CN101562444A - 高压开关驱动电路 - Google Patents
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Abstract
一种高压开关驱动电路，其特征在于它包括实现信号整形和反相功能的反相器1和反相器2电路、由晶体管PMOS1和晶体管PMOS2构成的输出驱动信号的电路以及需要驱动的高压开关电路；或者它包括实现信号整形和反相功能的反相器1电路、由晶体管PMOS1和晶体管PMOS2构成的输出驱动信号的电路以及需要驱动的高压开关电路；优越性在于：使用器件少，结构简单易于实现，其占用芯片的面积小，电路的驱动速度快，功耗低，开关的动作可靠性高；由于电源2与相对地之间的最大电压值设定为小于高压开关的栅极耐压值，使得高压驱动开关的栅极不会因为电源电压范围的变化过大而导致开关的栅极损坏的。
Description
(一)技术领域：
本发明涉及一种开关驱动电路，尤其是一种高压开关驱动电路。
(二)背景技术：
目前，在电路内部或外部连接的高压或大容量开关的驱动电路结构方面，有以下几种形态：
(1)形态1如图1所示的反相器直接驱动电路，直接使用反相器2或电平转换电路LVS的输出信号来驱动高压开关，这样当电源1和公共地之间的电压范围变动很大时，为了防止被驱动开关的栅极被击穿，因此所需开关器件的栅极耐压或内藏开关设计要求很高，导致在市场上对器件的可选择性变差或设计的难度增加，抑或根本无法实现，影响电路的整体成本；
(2)形态2如图2所示的定电流源与电阻钳位驱动电路，使用定电流源连接切换开关和电阻连接，由于定电流与电阻的乘积一定，因此电阻上的电压值也一定，不会损坏高压开关的栅极，但是为了降低功耗，通常定电流源的电流值很小，电压基本一定，电阻值则必须很大，导致驱动速度很慢，无法满足高压开关的高速驱动要求，而且常时有功耗产生，增大功耗；
(3)形态3如图3所示的附加钳位驱动电路，使用定电流源连接切换开关，但是不需要相对地端子；与图1相同，由于输出信号的电压变动范围很大，在电源2和输出端子之间需要连接一个上钳位电压电路，在输出端子和公共地之间也需要连接一个下钳位电压电路，来控制输出信号电压的波动范围；此电路尽管可以实现高速驱动，但是，由于上、下钳位电压电路的结构复杂，导致电路面积增大，成本升高；还由于输出信号变化的瞬间会有较大的波动范围，长期使用会对高压驱动开关的栅极也会产生劣化，降低其使用寿命，甚至出现误动作；与形态2相同，常时有功耗产生，增大功耗。
(三)发明内容：
本发明的目的在于提供一种高压开关驱动电路，它是一种外部或内部开关的栅极驱动和控制电路，这种电路具有使用器件少，结构简单易于实现的特点，电路的驱动速度快，功耗低，开关的动作可靠性高，且不会因为电源电压范围的变化过大而导致开关的栅极损坏，避免了相应的电路缺陷。
本发明的技术方案：一种高压开关驱动电路，其特征在于它包括实现信号整形和反相功能的反相器1和反相器2电路、由晶体管PMOS1和晶体管PMOS2构成的输出驱动信号的电路以及需要驱动的高压开关电路；其中，所说的反相器1和反相器2的电源端子分别与电源1连接，反相器1和反相器2的地端子分别与公共地连接；所说的反相器1的输入端子接收输入信号，其输出端子与反相器2的输入端子以及晶体管PMOS1的栅极连接；所说的反相器2的输出端子与晶体管PMOS2的栅极连接；所说的晶体管PMOS1和晶体管PMOS2构成的输出驱动信号的电路中，晶体管PMOS1的源极和阱分别与电源2连接，其栅极与反相器1的输出端子连接，漏极与高压开关电路的输入端连接；所说的晶体管PMOS2的源极和阱分别与高压开关电路的输入端连接，其栅极与反相器2的输出端子连接，漏极与相对地端子连接。
上述所说的高压开关驱动电路，还包括实现低电压信号输入高电压信号输出的电平转换电路LVS；所说的电平转换电路LVS的输入端子接收输入信号，其输出端子与反相器1的输入端子连接，电源端子与电源1连接，地端子与公共地连接。
一种高压开关驱动电路，其特征在于它包括实现信号整形和反相功能的反相器1电路、由晶体管PMOS1和晶体管PMOS2构成的输出驱动信号的电路以及需要驱动的高压开关电路；其中，所说的反相器1的电源端子与电源1连接，地端子与公共地连接；所说的反相器1的输入端子以及晶体管PMOS2的栅极直接接收输入信号；所说的反相器1的输出端子与晶体管PMOS1的栅极连接；所说的晶体管PMOS1和晶体管PMOS2构成的输出驱动信号的电路中，晶体管PMOS1的源极和阱分别与电源2连接，其栅极与反相器1的输出端子连接，漏极则与的输入端连接；所说的晶体管PMOS2的源极和阱分别与高压开关电路的输入端连接，其栅极接收输入信号，漏极与相对地端子连接。
