一種用低壓工藝耐高壓的高低壓轉換電路的製作方法
2023-11-30 13:38:46
專利名稱：一種用低壓工藝耐高壓的高低壓轉換電路的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於集成電路領域，尤其涉及一種用低壓工藝耐高壓的高低壓轉換電路。
背景技術：
在電源管理IC中，經常出現多種工作電壓共存的情況，如輸入電壓為10V，而內部的數字邏輯電路卻採用低壓工藝實現，如3. 3V或5V。低壓器件的耐壓能力較低，例如， 0. 35um的低壓器件耐壓約3. 7V，0. 5um的低壓器件耐壓約6V。因此，需要通過高低壓轉換電路將高壓電轉換成低壓電。在集成電路製作領域，工藝的選擇直接關係到成本、研發周期， 而電路設計決定了工藝的選擇。參閱圖1，為現有的高低壓轉換電路示意圖。其中，由電流源IO提供偏置電流，輸入電壓為高壓HVDD，齊納管Z120穩壓後，經過MOS管MlOl和M102組成的電流鏡輸出，輸出電壓LVDD近似等於齊納管Z120的壓降，經過電容CllO穩壓後，可以作為低壓模塊電源使用。在該電路中，需要使用齊納管、高壓管。由於齊納管不是標準器件，定製該器件需要較長時間，且調試費較高；使用高壓管，會導致晶片面積較大，且高壓工藝成本較高。
實用新型內容為了解決現有技術中的上述問題，本實用新型實施例的目的在於提供一種用低壓工藝耐高壓的高低壓轉換電路。本實用新型實施例是這樣實現的，一種用低壓工藝耐高壓的高低壓轉換電路，所述電路包括輸出穩定低電壓電源的低壓電源產生單元，以及，提供電壓偏置、電流偏置的偏置單元，所述偏置單元與所述低壓電源產生單元相連，所述偏置單元包括串聯的第一電流鏡和第二電流鏡，所述低壓電源產生單元包括依次連接的串聯分壓元件、電平轉換元件以及穩壓電容。進一步地，所述電壓偏置的第一電流鏡為套筒式的共源共柵電流鏡，包括九個 PMOS 管 M201、M202、M203、M204、M205、M206、M213、M214、M215,每個 PMOS 的體端與各自的源端連接；所述第二電流鏡包括六個NMOS管M207、M208、M209、M210、M211、M212，每個NMOS 的體端與P型襯底連接；NMOS管M209的源極與地之間還連接有三極體Q240、電阻R230、 R231，並且，所述電阻R230與Q240串聯後再與電阻R231並聯；NMOS管M212的源極與地之間還連接有三極體Q241以及電阻R232，並且所述電阻R232與三極體Q241並聯；所述PMOS 管M215還與匪OS管M216相連，並且M216的源極與地之間還串接了電阻R233。進一步地，所述低壓電源產生單元包括串聯分壓元件、電平轉換元件、穩壓電容， 所述串聯分壓元件包括三個串聯的PMOS管M217、M218、M219，每個PMOS的體端與各自的源端連接；電平轉換元件包括NMOS管M220 ；穩壓電容採用電容C250。進一步地，所述偏置單元的第一電流鏡包括3個PMOS管M201、M204、M213，每個 PMOS的體端與各自的源端連接；並且第一電流鏡還包括分別與M201、M204、M213相連的電阻 R234、R235、R236。進一步地，所述串聯分壓元件採用3個串接的三極體Q242、QM3、Q244。進一步地，所述電平轉換元件採用三極體Q250。本實用新型與現有技術相比，能夠實現如下有益效果一方面，本實用新型所述的高低壓轉換電路不需要使用齊納管，不需要額外定製，降低了晶片成本和調試費用；另一方面，電路中全部使用了低壓器件，可以通過標準的低壓工藝實現，減小晶片面積，降低生產成本。
圖1是現有技術提供的高低壓轉換電路的結構圖；圖2是本實用新型第一實施例提供的高低壓轉換電路的結構圖；圖3是本實用新型第二實施例提供的高低壓轉換電路的結構圖；圖4是本實用新型第三實施例提供的高低壓轉換電路的結構圖；圖5是本實用新型第四實施例提供的高低壓轉換電路的結構圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。圖2示出了本實用新型第一實施例提供的高低壓轉換電路的結構，該高低壓轉換電路包括偏置單元21、低壓電源產生單元22。其中，所述低壓電源產生單元22輸出穩定的低電壓電源(圖中LVDD)。偏置單元21為低壓電源產生單元22提供電壓偏置(圖中VREG)、 電流偏置。作為本實用新型的實施例，該偏置單元21包括第一電流鏡、第二電流鏡、三極體和電阻。其中，第一電流鏡為套筒式的共源共柵電流鏡，包括九個？103管1120^202203、 M204、M205、M206、M213、M214、M215,每個PMOS的體端與各自的源端連接。