專利名稱：一種高壓電平轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路中高壓電平轉(zhuǎn)換的電路，尤其涉及用于半橋驅(qū)動(dòng)電路的單端高壓電平轉(zhuǎn)換電路。
背景技術(shù)：
在集成電路中控制信號(hào)從某一工作電壓電路部分傳輸?shù)搅硪还ぷ麟妷弘娐凡糠謺r(shí)，由于工作電壓的不同，須要對(duì)傳輸信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。尤其在電壓相差很大的不同電路中，傳輸信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換處理就顯得非常地重要。如圖1所示，這是現(xiàn)有低壓電平轉(zhuǎn)換到高壓電平的一個(gè)電路，傳輸信號(hào)從16伏轉(zhuǎn)換到高壓600伏，圖中的VB為高壓600伏，VS為高壓584伏，HO為高壓控制信號(hào)輸出，圖中的DM2和DM3均是耐高壓600伏的DMOS(功率管)，DMOS管DM2、DM3的源極接地、漏極分別串聯(lián)電阻15、16后接到高壓600伏VB，通過(guò)信號(hào)R和S控制DMOS管DM2、DM3的柵極，使DMOS管DM2、DM3處于開(kāi)或關(guān)的狀態(tài)，在DMOS管DM2、DM3的漏極便可得到與R和S信號(hào)邏輯取反的高壓信號(hào)R、S，這樣就實(shí)現(xiàn)了低壓到高壓的電平轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的信號(hào)再控制后面的輸出級(jí)得到HO高壓信號(hào)輸出。
在高壓電平轉(zhuǎn)換中要用DMOS來(lái)實(shí)現(xiàn)低壓到高壓的轉(zhuǎn)換，對(duì)于高壓DMOS，需要在溝道和漏極之間增加一個(gè)很長(zhǎng)的輕摻雜N-/P-漂移區(qū)，由于漂移區(qū)雜質(zhì)濃度較低，當(dāng)漏源電壓VDS增加時(shí)，耗盡區(qū)向低濃度漂移區(qū)延伸，在漏極N+/P+接觸區(qū)截止，由于耗盡區(qū)中電子/空穴已經(jīng)全部離去，N區(qū)留下?lián)诫s的電離正離子，P區(qū)留下?lián)诫s的電離負(fù)離子，存在從N區(qū)指向P區(qū)的電場(chǎng)，且在結(jié)面上電場(chǎng)最大，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)最大電場(chǎng)時(shí)，PN結(jié)被擊穿，由 得對(duì)于相同的最大電場(chǎng)，漂移區(qū)長(zhǎng)度越來(lái)越大，VDS越大，即漂移區(qū)越大，耐擊穿電壓越高，對(duì)于600V的擊穿電壓，漂移區(qū)長(zhǎng)度將達(dá)到上百微米，由于漏極高壓到外圍任何器件均需要一個(gè)漂移區(qū)緩沖，高壓DMOS需要做成圓形，漏極居中，由area＝π×r2得一個(gè)耐壓600伏的DMOS需要3萬(wàn)多平方微米的面積。為了增加擊穿電壓在DMOS漏極N-/P-漂移區(qū)上需要加上P+/N+場(chǎng)環(huán)，且場(chǎng)環(huán)越多耐擊穿電壓越高，但場(chǎng)環(huán)將耗費(fèi)大量的版圖面積。
由于用于電平轉(zhuǎn)換的DMOS在版圖中占用很大的面積，在單端半橋驅(qū)動(dòng)的低壓到高壓電平的轉(zhuǎn)換中，現(xiàn)有的方案用兩個(gè)耐壓600伏DMOS來(lái)實(shí)現(xiàn)，他們?cè)谛酒瑑?nèi)版圖占用面積約為芯片版圖總面積的20％，所以在設(shè)計(jì)中這是一個(gè)必須考慮的重要問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種高壓電平轉(zhuǎn)換電路，它可以減小芯片版圖面積，進(jìn)而可以降低了芯片成本，減少芯片功耗。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案一種高壓電平轉(zhuǎn)換的電路，它至少包括一個(gè)高壓DMOS管，作為開(kāi)關(guān)，在所述高壓DMOS管柵極輸入低壓控制信號(hào)，在所述高壓DMOS管漏極連接有一個(gè)高壓解碼電路，用于對(duì)高壓DMOS管漏極輸出的信號(hào)進(jìn)行解碼。
