用于数字型DC-DC变换器的高速电平转换电路制造技术

本发明专利技术公开了一种用于数字型DC-DC变换器的高速电平转换电路，其特征在于，包括场效应管M1至M8和非门电路，输入电压经非门电路反向后，形成两个相互反向的电压，分别接入场效应管M1和场效应管M2的栅极，经场效应管M3至场效应管M8形成的反馈电路，反转后得到高电平电压。实现翻转速度快、静态损耗低的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电压转换电路，具体地，涉及一种用于数字型DC-DC变换器的高速电平转换电路。
技术介绍
模拟开关电源长期以来都是电源
的主流，其低成本和高性能的优势得到了客户的青睐。但是近年来，智能终端设备的发展要求电源技术向智能化，集成化发展，促进了数字开关电源技术的发展。数字开关电源可现场重新编程设置参数，通过外部数字信号可实现不同的复杂功能，同时校准比较简单，改变性能时不需要改变硬件。正是由于这些优点，数字开关电源技术得到迅速发展。 数字开关电源的系统结构如图I所示，主要由控制级，功率级和滤波器构成，其中控制部分采用模数转换器(ADC)检测外部电压和电流信号，转换为数字信号，进入微处理器或DSP进行处理，处理的结果通过低压转高压电路转换为高压信号，通过驱动级控制功率管，实现电压变换的的功能。因为系统的数字基频频率远大于功率管的开关频率，所以微处理器工作于高频状态，这就要求微处理器运算速度足够快。一般情况下，微处理器采用线宽比较小的低压工艺制程，节省了芯片面积和功耗，提高运算速度。而外部的功率管等模拟部分采用高压工艺。这样微处理器的处理结果就需要一个低压转高压电路，通过转换后驱动功率开关。现有的低压转高压电路如图2所示，其中MfM6为高压场效应管。低压信号经过该电路后变为高压信号，高压信号的幅度由M3和M6的Vsg (栅极和源极之间的电压)决定。LVIN为低压信号输入端，HVOUTl和HV0UT2为高压信号输出端，两个信号相位相反。但是该电路翻转速度比较慢，其速度取决于尾电流Id的大小和管子的寄生电容。由于信号不翻转时，该电路仍然存在静态电流，增加了系统的静态功耗。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述问题，提出一种用于数字型DC-DC变换器的高速电平转换电路，以实现翻转速度快、静态损耗低的优点。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是 一种用于数字型DC-DC变换器的高速电平转换电路，包括场效应管Ml至M8和非门电路，电路的输入端LVIN连接在场效应管Ml的栅极上，并通过非门电路连接在场效应管M2的的栅极上； 场效应管M7的漏极和场效应管M5漏极连接，所述场效应管Ml的漏极连接在场效应管M7和场效应管M5间的节点A上，场效应管M8的漏极和场效应管M6漏极连接，所述场效应管M2的漏极连接在场效应管M8和场效应管M6间的节点B上； 场效应管M7的栅极、场效应管M3的栅极、场效应管M6的源极和场效应管M4的漏极连接在电路的输出端HV0UT2上；场效应管M8的栅极、场效应管M4的栅极、场效应管M5的源极和场效应管M3的漏极连接在电路的输出端HVOUTl上； 场效应管M5的栅极、场效应管M6的栅极、场效应管M3的源极和场效应管M4的源极连接在一起； 场效应管M7的源极和场效应管M8的源极连接在一起；· 场效应管Ml的源极和场效应管M2的源极接地。根据本专利技术的优选实施例，所述场效应管Ml至场效应管M8的漏源电压能够承受的最大电压大于高压电平的上限电压HVDD，其栅源耐压的绝对值大于高压电平(HVDD-LVDD)和输入端LVIN输入的低压电平两者的最大值。本专利技术的技术方案，通过改变电路的线路构造，通过场效应管电路为转换电路提供基准电流，并通过场效应管的导通和截止，实现正反馈，实现了电路输入端和输出端的快速转换，从而实现了电压翻转速度快、静态损耗为零的目的。