CN107896050A - 电源转换电路及集成电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电源转换电路及集成电路，其中电源转换电路包括第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管和第一二极管，第三NMOS管的漏极连接供电电源、栅极接收第一偏置电压，第三NMOS管的源极同时连接第一NMOS管的漏极和第二NMOS管的漏极，第一NMOS管的栅极接收第二偏置电压、衬底与源极连接并在源极输出第一电源，第二NMOS管的栅极接收第二偏置电压、源极连接第一二极管的阴极，第二NMOS管的衬底同时连接第一二极管的阳极和第一NMOS管的源极，第二NMOS管的源极输出第二电源。本发明提供多路电源输出，输出之间无需额外芯片面积隔离，也无需额外电平转换电路，节省芯片面积，可满足用户需要。

Description

电源转换电路及集成电路
技术领域
本发明涉及电源领域，特别涉及一种电源转换电路及集成电路。
背景技术
众所周知，集成电路中，通常需要电源转换电路，将有可能存在波动的较高的输入电压转换成稳定的较低的电压，用作为集成电路其他电路提供电源。
对于传统的电源转换电路，一种方案是只设计一路输出，统一为多个电路模块供电，但会造成多个电路模块之间互相干扰；另一种方案是设计成多路输出，分别为多个电路模块供电，但需要消耗较多的芯片面积，对多路输出器件进行隔离，而且各模块之间的信号传输需要额外的电平转换电路。因此，现有的电源转换电路已越来越不能满足用户的需要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中单路电源为多个电路模块供电，会造成多个电路模块之间互相干扰而另一种方案是设计成多路输出，分别为多个电路模块供电，但需要消耗较多的芯片面积，对多路输出器件进行隔离，而且各模块之间的信号传输需要额外的电平转换电路的缺陷，提供一种电源转换电路及集成电路。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
本发明提供一种电源转换电路，其特点是，包括第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管和第一二极管；
所述第三NMOS管的漏极连接供电电源，所述第三NMOS管的栅极接收第一偏置电压，所述第三NMOS管的源极同时连接所述第一NMOS管的漏极和所述第二NMOS管的漏极；
所述第一NMOS管的栅极接收第二偏置电压，所述第一NMOS管的衬底连接所述第一NMOS管的源极，所述第一NMOS管的源极输出第一电源；
所述第二NMOS管的栅极接收第二偏置电压，所述第二NMOS管的源极连接所述第一二极管的阴极，所述第二NMOS管的衬底同时连接所述第一二极管的阳极和所述第一NMOS管的源极，所述第二NMOS管的源极输出第二电源。
本方案中，所述第三NMOS管优选高压NMOS器件，所述第一NMOS管和所述第二NMOS管优选低压NMOS器件，这样所述第三NMOS管的漏极和源极之间承受高电压，从而将所述第三NMOS管的源极电位控制在略低于所述第一偏置电压，保证了所述第一NMOS管和所述第二NMOS管不被较高电压击穿；所述第一NMOS管、所述第二NMOS管用作源极跟随器，从而将源极的电位控制在略低于所述第二偏置电压，这样可以通过设置所述第二偏置电压来调节所述第一电源、所述第二电源的电压值。还有，通过所述第一二极管实现隔离和电平转换，比如当所述第一电源的负载耗电较高、所述第二电源的负载耗电较低时，由于MOS管导通阻抗将使得所述第一电源的电压低于所述第二电源，所述第一二极管没有正向导通电流，这时两路电源隔离；当所述第一电源的负载耗电较低、所述第二电源的负载耗电较高时，由于MOS管导通阻抗将使得所述第一电源的电压高于所述第二电源，这时所述第一二极管有正向导通电流，从而限制了所述第二电源的电压进一步降低，这样所述第二电源所连接的负载电路的信号电平仍符合所述第一电源所连接的负载电路的电平要求，即仅通过所述第一二极管就实现电平转换。
