CN105049029B - 一种pmos管衬底切换电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种PMOS管衬底切换电路，所述PMOS管衬底切换电路至少包括：第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、弱下拉器件、第一电压输入端、第二电压输入端以及衬底电压输出端；所述第一PMOS管的漏端与第二PMOS管的漏端连接至衬底电压输出端；所述第一PMOS管的栅端与第三PMOS管的漏端相连，并通过所述弱下拉器件与地连接；所述第一PMOS管的源端、第二PMOS管的栅端和第三PMOS管的栅端均与所述第一电压输入端相连；所述第二PMOS管的源端和第三PMOS管的源端均与所述第二电压输入端相连。利用本发明的PMOS管衬底切换电路，简洁有效的实现了PMOS管衬底电压的切换，同时可以防止反向倒灌电流，节省芯片面积和成本，提高电路性能。

Description

一种PMOS管衬底切换电路
技术领域
本发明属于模拟集成电路领域，涉及多电压域电路，尤其是涉及不同电压域之间的PMOS管衬底切换电路，适用于单片式集成电路芯片中。
背景技术
PMOS晶体管一般都做在N阱(Nwell)里面，并且Nwell的电位一般会连接到最高电压，以防止寄生PN结导通。对于多电源系统，很多电路的PMOS衬底需要根据情况连接到不同的电源上，衬底切换电路就是用来实现Nwell与不同电源的连接。
传统的衬底切换电路如图1所示，它主要由两个二极管构成，两个输入端(VDD，VPP)分别连接到两个二极管的正端，两个二极管的负端连在一起构成输出端(nsub)。
工作原理：假设PN结的导通电压为Vpn，当VDD电压高时，nsub＝VDD-Vpn；当VPP电压高时，nsub＝VPP-Vpn；所以nsub总是切换到电压高的一端并防止了电流从电压高的一端流向电压低的一端。
缺陷：nsub永远比最高电压低一个PN节的导通电压Vpn，这将导致PMOS管的寄生PN结处于导通的边缘，这容易引起闩锁效应(latchup)。
另外，专利US 6377112 B1提出了一种通过逻辑控制电路实现的衬底切换电路，如图2所示。它通过控制MODE1，MODE2的电压来对衬底电压进行切换，它解决了传统PMOS管衬底电压与最高电压之间的压差问题，但缺点是它需要复杂的逻辑控制电路来实现对MODE1，MODE2的控制，并且可能由于逻辑电路的时序问题产生毛刺。
专利US 8787096 B1提出了另外一种形式的衬底切换电路，如图3所示。当图3中105为低电位时，PMOS管衬底(图3中110)连接到低电压电源，当图3中105为高电位时，PMOS管衬底(图3中110)连接到高电压电源，但它的缺陷是无法实现衬底电压根据电源电压的高低来自动切换。图2和图3均从原专利中摘取，具体请查看原专利。
因此，提供一种新的PMOS管衬底切换电路是本领域技术人员需要解决的课题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种PMOS管衬底切换电路，既能解决衬底电压与最高电压之间的压差问题，又简洁实用，节省了芯片面积和成本，提高了电路性能。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种PMOS管衬底切换电路，所述PMOS管衬底切换电路至少包括：第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、弱下拉器件、第一电压输入端、第二电压输入端以及衬底电压输出端；
所述第一PMOS管的漏端与第二PMOS管的漏端连接至衬底电压输出端；
所述第一PMOS管的栅端与第三PMOS管的漏端相连，并通过所述弱下拉器件与地连接；
所述第一PMOS管的源端、第二PMOS管的栅端和第三PMOS管的栅端均与所述第一电压输入端相连；
所述第二PMOS管的源端和第三PMOS管的源端均与所述第二电压输入端相连。
作为本发明PMOS管衬底切换电路的一种优化的方案，所述弱下拉器件为电流源器件或者电阻。
作为本发明PMOS管衬底切换电路的一种优化的方案，所述电流源器件为NMOS管。
作为本发明PMOS管衬底切换电路的一种优化的方案，所述第一PMOS管和第二PMOS管用于实现衬底电压输出端的电压切换，所述第三PMOS管用于实现第一电压输入端和第二电压输入端的电位检测以及第一PMOS管栅端电位的切换。
作为本发明PMOS管衬底切换电路的一种优化的方案，所述弱下拉器件用于实现第一PMOS管栅端电位的弱下拉。
作为本发明PMOS管衬底切换电路的一种优化的方案，所述第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管的阈值电压为Vth，第一电压输入端的电压为VDD，第二电压输入端的电压为VPP，当VPP<VDD+Vth时，衬底电压输出端的电压为VDD；当VPP>VDD+Vth时，衬底电压输出端的电压切换为VPP。