上述所说的一种高压开关驱动电路，它还可以包括实现低电压信号输入高电压信号输出的电平转换电路LVS；所说的电平转换电路LVS的输入端接收输入信号，其输出端子分别连接反相器1的输入端子以及晶体管PMOS2的栅极，电源端子与电源1连接，地端子与公共地连接。
上述所说的相对地是在电源1和公共地之间，根据高压开关的栅极耐压值确定一个电压值。
一种高压开关驱动电路的应用，其特征在于它适用于多电源电路系统中对各种不同输入信号电压范围的信号进行电平转换并输出符合高压开关栅极耐压值要求的驱动电路装置。
本发明的工作原理为：在电源1和公共地之间，根据高压开关的栅极耐压值确定一个电压值作为电源2的相对地使用，由于电源2的相对地之间的最大电压值设定为小于高压开关的栅极耐压值，因此高压驱动开关的栅极不会被击穿损坏，或导致栅极劣化，影响其使用寿命。由于晶体管PMOS1和晶体管PMOS2构成的输出驱动信号的电路的两个晶体管PMOS的栅极分别连接的是相互反相的信号，当晶体管PMOS1为导通状态时，晶体管PMOS2则为关闭状态。反之，当晶体管PMOS1为关闭状态时，晶体管PMOS2则为导通状态。因此，输出信号具有较大的驱动能力，可以实现信号的高速传送和对高压开关的高速驱动，而且不会破坏高压开关的栅极。
本发明的优越性在于：1、本发明的电路使用器件少，结构简单易于实现，其占用芯片的面积小，电路的驱动速度快，功耗低，开关的动作可靠性高；2、由于电源2与相对地之间的最大电压值设定为小于高压开关的栅极耐压值，使得高压驱动开关的栅极不会因为电源电压范围的变化过大而导致开关的栅极损坏的；3、适合在多电源电路系统中的应用，对各种不同输入信号电压范围的信号，进行电平转换，并输出符合高压开关栅极耐压值要求的驱动电路装置。
(四)附图说明：
图1为现有技术中反相器直接驱动电路的电路结构图。
图2为现有技术中定电流源与电阻钳位驱动电路的电路结构图。
图3为现有技术中附加钳位驱动电路的电路结构图。
图4为本发明所涉一种高压开关驱动电路的一种实施例的电路结构图。
图5为本发明所涉一种高压开关驱动电路的另一种实施例的电路结构图。
图6为本发明所涉一种高压开关驱动电路的输入输出信号的传输特性图。
(五)具体实施方式：
实施例1：一种高压开关驱动电路(见图4)，其特征在于它包括实现信号整形和反相功能的反相器1和反相器2电路、由晶体管PMOS1和晶体管PMOS2构成的输出驱动信号的电路以及需要驱动的高压开关电路；其中，所说的反相器1和反相器2的电源端子分别与电源1连接，反相器1和反相器2的地端子分别与公共地连接；所说的反相器1的输入端子接收输入信号，其输出端子与反相器2的输入端子以及晶体管PMOS1的栅极连接；所说的反相器2的输出端子与晶体管PMOS2的栅极连接；所说的晶体管PMOS1和晶体管PMOS2构成的输出驱动信号的电路中，晶体管PMOS1的源极和阱分别与电源2连接，其栅极与反相器1的输出端子连接，漏极与高压开关电路的输入端连接；所说的晶体管PMOS2的源极和阱分别与高压开关电路的输入端连接，其栅极与反相器2的输出端子连接，漏极与相对地端子连接。
上述所说的高压开关驱动电路，还包括实现低电压信号输入高电压信号输出的电平转换电路LVS；所说的电平转换电路LVS的输入端子接收输入信号，其输出端子与反相器1的输入端子连接，电源端子与电源1连接，地端子与公共地连接。(见图4)
上述所说的相对地是在电源1和公共地之间，根据高压开关的栅极耐压值确定一个电压值。
一种高压开关驱动电路的应用，其特征在于它适用于多电源电路系统中对各种不同输入信号电压范围的信号进行电平转换并输出符合高压开关栅极耐压值要求的驱动电路装置。
实施例2：一种高压开关驱动电路(见图5)，其特征在于它包括实现信号整形和反相功能的反相器1电路、由晶体管PMOS1和晶体管PMOS2构成的输出驱动信号的电路以及需要驱动的高压开关电路；其中，所说的反相器1的电源端子与电源1连接，地端子与公共地连接；所说的反相器1的输入端子以及晶体管PMOS2的栅极直接接收输入信号；所说的反相器1的输出端子与晶体管PMOS1的栅极连接；所说的晶体管PMOS1和晶体管PMOS2构成的输出驱动信号的电路中，晶体管PMOS1的源极和阱分别与电源2连接，其栅极与反相器1的输出端子连接，漏极则与的输入端连接；所说的晶体管PMOS2的源极和阱分别与高压开关电路的输入端连接，其栅极接收输入信号，漏极与相对地端子连接。
