CN101728950B - 电压转换电路 - Google Patents

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Abstract

一种电压转换电路，用来转换一高电压为一低电压，电压转换电路包含：一电流镜、一电流偏置、多个负载以及一低电压输出。电流镜包含一第一P型金属氧化物半导体以及一第二P型金属氧化物半导体，其中第一及第二P型金属氧化物半导体的源极都连接一高电压输入，高电压输入为电流镜的一供应电压，第一P型金属氧化物半导体的栅极连接至第一P型金属氧化物半导体的漏极；电流偏置连接第一P型金属氧化物半导体的漏极及一接地电位；负载相互并联，连接于第二P型金属氧化物半导体的漏极及接地电位；低电压输出连接于第二P型金属氧化物半导体的漏极。

Description

电压转换电路
技术领域
本发明是有关于一种电压转换电路，且特别是有关于一种用以转换一高电压为一低电压的电压转换电路。
背景技术
在现今的集成电路晶片设计中，许多电路只存在高电压的供应电压输入。但是电路中常常同时包含可耐高电压的高电压元件及只能承受低压的低电压元件，其中低电压元件具有面积较高电压元件为小，且较为省电的优势，因此亦成为电路设计不可或缺的一部份。为了提供包含低电压元件的低电压电路模组一个准确的参考电压，即一低电压的供应电压，常在集成电路晶片设计中加入电压转换电路，以将高电压转换为低电压。然而，在加入额外的电路后，仍将对集成电路的总面积造成影响。并且，半导体工艺的误差，亦容易使电压转换电路中的各元件影响转换的低电压的准确度。
因此，如何设计一个新的电压转换电路，由高电压输入产生一准确的低电压输出以提供给低电压元件的电路模组，并保有面积小的优势，乃为业界亟待解决的问题。
发明内容
因此本发明的目的就是在提供一种电压转换电路，用来转换一高电压为一低电压，电压转换电路包含：一电流镜(current mirror)、一电流偏置(current bias)、多个负载以及一低电压输出。电流镜包含一第一P型金属氧化物半导体(PMOS)以及一第二P型金属氧化物半导体，其中第一及第二P型金属氧化物半导体的源极都连接一高电压输入，高电压输入为电流镜的一供应电压，第一P型金属氧化物半导体的栅极连接至第一P型金属氧化物半导体的漏极；电流偏置连接第一P型金属氧化物半导体的漏极及一接地电位；负载相互并联，连接于第二P型金属氧化物半导体的漏极及接地电位；低电压输出连接于第二P型金属氧化物半导体的漏极。
本发明之优点在于能够利用稳定的电流偏置，产生一稳定电流后，将高电压输入经由负载的分压效应而转换为准确的低电压输出，并通过包含低压元件的负载，完成一小面积、高准确度的电压转换电路，而轻易地达到上述的目的。
在参阅附图及随后描述的实施方式后，本领域技术人员便可了解本发明的目的，以及本发明的技术手段及实施例。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的详细说明如下：
图1为本发明的第一实施例的电压转换电路的一电路图；
图2为本发明的另一实施例的电压转换电路与一缓冲器的一电路图；以及
图3为本发明的又一实施例的电压转换电路与一低压差线性稳压器(lowdrop-out regulator)的一电路图。
附图标记说明
1：电压转换电路                10：电流镜
100：第一P型金属氧化物半导体    101：第二P型金属氧化物半导体
102：电流                      11：电流偏置
12：负载                       120、121、122：加强型N型金属氧化
13：低电压输出                 物半导体
20：缓冲器                     21：参考电压
30：低压差线性稳压器           32：低电压供应电源
具体实施方式
请参照图1，为本发明的第一实施例的电压转换电路1的一电路图。电压转换电路1用来转换一高电压为一低电压，包含：一电流镜10、一电流偏置11、多个负载12以及一低电压输出13。电流镜10包含一第一P型金属氧化物半导体100以及一第二P型金属氧化物半导体101，其中第一及第二P型金属氧化物半导体100、101的源极都连接一高电压输入Vcc。高电压输入Vcc为电流镜10的一供应电压。第一P型金属氧化物半导体100的栅极连接至第一P型金属氧化物半导体100的漏极。为了承受高电压输入Vcc，第一及第二P型金属氧化物半导体100、101均为可以耐高电压的高电压P型金属氧化物半导体(HVPMOS)。
电流偏置11连接第一P型金属氧化物半导体100的漏极及一接地电位。负载12在本实施例中，包含三个加强型N型金属氧化物半导体(enhancementNMOS)120、121及122。加强型N型金属氧化物半导体120、121及122相互并联，并且连接于第二P型金属氧化物半导体101的漏极及接地电位。低电压输出13连接于第二P型金属氧化物半导体101的漏极。透过电流镜10，电流102由电流偏置11镜射产生，并提供负载12一个稳定的电流。更进一步地，加强型N型金属氧化物半导体120、121及122均为低电压N型金属氧化物半导体(LVNMOS)。因此，通过三个加强型N型金属氧化物半导体120、121及122的负载，高电压输入Vcc将因此被平均分配而变成低电压输出13的低电压。
在其他实施例中，负载12所包含的低电压N型金属氧化物半导体数目，可以根据所需要产生的低电压值而进行调整。如果并联的低电压N型金属氧化物半导体数目愈多，则高电压将被愈多的低电压N型金属氧化物半导体平均分配掉而产生更低的低电压输出。相反地，如果并联的低电压N型金属氧化物半导体数目较少，则高电压将被较少的低电压N型金属氧化物半导体所平均分配，因此低电压输出的电位将较高。其他实施例中，亦可由电阻来代替N型金属氧化物半导体，但是一方面电阻的面积将大于N型金属氧化物半导体，另一方面，N型金属氧化物半导体的工艺对各工艺参数的控制，将优于对电阻之特性的控制。而本实施例中所包含的低电压N型金属氧化物半导体，有着较一般金属氧化物半导体面积更小的优点，将使电压转换电路1所在的集成电路(未显示)整体的面积不致于增加过多。
为了产生更稳定的参考电压至电压转换电路1的低电压输出13外接的低电压模组(未显示)，可如图2所示，在低电压输出13外再连接一缓冲器(buffer)20，以产生稳定的参考电压21。在其他实施例中，低电压输出13更可如图3所示，连接至一低压差线性稳压器30的参考电压输入，其中低压差线性稳压器30的供应电压为电流镜10的高压输入Vcc。经过稳压后，将可产生一高准确度的低电压供应电源32。
本发明的电压转换电路系可通过稳定的电流偏置，产生一稳定电流后，将高电压输入经由负载的分压效应而转换为准确的低电压输出，并通过包含低压元件的负载，达成一小面积、高准确度的电压转换电路。
虽然本发明已以一较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (7)

