[发明专利]一种低功耗电平移位电路

说明书

本发明公开了一种低功耗电平移位电路；包括偏置电路和电平移位电路，所述电平移位电路中包括有输入端、两个低压器件、第一MOS管HVN、第二MOS管HVN、第一MOS管HVP、第二MOS管HVP、第三MOS管HVP、第四MOS管HVP、第五MOS管HVP；所述偏置电路中包括有第六MOS管HVP、第七MOS管HVP、第三MOS管HVN、第一电阻、第三MOS管LVN、第三二极管、第四MOS管HVN、第二电阻和第四MOS管LVN；本发明有效的将输入0‑5V信号转换为75V‑80V的电压信号输出，输出由MOS结构保证高速，用少量电阻实现整体结构低功耗，实际输出电压幅度受Zener二极管和HVP的器件特性控制，不受HV电源电压影响。

技术领域

本发明属于电平移位电路技术领域，具体涉及一种低功耗电平移位电路。

背景技术

目前，随着集成电路制造工艺的不断提高，特征尺寸的不断减小，功耗问题已经变成了集成电路设计中主要考虑的问题之一。同时电平移位电路作为连接控制电路和输出驱动级的关键结构，需要有很高的驱动能力，特别是在高压控制方面，高耐压，大电流，低功耗的电平移位电路变得尤为重要。

常见的MOS结构电平移位电路，可以将0-LV(低电平准位)的数字信号转换为0-HV(高电平准位)的数字信号。

常见的MOS结构电平移位电路结构举例，电路图如图4，

常见的MOS结构电平移位电路可有多种设计方法，其统一的结构特点为：

1、输出节点在输出HV时，对应的PMOS完全打开，而NMOS完全关闭的，2、输出节点在输出0V时，对应的NMOS完全打开，而PMOS完全关闭的；该结构特点使得常见的电平移位结构有如下功能特点

1、输出只能是HV或0V，

2、静态电流极小；

而在高压驱动领域，由于DMOS技术采用垂直器件结构，具有高电流驱动能力、低导通电阻和漏端高击穿电压的特点，在高压驱动领域中有着非常广泛的应用。但目前主流的商用DMOS工艺中，其DMOS器件的栅端耐压普遍较低，不能用高压信号直接驱动，这使得常见的电平移位电路无法应用到DMOS的控制设计中。

在上述问题条件下，一般采用电阻分压式的信号移位处理方式：

电阻分压式电平移位电路结构举例，电路图如图5，

利用电阻的比例分压原理，当输出级的NMOS关闭时，输出HV；当输出级的NMOS开启时输出分压的中间电位MV。控制好电阻比例，使得MV-HV的压差不超过DMOS的栅源耐压，则输出信号就可以较好的控制DMOS驱动器件。

但该结构有如下缺点：

1、输出MV时存在HV到0V的通路，工作电流较大。当电路中需要复数个该结构时，工作电流成倍数放大，不符合主流的低功耗要求；

2、如果为了降低工作电流而加大电阻值，会造成截止频率降低，极大地影响信号速率，同时设计大面积的电阻会造成成本上升；

3、由于电阻比例固定，随着HV电压降低，输出信号的最低电压与HV的压差减小，则输出信号对DMOS的控制能力减弱，会影响DMOS的输出电流。

综上所述，现有技术的主要缺点如下：

常见的MOS结构电平移位电路的缺点：输出电压固定，无法应用于主流的高压DMOS驱动；

电阻分压式电平移位电路的缺点：工作电流大，速度慢，成本高，性能受HV供电电压影响较大。

本发明提出一种电平移位电路，可以有效的解决以上问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低功耗电平移位电路，以解决上述背景技术中提出的问题。