[发明专利]基于集成电容器的高压电平位移电路

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，涉及关于集成电容器的高压电平位移电路的设计。

背景技术

半导体芯片内部不同电源电压的电路模块之间信号的变换，涉及到电平位移电路的使用。目前半导体功率器件技术发展迅猛，实际应用要求的工作电压越来越高，可达到千伏级的高电压。但半导体功率器件的驱动控制信号通常由普通的数字信号电路产生，如TTL(晶体管-晶体管逻辑，Transistor-Transistor Logic)信号电路，其电压的幅度通常为几伏。因此，信号在低压电路和高压电路之间的变换越来越重要，同时随着高压部分电压的升高，这种高低电平的位移变换会变得越来越困难。

高压电平位移电路可由分立元件构成，通常采用脉冲变压的方式或者光电耦合的方式来实现。光电耦合传输线性范围小，工作电流低，只适于小电流的应用，脉冲变压的方式对容易产生失真。但这两种方式最大的缺点是不便于集成，所以基于这两种方式的高压电平位移电路在集成电路中极少采用。

目前市场上一种集成的高压电平位移电路如图1所示。其中VH为高端浮动电源，VB为高端浮动地，M1和M2须为高压PMOS管，该电路具有较小的功耗。但是该电路在高压应用时，M1和M2管的栅极与源极之间，漏极和源极之间需要承受很高的电压。所以在该电路实施过程中，高低压器件的设计和工艺制造比较复杂，并且随着高压部分的工作电压越来越高，高低压器件的隔离将变得更加困难，成本也越来越高。

电容器的构造是两块平行的极板中间隔着绝缘介质构成的，能够存贮能量和释放能量。耦合电容器具有通交阻直(即交流可以通过，直流被阻断)的作用，能阻断两点之间的电流，同时允许数据顺利通过。只要输入信号频率较高，耦合电容容量较大，前级的输出信号可几乎没有衰减地传递到后级的输入端。但是电容器低频特性差，不能放大变化缓慢的信号。

发明内容

本发明的目的克服上述传统技术存在的不足以及存在的问题，提供一种电平位移解决方案，以使得低压部分电路和高压部分电路是通过绝缘介质层完全隔离开来的，由于绝缘介质层的击穿电压远远大于硅基衬底的击穿电压，因此这种电平位移的电压变换幅度可以特别大。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，基于集成电容器的高压电平位移电路，其特征在于，包括振荡器单元、传输门单元、普通放大器单元、检波单元、比较器单元、集成电容器单元和回路电阻；

数字控制电压输入端连接传输门单元；

振荡器单元的输出端连接传输门单元；

传输门单元的输出端连接集成电容器单元的正极端；

集成电容器单元的正极端连接传输门单元的输出端，负极端连接一个回路电阻，并和普通放大器单元的输入端连接；

回路电阻位于集成电容器单元的负极输出端和普通放大器单元的输入端之间；

普通放大器单元的输出端连接检波单元的输入端，普通放大器单元的输入端和集成电容器单元的负极端、回路电阻连接；

检波单元的输出端连接比较器单元的输入端，检波单元的输入端和普通放大器单元的输出端连接；

比较器单元的输出端连接最终的电压输出端，比较器单元的输入端和检波单元的输出端连接。

本发明的有益效果：通过集成电容器单元实现电平位移电路，可实现输入电压信号的整体电平位移，即输入电压信号的高电平电位和低电平电位一起位移相同的幅度；通过集成电容器的隔离性，使输入电压信号的整体位移幅度可以特别大，并且这种电压信号的整体电平位移既可以是往正电压方向的电平位移，也可以是往负电压方向的电平位移；由于对于输入电压信号的相对幅度值(即输入电压信号的高电平值减去低电平值)没有做电平位移，集成电容器的正极端和负极端的电路两部分，相对于彼此地电位的电源的幅度是相同的，由于正极端电路部分的地电位相对于负极端电路部分的地电位可以是一个电压值相差很大的电位，因此即使输入电压信号的整体电平位移幅度很大，但两部分电路所使用的器件对耐压的要求是相同的，都可采用低压器件来实现，避免了对高压器件的要求。同时这种方案借助了载波的概念，使得由振荡器产生的特定频率的信号，而不是由低频的电压输入信号，通过集成电容器进行变换，从而很好解决了集成电容器由于制造工艺的限制不能通过低频电压信号的缺点，使得各种频率的低频电压控制信号都能够进行电平位移。并且本发明的高压电平位移电路在电平位移前的电路可以采用纯数字电路，大大降低了电平位移电路的复杂程度。

附图说明

图1为现有的一种电平位移电路图。