所述的低壓控制信號(hào)，由兩種或更多不同的脈沖信號(hào)組成，其中不同的脈沖信號(hào)有不同的占空比。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有如下的顯著的技術(shù)進(jìn)步本方案在進(jìn)行低壓到高壓的電平轉(zhuǎn)換中只使用了一個(gè)DMOS管，相比之前的用兩個(gè)DMOS實(shí)現(xiàn)低壓到高壓電平轉(zhuǎn)換的方案在芯片版圖中節(jié)約近20％的面積，因此本方案比以前的方案可降低芯片的成本，并且現(xiàn)有技術(shù)需要使用兩個(gè)信號(hào)，而本發(fā)明僅僅使用一個(gè)信號(hào)即可完成。同時(shí)，由于用來(lái)實(shí)現(xiàn)高壓電平轉(zhuǎn)換的DMOS管功耗較大，本方案中只用一個(gè)DMOS管就實(shí)現(xiàn)了高壓電平轉(zhuǎn)換，相比以前的方案減少了芯片的功耗。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
圖1是目前的電平轉(zhuǎn)換電路；圖2是本發(fā)明的電路示意圖；圖3是本發(fā)明的高壓解碼電路一種具體電路示意圖；圖4是本發(fā)明電平轉(zhuǎn)換的信號(hào)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明中的電平轉(zhuǎn)換中只用一個(gè)DMOS就可以處理低壓到高壓電平轉(zhuǎn)換的技術(shù)問(wèn)題，如圖2所示，通過(guò)信號(hào)CS控制DMOS管DM1的柵極使DM1處于開(kāi)或關(guān)的狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)低壓至高壓的轉(zhuǎn)換，再通過(guò)高壓解碼電路(DETECTOR)14對(duì)轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行解碼，從而得到高壓輸出信號(hào)DH。圖2中的DMOS管DM1是耐高壓600伏的DMOS(功率管)，漏極為高壓600伏，DMOS管DM1的源極接地，DH為高壓600伏控制信號(hào)輸出，通過(guò)信號(hào)CS控制DMOS管DM1柵極，使DMOS管DM1開(kāi)或關(guān)的狀態(tài)，在DMOS管DM1的漏極便可得CS信號(hào)邏輯取反的高壓信號(hào)，這樣就實(shí)現(xiàn)了低壓到高壓的電平轉(zhuǎn)換，即使控制信號(hào)CS從低電壓轉(zhuǎn)換到高壓600伏，轉(zhuǎn)換后的信號(hào)輸入高壓解碼電路14，經(jīng)過(guò)高壓解碼電路14對(duì)其進(jìn)行解碼，得到DH高壓信號(hào)輸出。
本發(fā)明中高壓解碼電路14主要是對(duì)高壓電平轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行解碼，該部分主要是利用兩個(gè)觸發(fā)器的上升沿觸發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)電路的功能。如圖3所示，它是高壓解碼電路14的一個(gè)具體電路示意圖，從DMOS管DM1轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的信號(hào)輸入過(guò)濾器(FILTER)11中進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾后的輸出信號(hào)聯(lián)接到二與門(mén)1的一個(gè)輸入和延時(shí)器(DELAY)9的輸入，同時(shí)過(guò)濾器(11)過(guò)濾后的輸出信號(hào)也聯(lián