一种耐高压电路及耐高压恒流源电路制造技术

一种耐高压电路，其特征在于：所述的耐高压电路（10）包括耐高压MOS器件（M101）、偏置电路（102）和自举电路（103）；所述偏置电路（102）连接在耐高压MOS器件（M101）的栅极与源极之间，所述自举电路（103）连接在耐高压MOS器件（M101）的栅极与接地端（GND）之间，所述耐高压MOS器件（M101）的漏极用于接入供电电源电压（VDD）、源极用于连接低压电路的供电端，所述自举电路（103）通过偏置电路（102）获得偏置电流而将耐高压MOS器件（M101）的栅极电位抬高，使得所述耐高压MOS器件（M101）的源极输出适于所述低压电路工作电压范围的电源电压（VCC）。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种耐高压电路，包括耐高压MOS器件、偏置电路和自举电路；所述偏置电路连接在耐高压MOS器件的栅极与源极之间，所述自举电路连接在耐高压MOS器件的栅极与接地端之间，所述耐高压MOS器件的漏极用于接入供电电源电压、源极用于连接低压电路的供电端，所述自举电路通过偏置电路获得偏置电流而将耐高压MOS器件的栅极电位抬高，使得所述耐高压MOS器件的源极输出适于所述低压电路工作电压范围的电源电压。本专利技术还公开了一种应用上述耐高压电路的耐高压恒流源电路。【专利说明】一种耐高压电路及耐高压恒流源电路
本专利技术涉及一种耐高压电路，本专利技术还涉及一种应用该耐高压电路的耐高压恒流源电路。
技术介绍
理想恒流源定义为不随电源电压和温度变化的电流，电流值具有零温度系数，且所处的工作电压环境也是有限的；传统的具有负温度系数的恒流源对于自激推挽式变换器的性能提高是很大意义的，如图1-1所示，图中I_fu为负温度系数恒流源，它可以解决自激推挽式变换器中因温度变化带来的低温启动难而高温短路易烧坏的缺点，但是仍然存在一个问题，就是当自激推挽式变换器的输入电压非常高时，由于受到了工艺限制，这样传统的负温度系数恒流源无法工作于超高输入电压下。专利申请号为201310044913与专利申请号为201310289994中都提出来了一种能够解决专利申请号为201110200894中已公开的采用不易集成热敏电阻的具有负温度系数恒流源，但是201310044913和201310289994专利申请文件中提出的具有温度系数的恒流源会受到工艺要求限制，即正常的工作电压范围是有限制的，如果需要工作于超出工艺限制的电压环境下，恒流源就会受到损坏。目前工业飞速发展，电源输入电压范围越来越宽，所处的输入工作电压的越来越高，对于元件的耐压性能要求也就变得越来越高，而传统定义具有温度系数恒流源由于无法工作于超高电压，这样就限制了传统恒流源的应用范围，图1-2即为传统意义上的负温度特性恒流源。传统的集成电路耐压性能一般都是基于工艺固有耐压特性而设计的，即设计出来的电路的正常工作电压无法超过工艺耐压限度，属于低压设计。另外，现有的高压线性稳压器(LDO)可以将高压转换为稳定的低压，但是一般工艺中能够耐高压的器件版图面积都是非常大，且LDO电路复杂，所含器件非常多，如果用耐高压器件来设计LDO电路，那么其版图占用面积会变得非常大，造成很大的成本浪费，同时会存在非常大的固有静态功耗。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:提供一种耐高压电路，能够将超高供电电源电压转换成适于低压电路工作电压范围的电源电压，使得电压电路能够在具有超宽电压范围的供电电源电压下获得合适的电压供电。解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下:一种耐高压电路，其特征在于:所述的耐高压电路包括耐高压MOS器件、偏置电路和自举电路；所述偏置电路连接在耐高压MOS器件的栅极与源极之间，所述自举电路连接在耐高压MOS器件的栅极与接地端之间，所述耐高压MOS器件的漏极用于接入供电电源电压、源极用于连接低压电路的供电端，所述自举电路通过偏置电路获得偏置电流而将耐高压MOS器件的栅极电位抬高，使得所述耐高压MOS器件的源极输出适于所述低压电路工作电压范围的电源电压。