驅動電路的電平轉換器及其運作方法
2024-03-05 19:30:15
驅動電路的電平轉換器及其運作方法
【專利摘要】本發明公開一種應用於顯示器的驅動電路的電平轉換器。電平轉換器包含第一級電平轉換單元及第二級電平轉換單元，用以將輸入電壓信號升壓轉換為輸出電壓信號。由於本發明的電平轉換器所需的電晶體開關的總數比現有技術少很多，且可以不需設置額外的電壓源來提供中間電壓，故能降低製造成本並提升多電源域的信號升壓轉換效率。
【專利說明】驅動電路的電平轉換器及其運作方法
【技術領域】
[0001]本發明是與顯示器的驅動電路有關，特別是關於一種應用於顯示器的驅動電路的電平轉換器及其運作方法。
【背景技術】
[0002]在傳統顯示器的驅動電路中，當電平轉換器(Level shifter)進行多電源域(mult1-power domain)的信號升壓轉換時，為了避免一次信號升壓轉換的轉換電壓過大(例如從O?1.5伏特升壓轉換至6?12伏特)，使得跨壓超過其金氧半場效電晶體(MOSFET)元件所能承受的耐壓，導致漏電及縮短其使用壽命等缺點，已知的電平轉換器通常都會使用較多級數的電平轉換單元依序進行多次的信號升壓轉換，由此使得每次信號升壓轉換的轉換電壓均不會超過其金氧半場效電晶體元件所能承受的耐壓，故能避免漏電的情形發生並且可延長其使用壽命。
[0003]舉例而言，如圖1所示，傳統的電平轉換器I包含有五級的電平轉換單元11?15，假設電平轉換器I的輸入端IN及INB的輸入電壓為O?1.5伏特，當O?1.5伏特的輸入電壓依序經過電平轉換單元11?15的信號升壓轉換處理後，將會轉換成具有6?12伏特的輸出電壓信號OUTP及OUTPB，並通過電平轉換器I的輸出端將其輸出。
[0004]然而，傳統的電平轉換器I所包含的金氧半場效電晶體(MOSFET)元件數量高達26個之多(Ml?M26)，並且需要設置有兩個額外的電壓源來提供信號升壓轉換處理所需的兩個中間電壓VCLl及VCL2，導致其製造成本增加並使得其電路結構變得較為複雜。此外，由於整個信號升壓轉換處理程序還需依序分成四段來進行，亦會導致電平轉換器I進行多電源域的信號升壓轉換效率變差。
[0005]因此，本發明提出一種驅動電路的電平轉換器及其運作方法，以解決現有技術所遭遇到的上述問題。
【發明內容】
[0006]根據本發明的一較佳具體實施例為一種電平轉換器。在此實施例中，電平轉換器是應用於一顯不器的一驅動電路，用以將一輸入電壓信號升壓轉換為一輸出電壓信號。電平轉換器包含一第一級電平轉換單元及一第二級電平轉換單元。
[0007]第一級電平轉換單元包含一第一電晶體開關、一第二電晶體開關、一第三電晶體開關、一第四電晶體開關、一第五電晶體開關、一第六電晶體開關、一第七電晶體開關及一第八電晶體開關。第一電晶體開關、第二電晶體開關、第三電晶體開關及第四電晶體開關為N型金氧半場效電晶體開關；第五電晶體開關、第六電晶體開關、第七電晶體開關及第八電晶體開關為P型金氧半場效電晶體開關；第一電晶體開關、第三電晶體開關、第五電晶體開關及第七電晶體開關彼此串接於一接地端與一操作電壓之間；第二電晶體開關、第四電晶體開關、第六電晶體開關及第八電晶體開關彼此串接於接地端與操作電壓之間；第一電晶體開關及第二電晶體開關的閘極是耦接輸入電壓信號；第三電晶體開關、第四電晶體開關、第五電晶體開關及第六電晶體開關的閘極均耦接一半操作電壓，半操作電壓為操作電壓的一半；第七電晶體開關的閘極是耦接至第六電晶體開關與第八電晶體開關之間的一第一接點；第八電晶體開關的閘極是耦接至第五電晶體開關與第七電晶體開關之間的一第二接點。
[0008]第二級電平轉換單元包含一第九電晶體開關、一第十電晶體開關、一第十一電晶體開關及一第十二電晶體開關，其中第九電晶體開關及第十電晶體開關為N型金氧半場效電晶體開關；第十一電晶體開關及第十二電晶體開關為P型金氧半場效電晶體開關；第九電晶體開關及第十一電晶體開關彼此串接於半操作電壓與操作電壓之間；第十電晶體開關及第十二電晶體開關彼此串接於半操作電壓與操作電壓之間；第九電晶體開關的閘極是耦接至第十電晶體開關與第十二電晶體開關之間的一第一輸出端；第十電晶體開關的閘極是耦接至第九電晶體開關與第十一電晶體開關之間的一第二輸出端；第十一電晶體開關的閘極是耦接至第一接點；第十二電晶體開關的閘極是耦接至第二接點；第二級電平轉換單元是通過第一輸出端及第二輸出端將輸出電壓信號輸出。
[0009]於一實施例中，操作電壓為12伏特,半操作電壓為6伏特,輸入電壓信號的電壓範圍為O?1.5伏特，輸出電壓信號的電壓範圍為6?12伏特。
[0010]於一實施例中，若第一電晶體開關?第四電晶體開關的臨界電壓為VTN且元件耐壓為6伏特，第五電晶體開關?第八電晶體開關的臨界電壓為VTP且元件耐壓為6伏特，則第一電晶體開關及第二電晶體開關操作於O?(6-VTN)伏特的電壓範圍,其跨壓小於6伏特；第三電晶體開關及第四電晶體開關操作於VTN?6伏特的電壓範圍，其跨壓小於6伏特；第五電晶體開關及第六電晶體開關操作於6?(12-VTP)伏特的電壓範圍，其跨壓小於6伏特；第七電晶體開關及第八電晶體開關操作於(6+VTP)?12伏特的電壓範圍,其跨壓小於6伏特。
[0011]於一實施例中，電平轉換器進一步包含另一第二級電平轉換單元。另一第二級電平轉換單元包含一第十三電晶體開關、一第十四電晶體開關、一第十五電晶體開關及一第十六電晶體開關，其中第十三電晶體開關及第十四電晶體開關為N型金氧半場效電晶體開關；第十五電晶體開關及第十六電晶體開關為P型金氧半場效電晶體開關；第十三電晶體開關及第十五電晶體開關彼此串接於接地端與半操作電壓之間；第十四電晶體開關及第十六電晶體開關彼此串接於接地端與半操作電壓之間；第十三電晶體開關的閘極是耦接至第一電晶體開關與第三電晶體開關之間；第十四電晶體開關的閘極是耦接至第二電晶體開關與第四電晶體開關之間；第十五電晶體開關的閘極是耦接至第十四電晶體開關與第十六電晶體開關之間的一第三輸出端；第十六電晶體開關的閘極是耦接至第十三電晶體開關與第十五電晶體開關之間的一第四輸出端；另一第二級電平轉換單元是通過第三輸出端及第四輸出端輸出另一輸出電壓信號。
[0012]於一實施例中，另一輸出電壓信號是與輸出電壓信號具有相同的邏輯及不同的電壓範圍。
[0013]於一實施例中，操作電壓為12伏特,半操作電壓為6伏特,輸入電壓信號的電壓範圍為O?1.5伏特,輸出電壓信號的電壓範圍為6?12伏特,另一輸出電壓信號的電壓範圍為O?6伏特。
[0014]根據本發明的另一較佳具體實施例為一種電平轉換器運作方法。於此實施例中，電平轉換器運作方法是用以運作一顯不器的一驅動電路中的一電平轉換器將一輸入電壓信號升壓轉換為一輸出電壓信號。電平轉換器包含一第一級電平轉換單元及一第二級電平轉換單元。
[0015]第一級電平轉換單元包含一第一電晶體開關、一第二電晶體開關、一第三電晶體開關、一第四電晶體開關、一第五電晶體開關、一第六電晶體開關、一第七電晶體開關及一第八電晶體開關。第二級電平轉換單元包含一第九電晶體開關、一第十電晶體開關、一第十一電晶體開關及一第十二電晶體開關。第一電晶體開關、第二電晶體開關、第三電晶體開關、第四電晶體開關、第九電晶體開關及第十電晶體開關為N型金氧半場效電晶體開關；第五電晶體開關、第六電晶體開關、第七電晶體開關、第八電晶體開關、第十一電晶體開關及第十二電晶體開關為P型金氧半場效電晶體開關。
[0016]第一電晶體開關、第三電晶體開關、第五電晶體開關及第七電晶體開關彼此串接於一接地端與一操作電壓之間。第二電晶體開關、第四電晶體開關、第六電晶體開關及第八電晶體開關彼此串接於接地端與操作電壓之間。第三電晶體開關、第四電晶體開關、第五電晶體開關及第六電晶體開關的閘極均耦接一半操作電壓。半操作電壓為操作電壓的一半。第七電晶體開關的閘極是耦接至第六電晶體開關與第八電晶體開關之間的一第一接點。第八電晶體開關的閘極是耦接至第五電晶體開關與第七電晶體開關之間的一第二接點。第九電晶體開關及第十一電晶體開關彼此串接於半操作電壓與操作電壓之間。第十電晶體開關及第十二電晶體開關彼此串接於半操作電壓與操作電壓之間。第九電晶體開關的閘極是耦接至第十電晶體開關與第十二電晶體開關之間的一第一輸出端。第十電晶體開關的閘極是耦接至第九電晶體開關與第十一電晶體開關之間的一第二輸出端。第十一電晶體開關的閘極是耦接至第一接點。第十二電晶體開關的閘極是耦接至第二接點。