如上所述，本发明的PMOS管衬底切换电路，包括：第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、弱下拉器件、第一电压输入端、第二电压输入端以及衬底电压输出端；所述第一PMOS管的漏端与第二PMOS管的漏端连接至衬底电压输出端；所述第一PMOS管的栅端与第三PMOS管的漏端相连，并通过所述弱下拉器件与地连接；所述第一PMOS管的源端、第二PMOS管的栅端和第三PMOS管的栅端均与所述第一电压输入端相连；所述第二PMOS管的源端和第三PMOS管的源端均与所述第二电压输入端相连。通过本发明的PMOS管衬底切换电路，简单有效的实现了衬底切换的电路，既解决了衬底电压与最高电压之间的压差问题，又简洁实用，节省了芯片面积和成本，提高了电路性能。
附图说明
图1为传统衬底切换电路的结构示意图。
图2为US 6377112 B1衬底切换电路的结构示意图。
图3为US 8787096 B1衬底切换电路的结构示意图。
图4为本发明PMOS管衬底切换电路的结构示意图。
图5为本发明PMOS管衬底切换电路的其中一种实施方式的结构示意图。
图6为采用本发明PMOS管衬底切换电路的另外一种实施方式的结构示意图。
图7为本发明具体实施方式中衬底切换电路工作示意图。
元件标号说明
M1 第一PMOS管
M2 第二PMOS管
M3 第三PMOS管
I1 弱下拉器件
R1 电阻
N1 NMOS管
VDD 第一电压输入端的电压
VPP 第二电压输入端的电压
nsub 衬底电压输出端
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅附图4～图7。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明提供一种PMOS管衬底切换电路，如图4所示，所述PMOS管的衬底切换电路包括三个PMOS管、两个输入端、一个输出端以及一个弱下拉器件，其中，三个PMOS管分别为第一PMOS管M1、第二PMOS管M2、第三PMOS管M3，弱下拉器件为I1，第一电压输入端的电压为VDD，第二电压输入端的电压为VPP，衬底电压输出端为nsub。
所述第一PMOS管M1的漏端与第二PMOS管M2的漏端连接至衬底电压输出端nsub；所述第一PMOS管M1的栅端与第三PMOS管M3的漏端相连，并通过所述弱下拉器件I1与地连接；所述第一PMOS管M1的源端、第二PMOS管M2的栅端和第三PMOS管M3的栅端均与所述第一电压输入端VDD相连；所述第二PMOS管M2的源端和第三PMOS管M3的源端均与所述第二电压输入端VPP相连，从而形成所述PMOS管衬底切换电路。
本发明提供的所述PMOS管衬底切换电路中，所述第一PMOS管M1和第二PMOS管M2用于实现衬底电压输出端nsub的电压切换，所述第三PMOS管M3用于实现第一电压输入端VDD和第二电压输入端VPP的电位检测以及第一PMOS管M1栅端电位的切换。另外，所述弱下拉器件I1用于实现第一PMOS管M1栅端电位的弱下拉。
本发明的PMOS管衬底切换电路在衬底切换过程中各个电位变化如图7所示，具体工作原理为：假设所述第一PMOS管、第二PMOS管和第三PMOS管的阈值电压为Vth；
当VPP<VDD+Vth时，所述第三PMOS管M3处于截止状态，此时，所述第一PMOS管M1的栅端nwpd由弱下拉器件下拉到地，第一PMOS管M1处于导通状态，从而Vnsub＝VDD，即衬底电压输入端nsub的电压等于第一输入端的电压。由于当VPP<VDD+Vth时，第二PMOS管M2也处于截止状态，因此，没有电流从VDD流向VPP，从而使衬底电压输出端nsub保持稳定的电压VDD，如图7中的中间段。
而当VPP>VDD+Vth时，第二PMOS管M2和第三PMOS管M3都处于反向导通状态，从而Vnsub＝VPP，即衬底电压输入端nsub的电压等于第二输入端的电压，同时所述第一PMOS管M1的栅端nwpd电压Vnwpd被上拉至VPP，导致M1处于截止状态，从而防止电流从VPP流向VDD，使衬底电压输出端nsub保持稳定的电压VPP，如图7中的两端部分。
通过本发明的PMOS衬底切换电路，可以保证衬底电压输出端的电压在使用过程中均连接在最高的电压上，从而防止寄生的PN节导通，提高电路性能。
需要说明的是，所述弱下拉器件为电流源器件或者电阻，在一实施例中，所述弱下拉选择为电阻，如图5所示。由电阻R1实现第一PMOS管栅端电位的弱下拉。
在另一实施例中，所述弱下拉器件选择为电流源器件，例如，可以选择为NMOS管N1，如图6所示。由NMOS管N1来实现第一PMOS管栅端电位的弱下拉。其中，所述NMOS管N1的漏端与第一PMOS管M1的栅端及第三PMOS管M3的漏端相连，所述NMOS管N1的源端接地，所述NMOS管N1的栅端接偏置电压Vnbias。