较佳地，所述电源转换电路还包括第四NMOS管，所述第四NMOS管的漏极连接所述供电电源，所述第四NMOS管的栅极接收第三偏置电压，所述第四NMOS管的源极输出所述第一偏置电压。
较佳地，所述电源转换电路还包括一电阻，所述电阻的一端连接所述第四NMOS管的源极、另一端接地。
较佳地，所述电源转换电路集成设计于一硅片上，所述第一二极管为所述第二NMOS管的衬底与所述第二NMOS管的源极之间寄生的二极管。
较佳地，在所述硅片上，所述第一NMOS管与所述第二NMOS管位置相邻，构成所述第一NMOS管的衬底的p型半导体与构成所述第二NMOS管的衬底的p型半导体是一相连的p型半导体区域。
较佳地，在所述硅片上，所述p型半导体区域与所述硅片上的其他p型半导体区域通过一n型半导体区域隔离，所述p型半导体区域与所述n型半导体区域构成第二二极管。
较佳地，所述第二二极管的阴极连接所述第一NMOS管的漏极。
较佳地，所述第二二极管的阴极连接所述供电电源。
较佳地，所述第一NMOS管的宽长比根据所述第一NMOS管的开启电压设定，以使所述第一电源与所述第二偏置电压的差值让所述第一NMOS管开启。
较佳地，所述第一NMOS管的宽长比与所述第二NMOS管的宽长比的比例根据所述第一电源的负载耗电与所述第二电源的负载耗电的比例设定，以使所述第一电源与所述第二电源的电压值相等。
本发明还提供一种集成电路，其特点是，包括上述任意一项所述电源转换电路，所述电源转换电路向所述集成电路的其他部分提供所述第一电源和所述第二电源。
本发明的积极进步效果在于：本发明提供了一种电源转换电路，可以提供多路电源输出，多路输出之间不需要额外的芯片面积进行隔离，各个供电模块之间的信号传输也不需要增加额外的电平转换电路，节省了芯片面积，很好地满足了用户需要。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的电源转换电路的电路图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
如图1所示，本实施例涉及的电源转换电路，包括第一NMOS管M1、第二NMOS管M2、第三NMOS管M3和第一二极管D1，其中第三NMOS管M3的漏极连接供电电源VH，第三NMOS管M3的栅极接收第一偏置电压Vb1，第三NMOS管M3的源极同时连接第一NMOS管M1的漏极和第二NMOS管M2的漏极；第一NMOS管M1的栅极接收第二偏置电压Vb2，第一NMOS管M1的衬底与其源极连接，第一NMOS管M1的源极输出第一电源VDD1；第二NMOS管M2的栅极接收第二偏置电压Vb2，第二NMOS管M2的源极连接第一二极管D1的阴极，第二NMOS管M2的衬底同时连接第一二极管D1的阳极和第一NMOS管M1的源极，第二NMOS管M2的源极输出第二电源VDD2。
在本实施中，第三NMOS管M3一般优选高压NMOS器件，第一NMOS管M1和第二NMOS管M2优选低压NMOS器件，这样第三NMOS管M3的漏极和源极之间就承受较高电压，并通过设置第一偏置电压Vb1就可将第三NMOS管M3的源极的电位控制在略低于第一偏置电压Vb1，保证了第一NMOS管M1和第二NMOS管M2不被高电压击穿；第一NMOS管M1、第二NMOS管M2均设计为源极跟随器，并将它们源极的电位控制在略低于第二偏置电压Vb2，这样通过设置第二偏置电压Vb2来可设定第一电源VDD1和第二电源VDD2的输出值。还有，由于第一二极管D1的阳极和阴极分别接在不同电位，当第一电源VDD1所连接负载(如其他电路模块，图中未标识出)耗电较高而第二电源VDD2所连接负载(图中也未标识出)耗电较低时，由于MOS管导通阻抗的存在将使得第一电源VDD1的电压值降低，这样第一电源VDD1的电压值就低于第二电源VDD2的电压值，这时第一二极管D1就没有正向导通电流，这样两路电源之间相互隔离；但当第一电源VDD1所连接负载耗电较低而第二电源VDD2所连接负载耗电较高时，由于MOS管导通阻抗的存在将使得第二电源VDD2的电压值降低，这样第一电源VDD1的电压值就高于第二电源VDD2的电压值，这时第一二极管D1就存在正向导通电流，由于这个电流的存在使得第二电源VDD2的电压值不再进一步降低，这样第二电源VDD2所连接负载中的信号传输电平仍然符合第一电源VDD1所连接负载的电平要求，即仅通过第一二极管D1而无需增加其他电平转换电路，就能实现这两路电源所连接负载的信号传输电平转换。