[0017]該方法包含下列步驟:(a)通過該第一電晶體開關及該第二電晶體開關的閘極接收該輸入電壓信號；(b)通過該第十一電晶體開關及該第十二電晶體開關的閘極分別自該第一接點及該第二接點接收一第一電壓信號及一第二電壓信號；以及(C)通過該第一輸出端及該第二輸出端輸出該輸出電壓信號。
[0018]根據本發明的另一較佳具體實施例為一種電平轉換器。在此實施例中，電平轉換器是應用於一顯不器的一驅動電路，用以將一輸入電壓信號升壓轉換為一輸出電壓信號。電平轉換器包含一第一級電平轉換單元及一第二級電平轉換單元。
[0019]第一級電平轉換單元包含一第一電晶體開關、一第二電晶體開關、一第三電晶體開關、一第四電晶體開關、一第五電晶體開關、一第六電晶體開關、一第七電晶體開關、一第八電晶體開關、一第九電晶體開關、一第十電晶體開關、一第十一電晶體開關及一第十二電晶體開關。第一電晶體開關、第二電晶體開關、第三電晶體開關、第四電晶體開關、第九電晶體開關及第十電晶體開關為N型金氧半場效電晶體開關；第五電晶體開關、第六電晶體開關、第七電晶體開關、第八電晶體開關、第十一電晶體開關及第十二電晶體開關為P型金氧半場效電晶體開關；第一電晶體開關、第三電晶體開關、第五電晶體開關及第七電晶體開關彼此串接於接地端與第一中間電壓之間；第二電晶體開關、第四電晶體開關、第六電晶體開關及第八電晶體開關彼此串接於接地端與第一中間電壓之間；第一電晶體開關及第二電晶體開關的閘極是耦接輸入電壓信號；第三電晶體開關、第四電晶體開關、第五電晶體開關及第六電晶體開關的閘極均耦接第二中間電壓，第二中間電壓小於第一中間電壓；第一電晶體開關、第二電晶體開關、第三電晶體開關及第四電晶體開關的閘極均耦接至接地端；第五電晶體開關、第六電晶體開關、第七電晶體開關及第八電晶體開關的閘極均耦接至第一中間電壓；第七電晶體開關的閘極耦接至第六電晶體開關與第八電晶體開關之間；第八電晶體開關的閘極耦接至第五電晶體開關與第七電晶體開關之間；第九電晶體開關與第十一電晶體開關是耦接於半操作電壓與第一中間電壓之間；第十電晶體開關與第十二電晶體開關是耦接於半操作電壓與第一中間電壓之間；第九電晶體開關及第十電晶體開關的閘極均耦接至第五電晶體開關與第七電晶體開關之間；第十一電晶體開關與第十二電晶體開關的閘極均耦接至第六電晶體開關與第八電晶體開關之間；第九電晶體開關及第十電晶體開關的閘極分別耦接至半操作電壓；第十一電晶體開關與第十二電晶體開關的閘極分別耦接至第一中間電壓。
[0020]第二級電平轉換單元包含一第十三電晶體開關、一第十四電晶體開關、一第十五電晶體開關、一第十六電晶體開關、一第十七電晶體開關及一第十八電晶體開關，其中第十三電晶體開關及第十四電晶體開關為N型金氧半場效電晶體開關；第十五電晶體開關、第十六電晶體開關、第十七電晶體開關及第十八電晶體開關為P型金氧半場效電晶體開關；第十三電晶體開關、第十五電晶體開關及第十七電晶體開關彼此串接於半操作電壓與操作電壓之間，半操作電壓為操作電壓的一半；第十四電晶體開關、第十六電晶體開關及第十八電晶體開關彼此串接於半操作電壓與操作電壓之間；第十三電晶體開關與第十四電晶體開關的閘極耦接半操作電壓；第十五電晶體開關、第十六電晶體開關、第十七電晶體開關及第十八電晶體開關的閘極耦接操作電壓；第十三電晶體開關與第十五電晶體開關的閘極均耦接至第九電晶體開關與第十一電晶體開關之間；第十四電晶體開關與第十六電晶體開關的閘極均耦接至第十電晶體開關與第十二電晶體開關之間；第十七電晶體開關是通過第一輸出端耦接至第十四電晶體開關與第十六電晶體開關之間；第十八電晶體開關是通過第二輸出端耦接至第十三電晶體開關與第十五電晶體開關之間；第二級電平轉換單元是通過第一輸出端及第二輸出端將輸出電壓信號輸出。
[0021]根據本發明的另一較佳具體實施例為一種電平轉換器運作方法。於此實施例中，電平轉換器運作方法是用以運作一顯不器的一驅動電路中的一電平轉換器將一輸入電壓信號升壓轉換為一輸出電壓信號。電平轉換器包含一第一級電平轉換單元及一第二級電平轉換單元。
[0022]第一級電平轉換單元包含一第一電晶體開關、一第二電晶體開關、一第三電晶體開關、一第四電晶體開關、一第五電晶體開關、一第六電晶體開關、一第七電晶體開關、一第八電晶體開關、一第九電晶體開關、一第十電晶體開關、一第十一電晶體開關及一第十二電晶體開關，其中第一電晶體開關、第二電晶體開關、第三電晶體開關、第四電晶體開關、第九電晶體開關及第十電晶體開關為N型金氧半場效電晶體開關；第五電晶體開關、第六電晶體開關、第七電晶體開關、第八電晶體開關、第十一電晶體開關及第十二電晶體開關為P型金氧半場效電晶體開關；第一電晶體開關、第三電晶體開關、第五電晶體開關及第七電晶體開關彼此串接於接地端與第一中間電壓之間；第二電晶體開關、第四電晶體開關、第六電晶體開關及第八電晶體開關彼此串接於接地端與第一中間電壓之間；第一電晶體開關及第二電晶體開關的閘極是耦接輸入電壓信號；第三電晶體開關、第四電晶體開關、第五電晶體開關及第六電晶體開關的閘極均耦接第二中間電壓，第二中間電壓是小於第一中間電壓；第一電晶體開關、第二電晶體開關、第三電晶體開關及第四電晶體開關的閘極均耦接至接地端；第五電晶體開關、第六電晶體開關、第七電晶體開關及第八電晶體開關的閘極均耦接至第一中間電壓；第七電晶體開關的閘極耦接至第六電晶體開關與第八電晶體開關之間；第八電晶體開關的閘極耦接至第五電晶體開關與第七電晶體開關之間；第九電晶體開關與第十一電晶體開關是耦接於半操作電壓與第一中間電壓之間；第十電晶體開關與第十二電晶體開關是耦接於半操作電壓與第一中間電壓之間；第九電晶體開關及第十電晶體開關的閘極均耦接至第五電晶體開關與第七電晶體開關之間；第十一電晶體開關與第十二電晶體開關的閘極均耦接至第六電晶體開關與第八電晶體開關之間；第九電晶體開關及第十電晶體開關的閘極分別耦接至半操作電壓；第十一電晶體開關與第十二電晶體開關的閘極分別耦接至第一中間電壓；第二級電平轉換單元包含一第十三電晶體開關、一第十四電晶體開關、一第十五電晶體開關、一第十六電晶體開關、一第十七電晶體開關及一第十八電晶體開關，其中第十三電晶體開關及第十四電晶體開關為N型金氧半場效電晶體開關；第十五電晶體開關、第十六電晶體開關、第十七電晶體開關及第十八電晶體開關為P型金氧半場效電晶體開關；第十三電晶體開關、第十五電晶體開關及第十七電晶體開關彼此串接於半操作電壓與操作電壓之間，半操作電壓為操作電壓的一半；第十四電晶體開關、第十六電晶體開關及第十八電晶體開關彼此串接於半操作電壓與操作電壓之間；第十三電晶體開關與第十四電晶體開關的閘極耦接半操作電壓；第十五電晶體開關、第十六電晶體開關、第十七電晶體開關及第十八電晶體開關的閘極耦接操作電壓；第十三電晶體開關與第十五電晶體開關的閘極均耦接至第九電晶體開關與第十一電晶體開關之間；第十四電晶體開關與第十六電晶體開關的閘極均耦接至第十電晶體開關與第十二電晶體開關之間；第十七電晶體開關係通過第一輸出端耦接至第十四電晶體開關與第十六電晶體開關之間；第十八電晶體開關是通過第二輸出端耦接至第十三電晶體開關與第十五電晶體開關之間。
[0023]該方法包含下列步驟:(a)通過第一電晶體開關及第二電晶體開關的閘極接收輸入電壓信號；(b)通過第十三電晶體開關及第十五電晶體開關的閘極自第九電晶體開關與第十一電晶體開關之間接收第一電壓信號以及通過第十四電晶體開關及第十六電晶體開關的閘極自第十電晶體開關與第十二電晶體開關之間接收一第二電壓信號；以及(C)通過第一輸出端及第二輸出端將輸出電壓信號輸出。
[0024]相較於現有技術，根據本發明的驅動電路的電平轉換器及其運作方法具有下列優佔-