综上所述，本发明提供一种PMOS管衬底切换电路，包括：第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、弱下拉器件、第一电压输入端、第二电压输入端以及衬底电压输出端；所述第一PMOS管的漏端与第二PMOS管的漏端连接至衬底电压输出端；所述第一PMOS管的栅端与第三PMOS管的漏端相连，并通过所述弱下拉器件与地连接；所述第一PMOS管的源端、第二PMOS管的栅端和第三PMOS管的栅端均与所述第一电压输入端相连；所述第二PMOS管的源端和第三PMOS管的源端均与所述第二电压输入端相连。通过本发明的PMOS管衬底切换电路，简单有效的实现了衬底切换的电路，既解决了衬底电压与最高电压之间的压差问题，又简洁实用，节省了芯片面积和成本，提高了电路性能。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种PMOS管衬底切换电路，其特征在于，所述PMOS管衬底切换电路至少包括：第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、弱下拉器件、第一电压输入端、第二电压输入端以及衬底电压输出端；
所述第一PMOS管的漏端与第二PMOS管的漏端连接至衬底电压输出端；
所述第一PMOS管的栅端与第三PMOS管的漏端相连，并通过所述弱下拉器件与地连接；
所述第一PMOS管的源端、第二PMOS管的栅端和第三PMOS管的栅端均与所述第一电压输入端相连；
所述第二PMOS管的源端和第三PMOS管的源端均与所述第二电压输入端相连。
2.根据权利要求1所述的PMOS管衬底切换电路，其特征在于：所述弱下拉器件为电流源器件或者电阻。
3.根据权利要求2所述的PMOS管衬底切换电路，其特征在于：所述电流源器件为NMOS管。
4.根据权利要求1所述的PMOS管衬底切换电路，其特征在于：所述第一PMOS管和第二PMOS管用于实现衬底电压输出端的电压切换，所述第三PMOS管用于实现第一电压输入端和第二电压输入端的电位检测以及第一PMOS管栅端电位的切换。
5.根据权利要求1所述的PMOS管衬底切换电路，其特征在于：所述弱下拉器件用于实现第一PMOS管栅端电位的弱下拉。
6.根据权利要求1所述的PMOS管衬底切换电路，其特征在于：所述第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管的阈值电压为Vth，第一电压输入端的电压为VDD，第二电压输入端的电压为VPP，当VPP<VDD+Vth时，衬底电压输出端的电压为VDD；当VPP>VDD+Vth时，衬底电压输出端的电压切换为VPP。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111193506B (zh) * 2018-11-14 2021-08-31 珠海格力电器股份有限公司 一种带电压隔离的低功耗pmos管衬底切换电路
CN113489477B (zh) * 2021-07-02 2024-04-02 山东汉旗科技有限公司 新型的pmos管衬底切换电路控制方法及系统
CN114498572B (zh) * 2022-02-17 2022-10-04 甘肃省科学院传感技术研究所 一种cmos工艺兼容的接口芯片掉电保护电路及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6377112B1 (en) * 2000-12-05 2002-04-23 Semiconductor Components Industries Llc Circuit and method for PMOS device N-well bias control
CN2596670Y (zh) * 2002-12-17 2003-12-31 上海贝岭股份有限公司 一种片上两路电源自动切换电路
CN101212219A (zh) * 2006-12-30 2008-07-02 百利通电子(上海)有限公司 N阱电位切换电路
CN202475242U (zh) * 2011-12-31 2012-10-03 国民技术股份有限公司 一种电源系统及应用于电源系统中的n阱电位切换电路

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8787096B1 (en) * 2013-01-16 2014-07-22 Qualcomm Incorporated N-well switching circuit

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6377112B1 (en) * 2000-12-05 2002-04-23 Semiconductor Components Industries Llc Circuit and method for PMOS device N-well bias control
CN2596670Y (zh) * 2002-12-17 2003-12-31 上海贝岭股份有限公司 一种片上两路电源自动切换电路
CN101212219A (zh) * 2006-12-30 2008-07-02 百利通电子(上海)有限公司 N阱电位切换电路
CN202475242U (zh) * 2011-12-31 2012-10-03 国民技术股份有限公司 一种电源系统及应用于电源系统中的n阱电位切换电路

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