到双脉冲产生与整形电路4输入端。这里的双脉冲产生与整形电路1属于现有技术，在此不再进行详细描述。为了便于书写方便，下面作如下规定双脉冲产生与整形电路的输出信号记为 Vol ；高低电平位移转换单元输出的信号记为Vo2 ；高压脉冲滤波整形电路的上升沿脉冲输出端输出的信号记为Vo3 ；高压脉冲滤波整形电路的下降沿脉冲输出端输出的信号记为Vo4 ；输入电压记为Vin ；外部的浮动地记为VSD ；高压浮空电源记为V⑶；电平位移电路输出电压记为=Vout。如图3所示，高低电平位移转换电路2包括LDMOS管M21，NMOS管M22，第一电阻 R23，第二电阻R24，第三电阻R25，第一二极管拟6和第二二极管D27，输入电压Vin连接到 M22的栅极，M22的漏极与LDMOS管M21的源极相连，M22的源极与第一电阻R23相连，第一电阻R23的另一端连接到共地GND，第二电阻RM与LDMOS管M21的漏极相连，第二电阻RM 的另一端连接到共地GND，第三电阻R25 —端接LDMOS管M21的漏极，另一端与外部的高压电源V⑶相连，第一二极管D26的正极与LDMOS管的漏极相连，第一二极管D26的负极与第二二极管D27的正极相连，第二二极管D27的负极与外部的高压电源V⑶相连，双脉冲产生与整形电路1的输出端与LDMOS管M21的栅极相连，LDMOS管M21的漏极与高压脉冲滤波整形电路3的输入端相连，高压脉冲滤波整形电路3的上升沿脉冲输出端与RS触发器的R 端相连，高压脉冲滤波整形电路3的下降沿脉冲输出端与RS触发器的S端相连，RS触发器的Q端即为电平位移电路的输出。如图4所示，高压脉冲滤波整形电路3包括第一比较器A，第二比较器B，或非门 M31，其中第一比较器A的负输入端与第二比较器B的正输入端相连接作为高压脉冲滤波整形电路3的输入端，第一比较器A的正输入端与外部的第一基准电压VREFl相连，第二比较器B的负输入端与外部的第二基准电压VREF2相连，第一比较器A和第二比较器B的电源端与外部的高压电源V⑶相连，第一比较器A和第二比较器B的地端与外部的浮动地VSD 相连，第二比较器B的输出端即为高压脉冲滤波整形电路3的下降沿脉冲输出端，第一比较器A与第二比较器B的输出端分别与或非门M31的两个输入端相连，或非门M31的输出端即为高压脉冲滤波整形电路3的上升沿脉冲输出端。以本实施例为例说明本技术整体电路的工作原理本实施例中，高压脉冲滤波整形电路3和RS触发本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电平位移电路，包括双脉冲产生与整形电路、高低电平位移转换电路、高压脉冲滤波整形电路和ＲＳ触发器，输入电压连接到双脉冲产生与整形电路输入端，其特征在于，高低电平位移转换电路包括ＬＤＭＯＳ管，ＮＭＯＳ管，第一电阻，第二电阻，第三电阻，第一二极管和第二二极管，输入电压连接到ＮＭＯＳ管的栅极，ＮＭＯＳ管的漏极与ＬＤＭＯＳ管的源极相连，ＮＭＯＳ管的源极与第一电阻相连，第一电阻的另一端连接到绝对地，第二电阻与ＬＤＭＯＳ管的漏极相连，第二电阻的另一端连接到绝对地，第三电阻一端接ＬＤＭＯＳ管的漏极，另一端与外部的高压电源相连，第一二极管的正极与ＬＤＭＯＳ管的漏极相连，第一二极管的负极与第二二极管的正极相连，第二二极管的负极与外部的高压电源相连，双脉冲产生与整形电路的输出端与ＬＤＭＯＳ管的栅极相连，ＬＤＭＯＳ管的漏极与高压脉冲滤波整形电路的输入端相连，高压脉冲滤波整形电路的输出端的上升沿脉冲与ＲＳ触发器的Ｒ端相连，高压脉冲滤波整形电路的输出端的下降沿脉冲与ＲＳ触发器的Ｓ端相连，ＲＳ触发器的Ｑ端即为电平位移电路输出电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方健，柏文斌，管超，吴琼乐，王泽华，高大伟，陈吕赟，杨毓俊，罗杰，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：实用新型
国别省市：90