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[0025](I)本發明的電平轉換器所需的金氧半場效電晶體元件的數量比傳統的電平轉換器減少很多，並且還可以不設置額外的電壓源來提供信號升壓轉換處理所需的中間電壓，故能有效降低其製造成本並簡化其電路結構。
[0026](2)本發明的電平轉換器僅需兩級電平轉換單元的操作即可完成整個信號升壓轉換處理程序，不需分成多段程序進行，故可有效提升電平轉換器進行多電源域的信號升壓轉換效率。
[0027](3)本發明的電平轉換器亦可通過第一級電平轉換單元中的金氧半場效電晶體元件之間適當的稱接設計達到縮減電路布局(layout)面積的功效。
[0028]關於本發明的優點與精神可以通過以下的發明詳述及附圖得到進一步的了解。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1為傳統的驅動電路的電平轉換器的示意圖。
[0030]圖2為根據本發明的一較佳具體實施例的電平轉換器的功能方塊圖。
[0031]圖3為圖2的電平轉換器的詳細電路圖。
[0032]圖4為根據本發明的另一較佳具體實施例的電平轉換器的功能方塊圖。
[0033]圖5為圖4的電平轉換器的詳細電路圖。
[0034]圖6為根據本發明的另一較佳具體實施例的驅動電路的電平轉換器運作方法的流程圖。
[0035]圖7為根據本發明的另一較佳具體實施例的電平轉換器的功能方塊圖。
[0036]圖8為圖7的電平轉換器的詳細電路圖。
[0037]圖9為根據本發明的另一較佳具體實施例的驅動電路的電平轉換器運作方法的流程圖。
[0038]主要元件符號說明:
[0039]SlO ?S14、S20 ?S24:流程步驟
[0040]Ml?M26:電晶體開關
[0041]I?2、4、7:電平轉換器
[0042]11?15、21?22、41?42、44、71?72:電平轉換單元
[0043]IN、INB:輸入電壓信號
[0044]OUTP、OUTPB、OUTN、OUTNB:輸出電壓信號
[0045]VCLl、VCL2:中間電壓
[0046]AGND:接地端
[0047]AVDD:操作電壓
[0048]hAVDD:半操作電壓
[0049]VIP, VlN, V2P、V2N、V3P、V3N、V4P、V4N:電壓
[0050]Vl ?V2:電壓
[0051]Pl:第一接點
[0052]P2:第二接點
[0053]OTl?0T4:第一輸出端?第四輸出端
【具體實施方式】
[0054]根據本發明的一較佳具體實施例為一種驅動電路的電平轉換器。於此實施例中，電平轉換器是應用於一顯示器的一驅動電路，但不以此為限。首先，請參照圖2，圖2為此實施例中的電平轉換器的功能方塊圖。如圖2所示，電平轉換器2包含第一級電平轉換單元21及第二級電平轉換單元22。其中，第一級電平轉換單元21是耦接於接地端AGND與操作電壓AVDD之間；第二級電平轉換單元22是耦接於半操作電壓hAVDD與操作電壓AVDD之間；第一級電平轉換單元21耦接第二級電平轉換單元22。
[0055]接著，請參照圖3，圖3為圖2的電平轉換器2的詳細電路圖。如圖3所示，電平轉換器2的第一級電平轉換單元21包含第一電晶體開關Ml、第二電晶體開關M2、第三電晶體開關M3、第四電晶體開關M4、第五電晶體開關M5、第六電晶體開關M6、第七電晶體開關M7及第八電晶體開關M8。其中，第一電晶體開關Ml、第二電晶體開關M2、第三電晶體開關M3及第四電晶體開關M4為N型金氧半場效電晶體開關；第五電晶體開關M5、第六電晶體開關M6、第七電晶體開關M7及第八電晶體開關M8為P型金氧半場效電晶體開關。
[0056]於此實施例中，第一電晶體開關Ml、第三電晶體開關M3、第五電晶體開關M5及第七電晶體開關M7彼此串接於接地端AGND與操作電壓AVDD之間；第二電晶體開關M2、第四電晶體開關M4、第六電晶體開關M6及第八電晶體開關M8彼此串接於接地端AGND與操作電壓AVDD之間。第一電晶體開關Ml及第二電晶體開關M2的閘極(Gate)是耦接輸入電壓信號IN及INB ;第三電晶體開關M3、第四電晶體開關M4、第五電晶體開關M5及第六電晶體開關M6的閘極均耦接半操作電壓hAVDD，其中，半操作電壓hAVDD為操作電壓AVDD的一半。第三電晶體開關M3的基極(Base)耦接至第一電晶體開關Ml與第三電晶體開關M3之間；第四電晶體開關M4的基極耦接至第二電晶體開關M2與第四電晶體開關M4之間；第五電晶體開關M5的基極耦接至第七電晶體開關M7與第五電晶體開關M5之間；第六電晶體開關M6的基極耦接至第八電晶體開關M8與第六電晶體開關M6之間。第七電晶體開關M7的閘極是耦接至第六電晶體開關M6與第八電晶體開關M8之間的第一接點Pl ;第八電晶體開關M8的閘極是耦接至第五電晶體開關M5與第七電晶體開關M7之間的第二接點P2。
[0057]電平轉換器2的第二級電平轉換單元22包含第九電晶體開關M9、第十電晶體開關M10、第十一電晶體開關Mll及第十二電晶體開關M12。其中，第九電晶體開關M9及第十電晶體開關MlO為N型金氧半場效電晶體開關；第十一電晶體開關Mll及第十二電晶體開關M12為P型金氧半場效電晶體開關。第九電晶體開關M9及第十一電晶體開關Mll彼此串接於半操作電壓hAVDD與操作電壓AVDD之間；第十電晶體開關MlO及第十二電晶體開關M12彼此串接於半操作電壓hAVDD與操作電壓AVDD之間。第九電晶體開關M9的閘極是耦接至第十電晶體開關MlO與第十二電晶體開關M12之間的第一輸出端OTl ;第十電晶體開關MlO的閘極是耦接至第九電晶體開關M9與第十一電晶體開關Mll之間的第二輸出端0T2。第十一電晶體開關Mll的閘極是耦接至第一級電平轉換單元21中的第一接點P1，用以自第一接點Pl接收第一電壓信號VlP ;第十二電晶體開關M12的閘極是耦接至第一級電平轉換單元21中的第二接點P2，用以自第二接點P2接收第二電壓信號V1N。第二級電平轉換單元22是通過第一輸出端OTl及第二輸出端0T2分別將輸出電壓信號OUTP及OUTPB輸出。
[0058]於實際應用中，假設操作電壓AVDD為12伏特，半操作電壓hAVDD為6伏特，輸入電壓信號IN及INB的電壓範圍為O?1.5伏特，輸出電壓信號OUTP及OUTPB的電壓範圍為6?12伏特，第一電晶體開關Ml?第四電晶體開關M4的臨界電壓為大於零的VTN且其元件耐壓為6伏特，第五電晶體開關M5?第八電晶體開關M8的臨界電壓為大於零的VTP且其元件耐壓為6伏特，則第一電晶體開關Ml及第二電晶體開關M2是操作於O?(6-VTN)伏特的電壓範圍，由於VTN大於零，故其跨壓小於6伏特。第三電晶體開關M3及第四電晶體開關M4操作於VTN?6伏特的電壓範圍，其跨壓小於6伏特。第五電晶體開關M5及第六電晶體開關M6操作於6?(12-VTP)伏特的電壓範圍,其跨壓小於6伏特。第七電晶體開關M7及第八電晶體開關M8操作於(6+VTP)?12伏特的電壓範圍，其跨壓小於6伏特。
[0059]需說明的是，此實施例中的P型金氧半場效電晶體開關(M5?M8)的閘極與基極/源極/汲極之間的耐壓為6伏特，而其源極/汲極與基極之間的耐壓為10伏特；此實施例中的N型金氧半場效電晶體開關(Ml?M4)的閘極與基極/源極/汲極之間的耐壓為6伏特，而其源極/汲極與基極之間的耐壓為11伏特。
[0060]由上述可知:根據本發明的電平轉換器2僅需包含有兩級電平轉換單元(第一級電平轉換單元21及第二級電平轉換單元22)，總共也僅需12個電晶體開關元件(第一電晶體開關Ml?第十二電晶體開關M12)即可完成整個信號升壓轉換處理程序，不但比圖1所示的傳統的電平轉換器I所需的五級電平轉換單元11?15,總共需要26個電晶體開關元件減少很多，而且也不需設置額外的電壓源來提供信號升壓轉換處理所需的中間電壓，故能有效節省製造成本並提升電平轉換器的信號升壓轉換效率。