耐高压MOS器件的漏级所能承受的最高电压为高压工艺的最高极限电压，本专利技术中的耐高压MOS器件的漏级最高电压为700V ;而低压电路的最高工作电压为低压工艺的最高极限电压，本专利技术所述恒流源11的最高工作电压为40V，因此恒流源11的工作电压如果由耐高压电路来提供，那么恒流源11电路就可以间接在几百伏的电压下工作；而耐高压电路的加入对于恒流源11的最低工作电压的影响不大，大概相差一个MOS管的漏源级电压，因为该漏源级电压大小与耐高压MOS器件的导通电阻以及恒流源11的电流大小有关，等于耐高压MOS器件的导通电阻阻值与恒流源11消耗的电流值的乘积；其工作原理如下(参见图3):根据MOS器件N沟道耗尽管的特性，其栅极为零电平时，随着耗尽管的漏极电位的逐渐增大，其源极电压会要一直上升至耗尽管的阈值电压绝对值(所述阈值电压为负值)为止，在上升至阈值电压之前，偏置电路为自举电路提供偏置电流，以致自举电路能将耗尽管的栅极抬高，当耗尽管的栅极电压被抬高后，耗尽管源极的电位水平也跟着一起被抬高，这样就形成了一个正反馈过程，最终耗尽管源极的最高电位水平为自举电路最大输出电位与耗尽管阈值电压绝对值之和。耐高压电路中N沟道耗尽管的栅极是没有驱动能力的，所以自举电路的工作电流需要由偏置电路提供，自举电路开始工作后，才能将耗尽管的栅极电位抬高，而最简单的偏置电路就是将一个电阻跨接在耗尽管的栅极和源极之间，如图4所示，这样自举电路就可以从电阻抽取相应的工作电流，同时可以通过调节电阻阻值来控制工作电流，从而达到控制固有的静态功耗的目的。而自举电路可以通过二极管连接的NMOS管、或者二极管连接的三极管、或者齐纳管组成，这样不仅简化了自举电路的电路结构，还可以减小功耗。图5所示耐高压模块中的自举电路采用齐纳管D1031，可以将N沟道耗尽型MOS管MlOl的栅极电压自举到齐纳管的稳压电位，从而达到提高N沟道耗尽型MOS管MlOl源端电位值的目的，最终的最大源端电压为齐纳管的稳压值与N沟道耗尽型MOS管MlOl的阈值电压绝对值之和。最终的耐高压电路的实际组成电路就是由三个器件组成，分别为一个N沟道耗尽型MOS管M101、一个齐纳管D1031、以及一个电阻R1021，电路结构简单，容易实现，不仅仅可以利用分立元器件搭建而成，同时也容易用于集成，且易与低压电路相兼容。N沟道耗尽型MOS管MlOl的源极提供低压电压，为低压型的负温度系数恒流源提供偏置电压。作为本专利技术的一种实施方式，所述的耐高压MOS器件为N型结型场效应管或者N沟道耗尽型MOS管。作为本专利技术的一种实施方式，所述的偏置电路包括偏置电阻，该偏置电阻连接在耐高压MOS器件的栅极与源极之间。作为本专利技术的一种实施方式，所述的自举电路包括齐纳管，该齐纳管的阴极与耐高压MOS器件的栅极相连接、阳极连接接地端。作为本专利技术的一种改进，所述的自举电路还包括第三三极管和第四三极管；所述齐纳管的阴极通过该第三三极管和第四三极管与所述耐高压MOS器件的栅极相连接，其中，所述齐纳管的阴极与第四三极管的发射极相连，第四三极管的基极、集电极与第三三极管的发射极相连，第三三极管的基极、集电极与所述耐高压MOS器件的栅极相连。作为本专利技术的一种实施方式，所述的自举电路包括基准电压模块和第五三极管，基准电压模块的地端连接所述接地端、基准电压输出端连接第五三极管的发射极，第五三极管的基极、集电极与所述耐高压MOS器件的栅极相连。本专利技术所要解决的另一个技术问题是:提供一种应用上述耐高压电路的耐高压恒流源电路，能够工作于超高压环境且输出的具有温度系数恒流值。解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下:一种应用上述耐高压电路的耐高压恒流源电路，包括恒流源，其特征在于:所述的耐高压恒流源电路还包括上述耐高压电路，所述耐高压电路中耐高压MOS器件的源极连接恒流源的供电端、漏极用于接入供电电源电压，所述恒流源的地端连接所述接地端。作为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐高压电路，其特征在于：所述的耐高压电路（10）包括耐高压MOS器件（M101）、偏置电路（102）和自举电路（103）；所述偏置电路（102）连接在耐高压MOS器件（M101）的栅极与源极之间，所述自举电路（103）连接在耐高压MOS器件（M101）的栅极与接地端（GND）之间，所述耐高压MOS器件（M101）的漏极用于接入供电电源电压（VDD）、源极用于连接低压电路的供电端，所述自举电路（103）通过偏置电路（102）获得偏置电流而将耐高压MOS器件（M101）的栅极电位抬高，使得所述耐高压MOS器件（M101）的源极输出适于所述低压电路工作电压范围的电源电压（VCC）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐盛斌，曾正球，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：