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中 图I为现有技术中数字开关电源的系统结构示意 图2为现有的电平转换电路的电气电路 图3为本专利技术所述的用于数字型DC-DC变换器的高速电平转换电路的电气电路 图4为本专利技术所述的用于数字型DC-DC变换器的高速电平转换电路的仿真结果。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图3所示，用于数字型DC-DC变换器的高速电平转换电路，电路的输入端LVIN连接在场效应管Ml的栅极上，并通过非门电路连接在场效应管M2的的栅极上；场效应管M7的漏极和场效应管M5漏极连接，场效应管Ml的漏极连接在场效应管M7和场效应管M5间的节点A上，场效应管M8的漏极和场效应管M6漏极连接，场效应管M2的漏极连接在场效应管M8和场效应管M6间的节点B上；场效应管M7的栅极、场效应管M3的栅极、场效应管M6的源极和场效应管M4的漏极连接在电路的输出端HV0UT2上；场效应管M8的栅极、场效应管M4的栅极、场效应管M5的源极和场效应管M3的漏极连接在电路的输出端HVOUTl上；场效应管M5的栅极、场效应管M6的栅极、场效应管M3的源极和场效应管M4的源极连接在一起；场效应管M7的源极和场效应管M8的源极连接在一起；场效应管Ml的源极和场效应管M2的源极接地。HVDD和LVDD为高压电平的上下限。LVIN为低压电平的输入，HVOUTl和HV0UT2为高压电平的输出，两者信号相位相反，幅度为HVDD-LVDD。其电路仿真结构如图4所示，LVIN输入为0 3. 3V IMHz脉冲信号，HVOUTl和HV0UT2为高压输出信号，信号幅度为3. 3疒5. 5V，相位相反。其中场效应管Ml至场效应管M8的漏源电压能够承受的最大电压大于高压电平的上限电压HVDD，其栅源耐压的绝对值大于高压电平(HVDD-LVDD)和输入端LVIN输入的低压电平两者的最大值。以0 3. 3V转换为3. 3疒5. 5V为例，该电路的工作原理如下所述 (I)当LVIN为OV时，Ml的栅端电压为0V，M2的栅端电压为3. 3V，使得A点电压为5. 5V,B点电压为0V，M5导通而M6关断，这时HVOUTl为5. 5V，HV0UT2为3. 3V，使得M7导通而M8关断，得到A点为5. 5V而B点为3. 3V，从而形成正反馈，加速电路的翻转速度。(2)同理，当LVIN为3. 3V时，Ml的栅端电压为3. 3V，M2的栅端电压为0V，使得A点电压为OV, B点电压为5. 5V，M6导通而M5关断，这时HVOUTl为3. 3V，HV0UT2为5. 5V，使得M8导通而M7关断，得到A点为OV而B点为5. 5V，从而形成正反馈，加速电路的翻转速度。最后应说明的是以上所述仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制本专利技术， 尽管参照前述实施例对本专利技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于数字型DC-DC变换器的高速电平转换电路，其特征在于，包括场效应管Ml至M8和非门电路，电路的输入端LVIN连接在场效应管Ml的栅极上，并通过非门电路连接在场效应管M2的的栅极上； 场效应管M7的漏极和场效应管M5漏极连接，所述场效应管Ml的漏极连接在场效应管M7和场效应管M5间的节点A上，场效应管M8的漏极和场效应管M6漏极连接，所述场效应管M2的漏极连接在场效应管M8和场效应管M6间的节点B上； 场效应管M7的栅极、场效应管M3的栅极、场效应管M6的源极和场效应管M4的漏极连接在电路的输出端HV0UT2上； 场效应管M8的栅极...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，
申请(专利权)人：无锡创想华微科技有限公司，
类型：发明
国别省市：