[0061]根據本發明的另一較佳具體實施例亦為一種驅動電路的電平轉換器。於此實施例中，電平轉換器是應用於一顯示器的一驅動電路，但不以此為限。首先，請參照圖4，圖4為此實施例中的電平轉換器的功能方塊圖。如圖4所示，電平轉換器4包含第一級電平轉換單元41及兩個第二級電平轉換單元42及44。其中，第一級電平轉換單元41是耦接於接地端AGND與操作電壓AVDD之間；第二級電平轉換單元42是耦接於半操作電壓hAVDD與操作電壓AVDD之間；第二級電平轉換單元44是耦接於接地端AGND與半操作電壓hAVDD之間；第一級電平轉換單元21分別耦接兩個第二級電平轉換單元42及44。
[0062]接著，請參照圖5，圖5為圖4的電平轉換器4的詳細電路圖。如圖5所示，電平轉換器4的第一級電平轉換單元41包含第一電晶體開關Ml、第二電晶體開關M2、第三電晶體開關M3、第四電晶體開關M4、第五電晶體開關M5、第六電晶體開關M6、第七電晶體開關M7及第八電晶體開關M8。其中，第一電晶體開關Ml、第二電晶體開關M2、第三電晶體開關M3及第四電晶體開關M4為N型金氧半場效電晶體開關；第五電晶體開關M5、第六電晶體開關M6、第七電晶體開關M7及第八電晶體開關M8為P型金氧半場效電晶體開關。
[0063]於此實施例中，第一電晶體開關Ml、第三電晶體開關M3、第五電晶體開關M5及第七電晶體開關M7彼此串接於接地端AGND與操作電壓AVDD之間；第二電晶體開關M2、第四電晶體開關M4、第六電晶體開關M6及第八電晶體開關M8彼此串接於接地端AGND與操作電壓AVDD之間。第一電晶體開關Ml及第二電晶體開關M2的閘極是耦接輸入電壓信號IN及INB ;第三電晶體開關M3、第四電晶體開關M4、第五電晶體開關M5及第六電晶體開關M6的閘極均耦接半操作電壓hAVDD，其中，半操作電壓hAVDD為操作電壓AVDD的一半。第三電晶體開關M3的基極(Base)耦接至第一電晶體開關Ml與第三電晶體開關M3之間；第四電晶體開關M4的基極耦接至第二電晶體開關M2與第四電晶體開關M4之間；第五電晶體開關M5的基極耦接至第七電晶體開關M7與第五電晶體開關M5之間；第六電晶體開關M6的基極耦接至第八電晶體開關M8與第六電晶體開關M6之間。第七電晶體開關M7的閘極是耦接至第六電晶體開關M6與第八電晶體開關M8之間的第一接點Pl ;第八電晶體開關M8的閘極是耦接至第五電晶體開關M5與第七電晶體開關M7之間的第二接點P2。
[0064]電平轉換器4的第二級電平轉換單元42包含第九電晶體開關M9、第十電晶體開關M10、第十一電晶體開關Mll及第十二電晶體開關M12。其中，第九電晶體開關M9及第十電晶體開關MlO為N型金氧半場效電晶體開關；第十一電晶體開關Mll及第十二電晶體開關M12為P型金氧半場效電晶體開關。第九電晶體開關M9及第十一電晶體開關Mll彼此串接於半操作電壓hAVDD與操作電壓AVDD之間；第十電晶體開關MlO及第十二電晶體開關M12彼此串接於半操作電壓hAVDD與操作電壓AVDD之間。第九電晶體開關M9的閘極是耦接至第十電晶體開關MlO與第十二電晶體開關M12之間的第一輸出端OTl ;第十電晶體開關MlO的閘極是耦接至第九電晶體開關M9與第十一電晶體開關Mll之間的第二輸出端0T2。第十一電晶體開關Mll的閘極是耦接至第一級電平轉換單元41中的第一接點Pl ;第十二電晶體開關M12的閘極是耦接至第一級電平轉換單元41中的第二接點P2。第二級電平轉換單元42是通過第一輸出端OTl及第二輸出端0T2分別將輸出電壓信號OUTP及OUTPB輸出。
[0065]至於電平轉換器4的第二級電平轉換單元44包含第十三電晶體開關M13、第十四電晶體開關M14、第十五電晶體開關M15及第十六電晶體開關M16。其中，第十三電晶體開關M13及第十四電晶體開關M14為N型金氧半場效電晶體開關；第十五電晶體開關M15及第十六電晶體開關M16為P型金氧半場效電晶體開關。第十三電晶體開關M13及第十五電晶體開關M15彼此串接於接地端AGND與半操作電壓hAVDD之間；第十四電晶體開關M14及第十六電晶體開關M16彼此串接於接地端AGND與半操作電壓hAVDD之間。第十三電晶體開關M13的閘極是耦接至第一電晶體開關Ml與第三電晶體開關M3之間；第十四電晶體開關M14的閘極是耦接至第二電晶體開關M2與第四電晶體開關M4之間；第十五電晶體開關M15的閘極是耦接至第十四電晶體開關14與第十六電晶體開關16之間的第三輸出端0T3 ；第十六電晶體開關M16的閘極是耦接至第十三電晶體開關M13與第十五電晶體開關M15之間的第四輸出端0T4 ;第二級電平轉換單元44是通過第三輸出端0T3及第四輸出端0T4分別將輸出電壓信號OUTN及OUTNB輸出。
[0066]於實際應用中，假設操作電壓AVDD為12伏特，半操作電壓hAVDD為6伏特，輸入電壓信號IN及INB的電壓範圍為O?1.5伏特，輸出電壓信號OUTP及OUTPB的電壓範圍為6?12伏特，第一電晶體開關Ml?第四電晶體開關M4的臨界電壓為大於零的VTN且其元件耐壓為6伏特，第五電晶體開關M5?第八電晶體開關M8的臨界電壓為大於零的VTP且其元件耐壓為6伏特，則第一電晶體開關Ml及第二電晶體開關M2是操作於O?(6-VTN)伏特的電壓範圍，由於VTN大於零，故其跨壓小於6伏特。第三電晶體開關M3及第四電晶體開關M4操作於VTN?6伏特的電壓範圍，其跨壓小於6伏特。第五電晶體開關M5及第六電晶體開關M6操作於6?(12-VTP)伏特的電壓範圍,其跨壓小於6伏特。第七電晶體開關M7及第八電晶體開關M8操作於(6+VTP)?12伏特的電壓範圍，其跨壓小於6伏特。
[0067]實際上，此實施例中的P型金氧半場效電晶體開關(M5?M8)的閘極與基極/源極/汲極之間的耐壓為6伏特，而其源極/汲極與基極之間的耐壓為10伏特；此實施例中的N型金氧半場效電晶體開關(Ml?M4)的閘極與基極/源極/汲極之間的耐壓為6伏特，而其源極/汲極與基極之間的耐壓為11伏特。
[0068]需注意的是，第二級電平轉換單元44通過第三輸出端0T3及第四輸出端0T4所分別輸出的輸出電壓信號OUTN及OUTNB是與第二級電平轉換單元42通過第一輸出端OTl及第二輸出端0T2所分別輸出的輸出電壓信號OUTP及OUTPB具有相同的邏輯，但具有不同的電壓範圍。
[0069]舉例而言，第二級電平轉換單元42通過第一輸出端OTl及第二輸出端0T2所分別輸出的輸出電壓信號OUTP及OUTPB的電壓範圍為6?12伏特，而第二級電平轉換單元44通過第三輸出端0T3及第四輸出端0T4所分別輸出的輸出電壓信號OUTN及OUTNB的電壓範圍為O?6伏特。
[0070]由上述可知:根據本發明的電平轉換器4僅需包含有兩級電平轉換單元(第一級電平轉換單元41與兩個第二級電平轉換單元42及44)，總共也僅需16個電晶體開關元件(第一電晶體開關Ml?第十六電晶體開關M16)即可完成整個信號升壓轉換處理程序，使得兩個第二級電平轉換單元42及44分別輸出具有相同的邏輯，但具有不同的電壓範圍的輸出電壓信號。這不但比圖1所示的傳統的電平轉換器I所需的五級電平轉換單元11?15，總共需要26個電晶體開關元件減少很多，而且也不需設置額外的電壓源來提供信號升壓轉換處理所需的中間電壓，故能有效節省製造成本並提升電平轉換器的信號升壓轉換效率。
[0071]根據本發明的另一較佳具體實施例為一種驅動電路的電平轉換器運作方法。於此實施例中，電平轉換器運作方法是用以運作一顯示器的一驅動電路中的一電平轉換器將一輸入電壓信號升壓轉換為一輸出電壓信號。電平轉換器包含一第一級電平轉換單元及一第二級電平轉換單元。
[0072]第一級電平轉換單元包含一第一電晶體開關、一第二電晶體開關、一第三電晶體開關、一第四電晶體開關、一第五電晶體開關、一第六電晶體開關、一第七電晶體開關及一第八電晶體開關。第二級電平轉換單元包含一第九電晶體開關、一第十電晶體開關、一第十一電晶體開關及一第十二電晶體開關。第一電晶體開關、第二電晶體開關、第三電晶體開關、第四電晶體開關、第九電晶體開關及第十電晶體開關為N型金氧半場效電晶體開關；第五電晶體開關、第六電晶體開關、第七電晶體開關、第八電晶體開關、第十一電晶體開關及第十二電晶體開關為P型金氧半場效電晶體開關。