)接到二與門(mén)2的一個(gè)輸入和倒相器6的輸入，延時(shí)器9的輸出聯(lián)接到二與門(mén)1的另一個(gè)輸入，二與門(mén)1的輸出聯(lián)接到觸發(fā)器(LATCH)12的SET1輸入，倒相器6的輸出聯(lián)接到延時(shí)器8的輸入和二與門(mén)5的一個(gè)輸入，延時(shí)器8的輸出聯(lián)接到二與門(mén)2的另一個(gè)輸入，二與門(mén)2的輸出聯(lián)接到觸發(fā)器12的RESET1輸入，同時(shí)也聯(lián)接到二與門(mén)3和二與門(mén)4的輸入，觸發(fā)器12的輸出Q1聯(lián)接到延時(shí)器10的輸入和倒相器7的輸入，延時(shí)器10的輸出聯(lián)接到二與門(mén)3的一個(gè)輸入，倒相器7的輸出聯(lián)接到二與門(mén)4的一個(gè)輸入，二與門(mén)3的輸出聯(lián)接到觸發(fā)器13的輸入SET2，二與門(mén)4的輸出聯(lián)接到觸發(fā)器13的輸入RESET2，觸發(fā)器13的輸出Q2聯(lián)接到二與門(mén)5的另一個(gè)輸入。
如圖4所示為采用本方案實(shí)現(xiàn)的低壓到高壓電平轉(zhuǎn)換的信號(hào)波形示意，其中CK是主時(shí)鐘信號(hào)，CS是驅(qū)動(dòng)600伏高壓DMOS管DM1柵極的低壓控制信號(hào)，DH為高壓驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)，DL為低壓驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)(就是高壓DMOS管DM1漏極輸出信號(hào))?？刂菩盘?hào)CS是由兩個(gè)不同占空比的脈沖信號(hào)組成，較小占空比的脈沖信號(hào)觸發(fā)輸出高壓信號(hào)DH為高電平，較大占空比的脈沖信號(hào)觸發(fā)輸出高壓信號(hào)DH為低電平。
以下是用本方案實(shí)現(xiàn)低壓電平到高壓電平轉(zhuǎn)換的詳細(xì)描述1.當(dāng)CS為上升沿，觸發(fā)器12被清除；當(dāng)CS＝1的時(shí)間大于延時(shí)器9的延遲時(shí)間，觸發(fā)器12的輸出Q1＝SET1。
2.當(dāng)CS為上升沿且觸發(fā)器12的輸出Q1經(jīng)過(guò)延時(shí)器10延遲后的信號(hào)Q1`＝SET1，觸發(fā)器13的輸出Q2＝SET2；當(dāng)CS為上升沿且觸發(fā)器12的輸出Q1經(jīng)過(guò)延時(shí)器10延遲后的信號(hào)Q1`＝RESET1，觸發(fā)器13的輸出Q2＝RESET2。
3.高壓輸出控制信號(hào)DH＝Q2*not(CS)。
如上所述，本方案可實(shí)現(xiàn)低壓到高壓的電平轉(zhuǎn)換，采用本方案可對(duì)現(xiàn)有的方案進(jìn)行改進(jìn)，本方案在進(jìn)行低壓到高壓的電平轉(zhuǎn)換中只使用了一個(gè)DMOS管，相比之前的用兩個(gè)DMOS實(shí)現(xiàn)低壓到高壓電平轉(zhuǎn)換的方案在芯片版圖中節(jié)約近20％的面積，因此本方案比以前的方案可降低芯片的成本。同時(shí)，由于用來(lái)實(shí)現(xiàn)高壓電平轉(zhuǎn)換的DMOS管功耗較大，本方案中只用一個(gè)DMOS管就實(shí)現(xiàn)了高壓電平轉(zhuǎn)換，相比以前的方案減少了芯片的功耗。
權(quán)利要求
1.一種高壓電平轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，它至少包括一個(gè)高壓DMOS管(DM1)，作為開(kāi)關(guān)，一個(gè)輸入到所述高壓DMOS管(DM1)柵極的低壓控制信號(hào)，一個(gè)聯(lián)接到所述高壓DMOS管(DM1)漏極的高壓解碼電路(14)，用于對(duì)高壓DMOS管(DM1)漏極輸出的信號(hào)進(jìn)行解碼。