1.一种电压转换电路，用来转换一高电压为一低电压，该电压转换电路包含：
一电流镜，包含一第一P型金属氧化物半导体以及一第二P型金属氧化物半导体，其中该第一及第二P型金属氧化物半导体的源极都连接一高电压输入，该高电压输入为该电流镜的一供应电压，该第一P型金属氧化物半导体的栅极连接至该第一P型金属氧化物半导体的漏极；
一电流偏置，连接该第一P型金属氧化物半导体的漏极及一接地电位；
多个负载，所述多个负载相互并联，连接于该第二P型金属氧化物半导体的漏极及该接地电位；以及
一低电压输出，连接于该第二P型金属氧化物半导体的漏极。
2.如权利要求1所述的电压转换电路，其中所述多个负载为多个加强型N型金属氧化物半导体。
3.如权利要求2所述的电压转换电路，其中所述多个加强型N型金属氧化物半导体分别为低电压N型金属氧化物半导体。
4.如权利要求1所述的电压转换电路，其中该第一及第二P型金属氧化物半导体分别为高电压P型金属氧化物半导体。
5.如权利要求1所述的电压转换电路，其中该低电压输出还连接至一低压差线性稳压器的参考电压输入，其中该低压差线性稳压器的一供应电压为该电流镜的该高电压输入。
6.如权利要求1所述的电压转换电路，其中该低电压输出还连接至一缓冲器以产生一参考电压。
7.如权利要求1所述的电压转换电路，其中该低电压输出的电压准位与所述多个负载的数目相关。
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