[0073]第一電晶體開關、第三電晶體開關、第五電晶體開關及第七電晶體開關彼此串接於一接地端與一操作電壓之間。第二電晶體開關、第四電晶體開關、第六電晶體開關及第八電晶體開關彼此串接於接地端與操作電壓之間。第三電晶體開關、第四電晶體開關、第五電晶體開關及第六電晶體開關的閘極均耦接一半操作電壓。半操作電壓為操作電壓的一半。第七電晶體開關的閘極是耦接至第六電晶體開關與第八電晶體開關之間的一第一接點。第八電晶體開關的閘極是耦接至第五電晶體開關與第七電晶體開關之間的一第二接點。第九電晶體開關及第十一電晶體開關彼此串接於半操作電壓與操作電壓之間。第十電晶體開關及第十二電晶體開關彼此串接於半操作電壓與操作電壓之間。第九電晶體開關的閘極是耦接至第十電晶體開關與第十二電晶體開關之間的一第一輸出端。第十電晶體開關的閘極是耦接至第九電晶體開關與第十一電晶體開關之間的一第二輸出端。第十一電晶體開關的閘極是耦接至第一接點。第十二電晶體開關的閘極是耦接至第二接點。
[0074]請參照圖6，圖6為此實施例的驅動電路的電平轉換器運作方法的流程圖。如圖6所示，首先，於步驟SlO中，該方法通過第一級電平轉換單元中的第一電晶體開關及第二電晶體開關的閘極接收輸入電壓信號。接著，於步驟S12中，該方法通過第二級電平轉換單元中的第十一電晶體開關及第十二電晶體開關的閘極分別自第一級電平轉換單元中的第一接點及第二接點接收一第一電壓信號及一第二電壓信號。然後，於步驟S14中，該方法通過第二級電平轉換單元中的第一輸出端及第二輸出端將輸出電壓信號輸出。
[0075]根據本發明的另一較佳具體實施例為一種驅動電路的電平轉換器。於此實施例中，電平轉換器是應用於一顯示器的一驅動電路，但不以此為限。首先，請參照圖7，圖7為此實施例中的電平轉換器的功能方塊圖。如圖7所示，電平轉換器7包含第一級電平轉換單元71及第二級電平轉換單元72。其中，第一級電平轉換單元71是耦接於接地端AGND與第一中間電壓VCLl之間；第二級電平轉換單元72是耦接於半操作電壓hAVDD與操作電壓AVDD之間；第一級電平轉換單元71耦接第二級電平轉換單元72。
[0076]接著，請參照圖8，圖8為圖7的電平轉換器7的詳細電路圖。如圖8所示，第一級電平轉換單元71包含第一電晶體開關Ml、第二電晶體開關M2、第三電晶體開關M3、第四電晶體開關M4、第五電晶體開關M5、第六電晶體開關M6、第七電晶體開關M7、第八電晶體開關M8、第九電晶體開關M9、第十電晶體開關M10、第十一電晶體開關Mll及第十二電晶體開關M12。其中，第一電晶體開關Ml、第二電晶體開關M2、第三電晶體開關M3、第四電晶體開關M4、第九電晶體開關M9及第十電晶體開關MlO為N型金氧半場效電晶體開關；第五電晶體開關M5、第六電晶體開關M6、第七電晶體開關M7、第八電晶體開關M8、第十一電晶體開關Mll及第十二電晶體開關M12為P型金氧半場效電晶體開關。
[0077]第一電晶體開關Ml、第三電晶體開關M3、第五電晶體開關M5及第七電晶體開關M7彼此串接於接地端AGND與第一中間電壓VCLl之間；第二電晶體開關M2、第四電晶體開關M4、第六電晶體開關M6及第八電晶體開關M8彼此串接於接地端AGND與第一中間電壓VCLl之間；第一電晶體開關Ml及第二電晶體開關M2的閘極是耦接輸入電壓信號IN及INB ;第三電晶體開關M3、第四電晶體開關M4、第五電晶體開關M5及第六電晶體開關M6的閘極均耦接第二中間電壓VCL2，其中第二中間電壓VCL2是小於第一中間電壓VCLI。
[0078]第一電晶體開關Ml、第二電晶體開關M2、第三電晶體開關M3及第四電晶體開關M4的閘極均耦接至接地端AGND ;第五電晶體開關M5、第六電晶體開關M6、第七電晶體開關M7及第八電晶體開關M8的閘極均耦接至第一中間電壓VCLl ;第七電晶體開關M7的閘極耦接至第六電晶體開關M6與第八電晶體開關M8之間；第八電晶體開關M8的閘極耦接至第五電晶體開關M5與第七電晶體開關M7之間；第九電晶體開關M9與第十一電晶體開關Mll是耦接於半操作電壓hAVDD與第一中間電壓VCLl之間；第十電晶體開關MlO與第十二電晶體開關M12是耦接於半操作電壓hAVDD與第一中間電壓VCLl之間；第九電晶體開關M9及第十電晶體開關MlO的閘極均耦接至第五電晶體開關M5與第七電晶體開關M7之間；第十一電晶體開關Mll與第十二電晶體開關M12的閘極均耦接至第六電晶體開關M6與第八電晶體開關M8之間；第九電晶體開關M9及第十電晶體開關MlO的閘極分別耦接至半操作電壓hAVDD ;第十一電晶體開關Mll與第十二電晶體開關M12的閘極分別耦接至第一中間電壓VCLl0
[0079]第二級電平轉換單元72包含第十三電晶體開關M13、第十四電晶體開關M14、第十五電晶體開關M15、第十六電晶體開關M16、第十七電晶體開關M17及第十八電晶體開關M18，其中第十三電晶體開關M13及第十四電晶體開關M14為N型金氧半場效電晶體開關；第十五電晶體開關M15、第十六電晶體開關M16、第十七電晶體開關M17及第十八電晶體開關M18為P型金氧半場效電晶體開關。
[0080]第十三電晶體開關M13、第十五電晶體開關M15及第十七電晶體開關M17彼此串接於半操作電壓hAVDD與操作電壓AVDD之間，其中半操作電壓hAVDD為操作電壓AVDD之一半。第十四電晶體開關M14、第十六電晶體開關M16及第十八電晶體開關M18彼此串接於半操作電壓hAVDD與操作電壓AVDD之間；第十三電晶體開關M13與第十四電晶體開關M14的閘極耦接半操作電壓hAVDD;第十五電晶體開關M15、第十六電晶體開關M16、第十七電晶體開關M17及第十八電晶體開關M18的閘極耦接操作電壓AVDD ;第十三電晶體開關M13與第十五電晶體開關M15的閘極均耦接至第九電晶體開關M9與第十一電晶體開關Mll之間；第十四電晶體開關M14與第十六電晶體開關M16的閘極均耦接至第十電晶體開關MlO與第十二電晶體開關M12之間；第十七電晶體開關M17是通過第一輸出端OUTP耦接至第十四電晶體開關M14與第十六電晶體開關M16之間；第十八電晶體開關M18是通過第二輸出端OUTB耦接至第十三電晶體開關M13與第十五電晶體開關M15之間；第二級電平轉換單元72是通過第一輸出端OUTP及第二輸出端OUTB將輸出電壓信號輸出。
[0081 ] 於一實施例中，假設操作電壓AVDD為12伏特，半操作電壓hAVDD為6伏特，輸入電壓信號IN及INB的電壓範圍為O?1.5伏特，輸出電壓信號OUTP及OUTB的電壓範圍為6?12伏特，第一中間電壓VCLl為7.5伏特，第二中間電壓VCL2為4.5伏特，但不以此為限。
[0082]假設第一電晶體開關Ml?第四電晶體開關M4的臨界電壓為VTN且元件耐壓為6伏特，第五電晶體開關M5?第八電晶體開關M8的臨界電壓為VTP且元件耐壓為6伏特，VTN及VTP均大於零。第一電晶體開關Ml?第四電晶體開關M4均操作於O?(4.5-VTN)伏特的電壓範圍，其跨壓小於6伏特；第五電晶體開關M5?第八電晶體開關M8均操作於(4.5+VTP)?7.5伏特的電壓範圍，其跨壓小於6伏特；第九電晶體開關M9?第十二電晶體開關M12均操作於6?7.5伏特的電壓範圍，其跨壓小於6伏特。
[0083]由上述可知:根據本發明的電平轉換器7僅需包含有兩級電平轉換單元(第一級電平轉換單元71及第二級電平轉換單元72),總共也僅需18個電晶體開關元件(第一電晶體開關Ml?第十八電晶體開關M18)即可完成整個信號升壓轉換處理程序，不但比圖1所示的傳統的電平轉換器I所需的五級電平轉換單元11?15,總共需要26個電晶體開關元件減少很多，而且通過將第一電晶體開關Ml?第四電晶體開關M4均耦接至接地端AGND以及將第五電晶體開關M5?第八電晶體開關M8均耦接至第一中間電壓VCLl的耦接方式大幅縮小電平轉換器7中的第一級電平轉換單元71所需佔用的電路布局(layout)面積，故能有效節省電平轉換器所需的晶片面積並提升電平轉換器的信號升壓轉換效率。