2.如權(quán)利要求1所述的高壓電平轉(zhuǎn)換電路，其特征在于所述的高壓DMOS管(DM1)源極接地，所述的高壓DMOS管(DM1)柵極聯(lián)接到低壓控制信號(hào)，所述的高壓DMOS管(DM1)漏極轉(zhuǎn)換出高壓信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的高壓電平轉(zhuǎn)換電路，其特征在于所述的低壓控制信號(hào)(14)由至少兩種不同的脈沖信號(hào)組成。
4.如權(quán)利要求3所述的高壓電平轉(zhuǎn)換電路，其特征在于所述的不同的脈沖信號(hào)是指具有不同的占空比的脈沖信號(hào)。如權(quán)利要求1所述的高壓電平轉(zhuǎn)換電路，其特征在于所述的高壓解碼電路(14)是由一個(gè)過(guò)濾器(11)，其聯(lián)接到二與門(mén)(1)的一個(gè)輸入和延時(shí)器(9)的輸入，同時(shí)過(guò)濾器(11)過(guò)濾后的輸出信號(hào)也聯(lián)接到二與門(mén)(2)的一個(gè)輸入和倒相器(6)的輸入，延時(shí)器(9)的輸出聯(lián)接到二與門(mén)(1)的另一個(gè)輸入，二與門(mén)(1)的輸出聯(lián)接到觸發(fā)器(12)的SET1輸入，倒相器(6)的輸出聯(lián)接到延時(shí)器(8)的輸入和二與門(mén)(5)的一個(gè)輸入，延時(shí)器(8)的輸出聯(lián)接到二與門(mén)(2)的另一個(gè)輸入，二與門(mén)(2)的輸出聯(lián)接到觸發(fā)器(12)的RESET1輸入，同時(shí)也聯(lián)接到二與門(mén)(3)和二與門(mén)(4)的輸入，觸發(fā)器(12)的輸出Q1聯(lián)接到延時(shí)器(10)的輸入和倒相器(7)的輸入，延時(shí)器(10)的輸出聯(lián)接到二與門(mén)(3)的一個(gè)輸入，倒相器(7)的輸出聯(lián)接到二與門(mén)(4)的一個(gè)輸入，二與門(mén)(3)的輸出聯(lián)接到觸發(fā)器(13)的輸入SET2，二與門(mén)(4)的輸出聯(lián)接到觸發(fā)器(13)的輸入RESET2，觸發(fā)器(13)的輸出Q2聯(lián)接到二與門(mén)(5)的另一個(gè)輸入。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于半橋驅(qū)動(dòng)電路的單端高壓電平轉(zhuǎn)換電路，它可以減少(節(jié)約)芯片版圖面積，進(jìn)而可以降低(節(jié)約)了芯片成本，減少芯片功耗。這種高壓電平轉(zhuǎn)換的電路，它至少包括一個(gè)高壓DMOS管(DM1)，作為開(kāi)關(guān)，在所述高壓DMOS管(DM1)柵極輸入低壓控制信號(hào)，在所述高壓DMOS管(DM1)漏極連接有一個(gè)高壓解碼電路(14)，用于對(duì)高壓DMOS管(DM1)漏極輸出的信號(hào)進(jìn)行解碼。通過(guò)控制DMOS管來(lái)實(shí)現(xiàn)低壓信號(hào)至高壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換，再通過(guò)高壓解碼電路對(duì)轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行解碼，從而得到高壓輸出信號(hào)，所述的高壓解碼電路主要是利用兩個(gè)觸發(fā)器的上升沿觸發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)電路的功能。
文檔編號(hào)H03K19/0185GK1829089SQ20051002416
公開(kāi)日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2005年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月2日
發(fā)明者黃樹(shù)良, 班福奎 申請(qǐng)人:技領(lǐng)半導(dǎo)體(上海)有限公司, 技領(lǐng)半導(dǎo)體國(guó)際有限公司