第二電流鏡，包括六個匪05管釐207、] 208、]\1209、]\1210、]\1211、]\1212，每個匪05的體端與P型襯底連接。NMOS管M209的源極與地之間還連接有三極體Q240、電阻R230、R231， 並且，所述電阻R230與Q240串聯後再與電阻R231並聯。NMOS管M212的源極與地之間還連接有三極體Q241以及電阻R232，並且所述電阻 R232與三極體Q241並聯。所述三極體Q240與Q241均連接成二極體形式。所述PMOS管M215還與匪OS管M216相連，並且M216的源極與地之間還串接了電阻R233。偏置單元21為低壓電源產生單元22提供偏置電壓VREG。低壓電源產生單元22採用如下結構包括串聯分壓元件、電平轉換元件、穩壓電容。其中，串聯分壓元件分擔部分壓降，所述串聯分壓元件包括三個串聯的PMOS管M217、 M218、M219，每個PMOS的體端與各自的源端連接。電平轉換元件把偏置電壓VREG轉換為 LVDD,電平轉換元件包括匪OS管M220，LVDD近似等於電阻R233上的壓降；穩壓電容C250 穩定LVDD。假定第一電流鏡中每個PMOS管尺寸相同，第二電流鏡中每個NMOS管尺寸相同，三極體Q240與Q241的個數比為η :1，電阻R231與R232的阻值相等，則流過電阻R233的電流I可以表示為
權利要求1.一種用低壓工藝耐高壓的高低壓轉換電路，其特徵在於，所述電路包括輸出穩定低電壓電源的低壓電源產生單元，以及，提供電壓偏置、電流偏置的偏置單元，所述偏置單元與所述低壓電源產生單元相連，所述偏置單元包括串聯的第一電流鏡和第二電流鏡，所述低壓電源產生單元包括依次連接的串聯分壓元件、電平轉換元件以及穩壓電容。
2.根據權利要求1所述的用低壓工藝耐高壓的高低壓轉換電路，其特徵在於，所述電壓偏置的第一電流鏡為套筒式的共源共柵電流鏡，包括九個PMOS管M201、M202、M203、 M204、M205、M206、M213、M214、M215，每個PMOS的體端與各自的源端連接；所述第二電流鏡包括六個匪OS管M207、M208、M209、M210、M211、M212，每個匪OS的體端與P型襯底連接； NMOS管M209的源極與地之間還連接有三極體Q240、電阻R230、R231，並且，所述電阻R230 與Q240串聯後再與電阻R231並聯；NMOS管M212的源極與地之間還連接有三極體Q241以及電阻R232，並且所述電阻R232與三極體Q241並聯；所述PMOS管M215還與NMOS管M216 相連，並且M216的源極與地之間還串接了電阻R233。
3.根據權利要求1所述的用低壓工藝耐高壓的高低壓轉換電路，其特徵在於，所述低壓電源產生單元包括串聯分壓元件、電平轉換元件、穩壓電容，所述串聯分壓元件包括三個串聯的PMOS管M217、M218、M219，每個PMOS的體端與各自的源端連接；電平轉換元件包括 NMOS管M220 ；穩壓電容採用電容C250。
4.根據權利要求1所述的用低壓工藝耐高壓的高低壓轉換電路，其特徵在於，所述偏置單元的第一電流鏡包括3個PMOS管M201、M204、M213，每個PMOS的體端與各自的源端連接；並且第一電流鏡還包括分別與M201、M204、M213相連的電阻R234、R235、R236。
5.根據權利要求1所述的用低壓工藝耐高壓的高低壓轉換電路，其特徵在於，所述串聯分壓元件採用3個串接的三極體QM2、Q243.Q244.
6.根據權利要求1所述的用低壓工藝耐高壓的高低壓轉換電路，其特徵在於，所述電平轉換元件採用三極體Q250。
專利摘要本實用新型適用於集成電路領域，提供了一種用低壓工藝耐高壓的高低壓轉換電路，所述電路包括輸出穩定低電壓電源的低壓電源產生單元，以及，提供電壓偏置、電流偏置的偏置單元，所述偏置單元與所述低壓電源產生單元相連，所述偏置單元包括串聯的第一電流鏡和第二電流鏡，所述低壓電源產生單元包括依次連接的串聯分壓元件、電平轉換元件以及穩壓電容。本實用新型與現有技術相比，能夠實現如下有益效果一方面，本實用新型所述的高低壓轉換電路不需要使用齊納管，不需要額外定製，降低了晶片成本和調試費用；另一方面，電路中全部使用了低壓器件，可以通過標準的低壓工藝實現，減小晶片面積，降低生產成本。
文檔編號H03K19/0185GK202068397SQ20112016063
公開日2011年12月7日 申請日期2011年5月19日 優先權日2011年5月19日
發明者張奇, 陸讓天 申請人:深圳市博馳信電子有限責任公司