[0084]根據本發明的另一較佳具體實施例為一種電平轉換器運作方法。於此實施例中，電平轉換器運作方法是用以運作一顯不器的一驅動電路中的一電平轉換器將一輸入電壓信號升壓轉換為一輸出電壓信號。電平轉換器包含一第一級電平轉換單元及一第二級電平轉換單元。
[0085]於此實施例中，第一級電平轉換單元包含第一電晶體開關、第二電晶體開關、第三電晶體開關、第四電晶體開關、第五電晶體開關、第六電晶體開關、第七電晶體開關、第八電晶體開關、第九電晶體開關、第十電晶體開關、第十一電晶體開關及第十二電晶體開關，其中第一電晶體開關、第二電晶體開關、第三電晶體開關、第四電晶體開關、第九電晶體開關及第十電晶體開關為N型金氧半場效電晶體開關；第五電晶體開關、第六電晶體開關、第七電晶體開關、第八電晶體開關、第十一電晶體開關及第十二電晶體開關為P型金氧半場效電晶體開關。
[0086]第一電晶體開關、第三電晶體開關、第五電晶體開關及第七電晶體開關彼此串接於接地端與第一中間電壓之間；第二電晶體開關、第四電晶體開關、第六電晶體開關及第八電晶體開關彼此串接於接地端與第一中間電壓之間；第一電晶體開關及第二電晶體開關的閘極是耦接輸入電壓信號；第三電晶體開關、第四電晶體開關、第五電晶體開關及第六電晶體開關的閘極均耦接第二中間電壓，第二中間電壓小於第一中間電壓；第一電晶體開關、第二電晶體開關、第三電晶體開關及第四電晶體開關的閘極均耦接至接地端；第五電晶體開關、第六電晶體開關、第七電晶體開關及第八電晶體開關的閘極均耦接至第一中間電壓；第七電晶體開關的閘極耦接至第六電晶體開關與第八電晶體開關之間；第八電晶體開關的閘極耦接至第五電晶體開關與第七電晶體開關之間。
[0087]第九電晶體開關與第十一電晶體開關是耦接於半操作電壓與第一中間電壓之間；第十電晶體開關與第十二電晶體開關是耦接於半操作電壓與第一中間電壓之間；第九電晶體開關及第十電晶體開關的閘極均耦接至第五電晶體開關與第七電晶體開關之間；第十一電晶體開關與第十二電晶體開關的閘極均耦接至第六電晶體開關與第八電晶體開關之間；第九電晶體開關及第十電晶體開關的閘極分別耦接至半操作電壓；第十一電晶體開關與第十二電晶體開關的閘極分別耦接至第一中間電壓。
[0088]第二級電平轉換單元包含第十三電晶體開關、第十四電晶體開關、第十五電晶體開關、第十六電晶體開關、第十七電晶體開關及第十八電晶體開關，其中第十三電晶體開關及第十四電晶體開關為N型金氧半場效電晶體開關；第十五電晶體開關、第十六電晶體開關、第十七電晶體開關及第十八電晶體開關為P型金氧半場效電晶體開關；第十三電晶體開關、第十五電晶體開關及第十七電晶體開關彼此串接於半操作電壓與操作電壓之間，半操作電壓為操作電壓之一半；第十四電晶體開關、第十六電晶體開關及第十八電晶體開關彼此串接於半操作電壓與操作電壓之間；第十三電晶體開關與第十四電晶體開關的閘極耦接半操作電壓；第十五電晶體開關、第十六電晶體開關、第十七電晶體開關及第十八電晶體開關的閘極耦接操作電壓；第十三電晶體開關與第十五電晶體開關的閘極均耦接至第九電晶體開關與第十一電晶體開關之間；第十四電晶體開關與第十六電晶體開關的閘極均耦接至第十電晶體開關與第十二電晶體開關之間；第十七電晶體開關是通過第一輸出端耦接至第十四電晶體開關與第十六電晶體開關之間；第十八電晶體開關是通過第二輸出端耦接至第十三電晶體開關與第十五電晶體開關之間。
[0089]請參照圖9，圖9為此實施例的驅動電路的電平轉換器運作方法的流程圖。如圖9所示，首先，於步驟S20中，該方法通過第一電晶體開關及第二電晶體開關的閘極接收輸入電壓信號。於步驟S22中，該方法通過第十三電晶體開關及第十五電晶體開關的閘極自第九電晶體開關與第十一電晶體開關之間接收第一電壓信號以及通過第十四電晶體開關及第十六電晶體開關的閘極自第十電晶體開關與第十二電晶體開關之間接收第二電壓信號。在步驟S24中，該方法通過第一輸出端及第二輸出端將輸出電壓信號輸出。
[0090]相較於現有技術，根據本發明的驅動電路的電平轉換器及其運作方法具有下列優佔-
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[0091](I)本發明的電平轉換器所需的金氧半場效電晶體(MOSFET)元件的數量比傳統的電平轉換器減少很多，並且還可以不設置額外的電壓源來提供信號升壓轉換處理所需的中間電壓，故能有效降低其製造成本並簡化其電路結構。
[0092](2)本發明的電平轉換器僅需兩級電平轉換單元的操作即可完成整個信號升壓轉換處理程序，不需分成多段程序進行，故可有效提升電平轉換器進行多電源域的信號升壓轉換效率。
[0093](3)本發明的電平轉換器亦可通過第一級電平轉換單元中的金氧半場效電晶體元件之間適當的稱接設計達到縮減電路布局(layout)面積的功效。
[0094]由以上較佳具體實施例的詳述，是希望能更加清楚描述本發明的特徵與精神，而並非以上述所公開的較佳具體實施例來對本發明的範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請的專利範圍的範疇內。
【權利要求】
1.一種電平轉換器,應用於一顯不器的一驅動電路，用以將一輸入電壓信號升壓轉換為一輸出電壓信號，其特徵在於，該電平轉換器包含: 一第一級電平轉換單元，包含一第一電晶體開關、一第二電晶體開關、一第三電晶體開關、一第四電晶體開關、一第五電晶體開關、一第六電晶體開關、一第七電晶體開關及一第八電晶體開關，其中該第一電晶體開關、該第二電晶體開關、該第三電晶體開關及該第四電晶體開關為N型金氧半場效電晶體開關；該第五電晶體開關、該第六電晶體開關、該第七電晶體開關及該第八電晶體開關為P型金氧半場效電晶體開關；該第一電晶體開關、該第三電晶體開關、該第五電晶體開關及該第七電晶體開關彼此串接於一接地端與一操作電壓之間；該第二電晶體開關、該第四電晶體開關、該第六電晶體開關及該第八電晶體開關彼此串接於該接地端與該操作電壓之間；該第一電晶體開關及該第二電晶體開關的閘極是耦接該輸入電壓信號；該第三電晶體開關、該第四電晶體開關、該第五電晶體開關及該第六電晶體開關的閘極均耦接一半操作電壓，該半操作電壓為該操作電壓的一半；該第七電晶體開關的閘極是耦接至該第六電晶體開關與該第八電晶體開關之間的一第一接點；該第八電晶體開關的閘極是耦接至該第五電晶體開關與該第七電晶體開關之間的一第二接點；以及 一第二級電平轉換單元，包含一第九電晶體開關、一第十電晶體開關、一第十一電晶體開關及一第十二電晶體開關，其中該第九電晶體開關及該第十電晶體開關為N型金氧半場效電晶體開關；該第十一電晶體開關及該第十二電晶體開關為P型金氧半場效電晶體開關；該第九電晶體開關及該第十一電晶體開關彼此串接於該半操作電壓與該操作電壓之間；該第十電晶體開關及該第十二電晶體開關彼此串接於該半操作電壓與該操作電壓之間；該第九電晶體開關的閘極是耦接至該第十電晶體開關與該第十二電晶體開關之間的一第一輸出端；該第十電晶體開關的閘極是耦接至該第九電晶體開關與該第十一電晶體開關之間的一第二輸出端；該第十一電晶體開關的閘極是耦接至該第一接點；該第十二電晶體開關的閘極是耦接至該第二接點；該第二級電平轉換單元是通過該第一輸出端及該第二輸出端輸出該輸出電壓信號。
2.如權利要求1所述的電平轉換器，其特徵在於，該操作電壓為12伏特，該半操作電壓為6伏特,該輸入電壓信號的電壓範圍為O?1.5伏特,該輸出電壓信號的電壓範圍為6?12伏特。
3.如權利要求2所述的電平轉換器，其特徵在於，若該第一電晶體開關?該第四電晶體開關的臨界電壓為VTN且元件耐壓為6伏特，該第五電晶體開關?該第八電晶體開關的臨界電壓為VTP且元件耐壓為6伏特，則該第一電晶體開關及該第二電晶體開關操作於O?(6-VTN)伏特的電壓範圍，其跨壓小於6伏特；該第三電晶體開關及該第四電晶體開關操作於VTN?6伏特的電壓範圍，其跨壓小於6伏特；該第五電晶體開關及該第六電晶體開關操作於6?(12-VTP)伏特的電壓範圍,其跨壓小於6伏特；該第七電晶體開關及該第八電晶體開關操作於(6+VTP)?12伏特的電壓範圍，其跨壓小於6伏特，VTN及VTP均大於零。