上述所说的一种高压开关驱动电路，它还可以包括实现低电压信号输入高电压信号输出的电平转换电路LVS；所说的电平转换电路LVS的输入端接收输入信号，其输出端子分别连接反相器1的输入端子以及晶体管PMOS2的栅极，电源端子与电源1连接，地端子与公共地连接。(见图5)
上述所说的相对地是在电源1和公共地之间，根据高压开关的栅极耐压值确定一个电压值。
一种高压开关驱动电路的应用，其特征在于它适用于多电源电路系统中对各种不同输入信号电压范围的信号进行电平转换并输出符合高压开关栅极耐压值要求的驱动电路装置。
本发明与现有技术对比：
由上述实施例和图6的本发明的输入输出信号的传输特性显示，本发明所涉及的电路与通常使用的电路相比，既可以实现信号的高速传送和高速驱动，也不存在常时功耗，可以广泛适用于各种不同的多电源系统电路中作为驱动电路部分，对降低系统电路成本，降低电路功耗，满足低功耗设计，都具有明显的优势。
Claims (6)
1、一种高压开关驱动电路，其特征在于它包括实现信号整形和反相功能的反相器1和反相器2电路、由晶体管PMOS1和晶体管PMOS2构成的输出驱动信号的电路以及需要驱动的高压开关电路；其中，所说的反相器1和反相器2的电源端子分别与电源1连接，反相器1和反相器2的地端子分别与公共地连接；所说的反相器1的输入端子接收输入信号，其输出端子与反相器2的输入端子以及晶体管PMOS1的栅极连接；所说的反相器2的输出端子与晶体管PMOS2的栅极连接；所说的晶体管PMOS1和晶体管PMOS2构成的输出驱动信号的电路中，晶体管PMOS1的源极和阱分别与电源2连接，其栅极与反相器1的输出端子连接，漏极与高压开关电路的输入端连接；所说的晶体管PMOS2的源极和阱分别与高压开关电路的输入端连接，其栅极与反相器2的输出端子连接，漏极与相对地端子连接。
2、根据权利要求1所说的一种高压开关驱动电路，其特征在于所说的高压开关驱动电路，还包括实现低电压信号输入高电压信号输出的电平转换电路LVS；所说的电平转换电路LVS的输入端子接收输入信号，其输出端子与反相器1的输入端子连接，电源端子与电源1连接，地端子与公共地连接。
3、一种高压开关驱动电路，其特征在于它包括实现信号整形和反相功能的反相器1电路、由晶体管PMOS1和晶体管PMOS2构成的输出驱动信号的电路以及需要驱动的高压开关电路；其中，所说的反相器1的电源端子与电源1连接，地端子与公共地连接；所说的反相器1的输入端子以及晶体管PMOS2的栅极直接接收输入信号；所说的反相器1的输出端子与晶体管PMOS1的栅极连接；所说的晶体管PMOS1和晶体管PMOS2构成的输出驱动信号的电路中，晶体管PMOS1的源极和阱分别与电源2连接，其栅极与反相器1的输出端子连接，漏极则与的输入端连接；所说的晶体管PMOS2的源极和阱分别与高压开关电路的输入端连接，其栅极接收输入信号，漏极与相对地端子连接。
4、根据权利要求3所说的一种高压开关驱动电路，其特征在于所说的一种高压开关驱动电路，它还可以包括实现低电压信号输入高电压信号输出的电平转换电路LVS；所说的电平转换电路LVS的输入端接收输入信号，其输出端子分别连接反相器1的输入端子以及晶体管PMOS2的栅极，电源端子与电源1连接，地端子与公共地连接。
5、根据权利要求1或3所说的一种高压开关驱动电路，其特征在于所说的相对地是在电源1和公共地之间，根据高压开关的栅极耐压值确定一个电压值。
6、一种高压开关驱动电路的应用，其特征在于它适用于多电源电路系统中对各种不同输入信号电压范围的信号进行电平转换并输出符合高压开关栅极耐压值要求的驱动电路装置。
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| CNA2008101547208A Pending CN101562444A (zh) | 2008-12-30 | 2008-12-30 | 高压开关驱动电路 |
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| CN103095263A (zh) * | 2010-12-30 | 2013-05-08 | 英飞凌科技股份有限公司 | 包括共源极感测fet的电路布置 |
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2008
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20091021 |