4.如權利要求1所述的電平轉換器，其特徵在於，進一步包含: 另一第二級電平轉換單元，包含一第十三電晶體開關、一第十四電晶體開關、一第十五電晶體開關及一第十六電晶體開關，其中該第十三電晶體開關及該第十四電晶體開關為N型金氧半場效電晶體開關；該第十五電晶體開關及該第十六電晶體開關為P型金氧半場效電晶體開關；該第十三電晶體開關及該第十五電晶體開關彼此串接於該接地端與該半操作電壓之間；該第十四電晶體開關及該第十六電晶體開關彼此串接於該接地端與該半操作電壓之間；該第十三電晶體開關的閘極是耦接至該第一電晶體開關與該第三電晶體開關之間；該第十四電晶體開關的閘極是耦接至該第二電晶體開關與該第四電晶體開關之間；該第十五電晶體開關的閘極是耦接至該第十四電晶體開關與該第十六電晶體開關之間的一第三輸出端；該第十六電晶體開關的閘極是耦接至該第十三電晶體開關與該第十五電晶體開關之間的一第四輸出端；該另一第二級電平轉換單元通過該第三輸出端及該第四輸出端輸出另一輸出電壓信號。
5.如權利要求4所述的電平轉換器,其特徵在於,該另一輸出電壓信號與該輸出電壓信號具有相同的邏輯及不同的電壓範圍。
6.如權利要求4所述的電平轉換器，其特徵在於，該操作電壓為12伏特，該半操作電壓為6伏特,該輸入電壓信號的電壓範圍為O?1.5伏特,該輸出電壓信號的電壓範圍為6?12伏特，該另一輸出電壓信號的電壓範圍為O?6伏特。
7.—種電平轉換器運作方法,用以運作一顯不器的一驅動電路中的一電平轉換器將一輸入電壓信號升壓轉換為一輸出電壓信號，其特徵在於，該電平轉換器包含一第一級電平轉換單元及一第二級電平轉換單元，該第一級電平轉換單元包含一第一電晶體開關、一第二電晶體開關、一第三電晶體開關、一第四電晶體開關、一第五電晶體開關、一第六電晶體開關、一第七電晶體開關及一第八電晶體開關；該第二級電平轉換單元包含一第九電晶體開關、一第十電晶體開關、一第十一電晶體開關及一第十二電晶體開關；該第一電晶體開關、該第二電晶體開關、該第三電晶體開關、該第四電晶體開關、該第九電晶體開關及該第十電晶體開關為N型金氧半場效電晶體開關；該第五電晶體開關、該第六電晶體開關、該第七電晶體開關、該第八電晶體開關、該第十一電晶體開關及該第十二電晶體開關為P型金氧半場效電晶體開關；該第一電晶體開關、該第三電晶體開關、該第五電晶體開關及該第七電晶體開關彼此串接於一接地端與一操作電壓之間；該第二電晶體開關、該第四電晶體開關、該第六電晶體開關及該第八電晶體開關彼此串接於該接地端與該操作電壓之間；該第三電晶體開關、該第四電晶體開關、該第五電晶體開關及該第六電晶體開關的閘極均耦接一半操作電壓，該半操作電壓為該操作電壓的一半；該第七電晶體開關的閘極是耦接至該第六電晶體開關與該第八電晶體開關之間的一第一接點；該第八電晶體開關的閘極是耦接至該第五電晶體開關與該第七電晶體開關之間的一第二接點；該第九電晶體開關及該第十一電晶體開關彼此串接於該半操作電壓與該操作電壓之間；該第十電晶體開關及該第十二電晶體開關彼此串接於該半操作電壓與該操作電壓之間；該第九電晶體開關的閘極是耦接至該第十電晶體開關與該第十二電晶體開關之間的一第一輸出端；該第十電晶體開關的閘極是耦接至該第九電晶體開關與該第十一電晶體開關之間的一第二輸出端；該第十一電晶體開關的閘極是耦接至該第一接點；該第十二電晶體開關的閘極是耦接至該第二接點，該方法包含下列步驟: (a)通過該第一電晶體開關及該第二電晶體開關的閘極接收該輸入電壓信號； (b)通過該第十一電晶體開關及該第十二電晶體開關的閘極分別自該第一接點及該第二接點接收一第一電壓信號及一第二電壓信號；以及 (C)通過該第一輸出端及該第二輸出端輸出該輸出電壓信號。
8.如權利要求7所述的電平轉換器運作方法，其特徵在於，該操作電壓為12伏特，該半操作電壓為6伏特，該輸入電壓信號的電壓範圍為O?1.5伏特，該輸出電壓信號的電壓範圍為6?12伏特。
9.如權利要求8所述的電平轉換器運作方法，其特徵在於，若該第一電晶體開關?該第四電晶體開關的臨界電壓為VTN且元件耐壓為6伏特，該第五電晶體開關?該第八電晶體開關的臨界電壓為VTP且元件耐壓為6伏特，則該第一電晶體開關及該第二電晶體開關操作於O?(6-VTN)伏特的電壓範圍,其跨壓小於6伏特；該第三電晶體開關及該第四電晶體開關操作於VTN?6伏特的電壓範圍，其跨壓小於6伏特；該第五電晶體開關及該第六電晶體開關操作於6?(12-VTP)伏特的電壓範圍,其跨壓小於6伏特；該第七電晶體開關及該第八電晶體開關操作於(6+VTP)?12伏特的電壓範圍，其跨壓小於6伏特，VTN及VTP均大於零。
10.如權利要求7所述的電平轉換器運作方法，其特徵在於，該電平轉換器進一步包含另一第二級電平轉換單元，該另一第二級電平轉換單元包含一第十三電晶體開關、一第十四電晶體開關、一第十五電晶體開關及一第十六電晶體開關，該第十三電晶體開關及該第十四電晶體開關為N型金氧半場效電晶體開關；該第十五電晶體開關及該第十六電晶體開關為P型金氧半場效電晶體開關；該第十三電晶體開關及該第十五電晶體開關彼此串接於該接地端與該半操作電壓之間；該第十四電晶體開關及該第十六電晶體開關彼此串接於該接地端與該半操作電壓之間；該第十三電晶體開關的閘極是耦接至該第一電晶體開關與該第三電晶體開關之間；該第十四電晶體開關的閘極是耦接至該第二電晶體開關與該第四電晶體開關之間；該第十五電晶體開關的閘極是耦接至該第十四電晶體開關與該第十六電晶體開關之間的一第三輸出端；該第十六電晶體開關的閘極是耦接至該第十三電晶體開關與該第十五電晶體開關之間的一第四輸出端，該方法進一步包含下列步驟: (d)通過該第十三電晶體開關的閘極自該第一電晶體開關與該第三電晶體開關之間接收一第三電壓信號並通過該第十四電晶體開關的閘極自該第二電晶體開關與該第四電晶體開關之間接收一第四電壓信號；以及 (e)通過該第三輸出端及該第四輸出端輸出另一輸出電壓信號。
11.如權利要求10所述的電平轉換器運作方法,其中該另一輸出電壓信號與該輸出電壓信號具有相同的邏輯及不同的電壓範圍。
12.如權利要求10所述的電平轉換器運作方法，其特徵在於，該操作電壓為12伏特，該半操作電壓為6伏特,該輸入電壓信號的電壓範圍為O?1.5伏特,該輸出電壓信號的電壓範圍為6?12伏特，該另一輸出電壓信號的電壓範圍為O?6伏特。
13.—種電平轉換器,應用於一顯不器的一驅動電路，用以將一輸入電壓信號升壓轉換為一輸出電壓信號，其特徵在於，該電平轉換器包含: 一第一級電平轉換單元，包含一第一電晶體開關、一第二電晶體開關、一第三電晶體開關、一第四電晶體開關、一第五電晶體開關、一第六電晶體開關、一第七電晶體開關、一第八電晶體開關、一第九電晶體開關、一第十電晶體開關、一第十一電晶體開關及一第十二電晶體開關，其中該第一電晶體開關、該第二電晶體開關、該第三電晶體開關、該第四電晶體開關、該第九電晶體開關及該第十電晶體開關為N型金氧半場效電晶體開關；該第五電晶體開關、該第六電晶體開關、該第七電晶體開關、該第八電晶體開關、該第十一電晶體開關及該第十二電晶體開關為P型金氧半場效電晶體開關；該第一電晶體開關、該第三電晶體開關、該第五電晶體開關及該第七電晶體開關彼此串接於一接地端與一第一中間電壓之間；該第二電晶體開關、該第四電晶體開關、該第六電晶體開關及該第八電晶體開關彼此串接於該接地端與該第一中間電壓之間；該第一電晶體開關及該第二電晶體開關的閘極是耦接該輸入電壓信號；該第三電晶體開關、該第四電晶體開關、該第五電晶體開關及該第六電晶體開關的閘極均稱接一第二中間電壓，該第二中間電壓小於該第一中間電壓；該第一電晶體開關、該第二電晶體開關、該第三電晶體開關及該第四電晶體開關的閘極均耦接至該接地端；該第五電晶體開關、該第六電晶體開關、該第七電晶體開關及該第八電晶體開關的閘極均耦接至該第一中間電壓；該第七電晶體開關的閘極耦接至該第六電晶體開關與該第八電晶體開關之間；該第八電晶體開關的閘極耦接至該第五電晶體開關與該第七電晶體開關之間；該第九電晶體開關與該第十一電晶體開關是耦接於一半操作電壓與該第一中間電壓之間；該第十電晶體開關與該第十二電晶體開關是耦接於該半操作電壓與該第一中間電壓之間；該第九電晶體開關及該第十電晶體開關的閘極均耦接至該第五電晶體開關與該第七電晶體開關之間；該第十一電晶體開關與該第十二電晶體開關的閘極均耦接至該第六電晶體開關與該第八電晶體開關之間；該第九電晶體開關及該第十電晶體開關的閘極分別耦接至該半操作電壓；該第十一電晶體開關與該第十二電晶體開關的閘極分別耦接至該第一中間電壓；以及 一第二級電平轉換單元，包含一第十三電晶體開關、一第十四電晶體開關、一第十五電晶體開關、一第十六電晶體開關、一第十七電晶體開關及一第十八電晶體開關，其中該第十三電晶體開關及該第十四電晶體開關為N型金氧半場效電晶體開關；該第十五電晶體開關、該第十六電晶體開關、該第十七電晶體開關及該第十八電晶體開關為P型金氧半場效電晶體開關；該第十三電晶體開關、該第十五電晶體開關及該第十七電晶體開關彼此串接於該半操作電壓與一操作電壓之間，該半操作電壓為該操作電壓的一半；該第十四電晶體開關、該第十六電晶體開關及該第十八電晶體開關彼此串接於該半操作電壓與該操作電壓之間；該第十三電晶體開關與該第十四電晶體開關的閘極耦接該半操作電壓；該第十五電晶體開關、該第十六電晶體開關、該第十七電晶體開關及該第十八電晶體開關的閘極耦接該操作電壓；該第十三電晶體開關與該第十五電晶體開關的閘極均耦接至該第九電晶體開關與該第十一電晶體開關之間；該第十四電晶體開關與該第十六電晶體開關的閘極均耦接至該第十電晶體開關與該第十二電晶體開關之間；該第十七電晶體開關是通過一第一輸出端耦接至該第十四電晶體開關與該第十六電晶體開關之間；該第十八電晶體開關是通過一第二輸出端耦接至該第十三電晶體開關與該第十五電晶體開關之間；該第二級電平轉換單兀是通過該第一輸出端及該第二輸出端輸出該輸出電壓信號。
14.如權利要求13所述的電平轉換器，其特徵在於，該操作電壓為12伏特，該半操作電壓為6伏特，該輸入電壓信號的電壓範圍為O?1.5伏特，該輸出電壓信號的電壓範圍為6?12伏特，該第一中間電壓為7.5伏特，該第二中間電壓為4.5伏特。
15.如權利要求14所述的電平轉換器，其特徵在於，若該第一電晶體開關?該第四電晶體開關的臨界電壓為VTN且元件耐壓為6伏特，該第五電晶體開關?該第八電晶體開關的臨界電壓為VTP且元件耐壓為6伏特，則該第一電晶體開關?該第四電晶體開關均操作於O?(4.5-VTN)伏特的電壓範圍，其跨壓小於6伏特；該第五電晶體開關?該第八電晶體開關均操作於(4.5+VTP)?7.5伏特的電壓範圍，其跨壓小於6伏特；該第九電晶體開關?該第十二電晶體開關均操作於6?7.5伏特的電壓範圍，其跨壓小於6伏特；VTN及VTP均大於零。
16.—種電平轉換器運作方法,用以運作一顯不器的一驅動電路中的一電平轉換器將一輸入電壓信號升壓轉換為一輸出電壓信號，其特徵在於，該電平轉換器包含一第一級電平轉換單元及一第二級電平轉換單元，該第一級電平轉換單元包含一第一電晶體開關、一第二電晶體開關、一第三電晶體開關、一第四電晶體開關、一第五電晶體開關、一第六電晶體開關、一第七電晶體開關、一第八電晶體開關、一第九電晶體開關、一第十電晶體開關、一第十一電晶體開關及一第十二電晶體開關，其中該第一電晶體開關、該第二電晶體開關、該第三電晶體開關、該第四電晶體開關、該第九電晶體開關及該第十電晶體開關為N型金氧半場效電晶體開關；該第五電晶體開關、該第六電晶體開關、該第七電晶體開關、該第八電晶體開關、該第十一電晶體開關及該第十二電晶體開關為P型金氧半場效電晶體開關；該第一電晶體開關、該第三電晶體開關、該第五電晶體開關及該第七電晶體開關彼此串接於一接地端與一第一中間電壓之間；該第二電晶體開關、該第四電晶體開關、該第六電晶體開關及該第八電晶體開關彼此串接於該接地端與該第一中間電壓之間；該第一電晶體開關及該第二電晶體開關的閘極是耦接該輸入電壓信號；該第三電晶體開關、該第四電晶體開關、該第五電晶體開關及該第六電晶體開關的閘極均耦接一第二中間電壓，該第二中間電壓小於該第一中間電壓；該第一電晶體開關、該第二電晶體開關、該第三電晶體開關及該第四電晶體開關的閘極均耦接至該接地端；該第五電晶體開關、該第六電晶體開關、該第七電晶體開關及該第八電晶體開關的閘極均耦接至該第一中間電壓；該第七電晶體開關的閘極耦接至該第六電晶體開關與該第八電晶體開關之間；該第八電晶體開關的閘極耦接至該第五電晶體開關與該第七電晶體開關之間；該第九電晶體開關與該第十一電晶體開關是耦接於一半操作電壓與該第一中間電壓之間；該第十電晶體開關與該第十二電晶體開關是耦接於該半操作電壓與該第一中間電壓之間；該第九電晶體開關及該第十電晶體開關的閘極均耦接至該第五電晶體開關與該第七電晶體開關之間；該第十一電晶體開關與該第十二電晶體開關的閘極均耦接至該第六電晶體開關與該第八電晶體開關之間；該第九電晶體開關及該第十電晶體開關的閘極分別耦接至該半操作電壓；該第十一電晶體開關與該第十二電晶體開關的閘極分別耦接至該第一中間電壓；第二級電平轉換單元，包含一第十三電晶體開關、一第十四電晶體開關、一第十五電晶體開關、一第十六電晶體開關、一第十七電晶體開關及一第十八電晶體開關，其中該第十三電晶體開關及該第十四電晶體開關為N型金氧半場效電晶體開關；該第十五電晶體開關、該第十六電晶體開關、該第十七電晶體開關及該第十八電晶體開關為P型金氧半場效電晶體開關；該第十三電晶體開關、該第十五電晶體開關及該第十七電晶體開關彼此串接於該半操作電壓與一操作電壓之間，該半操作電壓為該操作電壓的一半；該第十四電晶體開關、該第十六電晶體開關及該第十八電晶體開關彼此串接於該半操作電壓與該操作電壓之間；該第十三電晶體開關與該第十四電晶體開關的閘極耦接該半操作電壓；該第十五電晶體開關、該第十六電晶體開關、該第十七電晶體開關及該第十八電晶體開關的閘極耦接該操作電壓；該第十三電晶體開關與該第十五電晶體開關的閘極均耦接至該第九電晶體開關與該第十一電晶體開關之間；該第十四電晶體開關與該第十六電晶體開關的閘極均耦接至該第十電晶體開關與該第十二電晶體開關之間；該第十七電晶體開關通過一第一輸出端耦接至該第十四電晶體開關與該第十六電晶體開關之間；該第十八電晶體開關係通過一第二輸出端耦接至該第十三電晶體開關與該第十五電晶體開關之間，該方法包含下列步驟: (a)通過該第一電晶體開關及該第二電晶體開關的閘極接收該輸入電壓信號； (b)通過該第十三電晶體開關及該第十五電晶體開關的閘極自該第九電晶體開關與該第十一電晶體開關之間接收一第一電壓信號以及通過該第十四電晶體開關及該第十六電晶體開關的閘極自該第十電晶體開關與該第十二電晶體開關之間接收一第二電壓信號；以及 (C)通過該第一輸出端及該第二輸出端輸出該輸出電壓信號。
17.如權利要求16所述的電平轉換器運作方法，其特徵在於，該操作電壓為12伏特，該半操作電壓為6伏特,該輸入電壓信號的電壓範圍為O?1.5伏特,該輸出電壓信號的電壓範圍為6?12伏特,該第一中間電壓為7.5伏特,該第二中間電壓為4.5伏特。
18.如權利要求17所述的電平轉換器運作方法，其特徵在於，若該第一電晶體開關?該第四電晶體開關的臨界電壓為VTN且元件耐壓為6伏特，該第五電晶體開關?該第八電晶體開關的臨界電壓為VTP且元件耐壓為6伏特，則該第一電晶體開關?該第四電晶體開關均操作於O?(4.5-VTN)伏特的電壓範圍，其跨壓小於6伏特；該第五電晶體開關?該第八電晶體開關均操作於(4.5+VTP)?7.5伏特的電壓範圍，其跨壓小於6伏特；該第九電晶體開關?該第十二電晶體開關均操作於6?7.5伏特的電壓範圍,其跨壓小於6伏特；VTN及VTP均大於零。
【文檔編號】H03K19/0175GK104518776SQ201410189818
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年5月7日 優先權日:2013年10月4日
【發明者】莊凱嵐, 王振宇, 陳建儒 申請人:瑞鼎科技股份有限公司