具体实施时，所述电源转换电路还包括第四NMOS管M4，第四NMOS管M4的漏极连接供电电源VH，第四NMOS管M4的栅极接收第三偏置电压Vb3，这样通过设置第三偏置电压Vb3就能在第四NMOS管M4的源极获得第一偏置电压Vb1。这里，第四NMOS管M4用于增强第一偏置电压Vb1的驱动能力，这样当第一电源VDD1和/或第二电源VDD2所连接负载的耗电突然增加的瞬间，由于第四NMOS管M4能维持第一偏置电压Vb1，从而避免了第一电源VDD1的电压值和/或第二电源VDD2的电压值出现剧烈下降。进一步，所述电源转换电路还包括电阻R1，电阻R1的一端连接第四NMOS管M4的源极、另一端接地，这样通过电阻R1就能为第四NMOS管M4提供合适直流偏置电流。
本实施例在具体实施时，可以将上述所述电源转换电路进行集成设计，即集成设计于一硅片上，这样第一二极管D1就为第二NMOS管M2的衬底与第二NMOS管M2的源极之间所寄生的二极管。当然，第一NMOS管M1的衬底与第一NMOS管M1的源极之间也存在寄生的二极管(由于第一NMOS管M1的衬底与其源极连接，该二极管就被短接，所以图中未标识出该二极管)。
进一步，第一NMOS管M1的宽长比可以根据第一NMOS管M1的开启电压来设定，以使第一电源VDD1与第二偏置电压Vb2的差值让第一NMOS管M1开启，比如通过将第一NMOS管M1的宽长比设计得足够大，这样就使得第一电源VDD1的电压值与第二偏置电压Vb2的差值接近第一NMOS管M1的开启电压，这样既保证了第一NMOS管M1的开启，还能提高第一电源VDD1输出精度。更进一步，第一NMOS管M1的宽长比与第二NMOS管M2的宽长比的比例根据第一电源VDD1所连接负载的耗电与VDD2所连接负载的耗电的比例来设定，从而使得第一电源VDD1的电压值与第二电源VDD2的电压值相等，这样两路电源更平衡，从而隔离各负载之间的干扰，获得更好的隔离性能。
进一步，在集成设计时，在所述硅片上，第一NMOS管M1与第二NMOS管M2相邻设置，这样就便于将构成第一NMOS管M1的衬底的p型半导体与构成第二NMOS管M2的衬底的p型半导体形成一相连的p型半导体区域。更进一步，将所述p型半导体区域与所述硅片上的其他p型半导体区域通过一n型半导体区域隔离，这样所述p型半导体区域与所述n型半导体区域就构成第二二极管D2，这时第二二极管D2的阳极就为第一NMOS管M1的衬底。然后通过将第二二极管D2的阴极连接到第一NMOS管M1的漏极或者将第二二极管D2的阴极连接到供电电源VH，无需增加硅片的面积，就可以使得所述电源转换电路与其它电路的隔离效果更好。
本实施例还提供一种集成电路，该集成电路包括上述所述电源转换电路，这样所述电源转换电路就能向所述集成电路的其他部分提供第一电源VDD1和第二电源VDD2。
本实施例中的所述电源转换电路，虽然只给出了第一电源VDD1、第二电源VDD2这两路电源输出，但本领域的技术人员应当理解，在将所述电源转换电路作为其他电路模块的供电电路时，可以根据实际电路模块对电源的需求，通过采用如上述所给出的第一电源VDD1、第二电源VDD2这样设计思路，来将所述电源转换电路进行扩展设计，就能形成更多路数的电源，从而使得所述电源转换电路满足设计要求。
本实施例的所述电源转换电路可以提供多路电源输出，多路输出之间不需要额外的芯片面积隔离，各个供电模块之间的信号传输不需要增加额外的电平转换电路，可以很好地满足用户需要。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种电源转换电路，其特征在于，包括第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管和第一二极管；
所述第三NMOS管的漏极连接供电电源，所述第三NMOS管的栅极接收第一偏置电压，所述第三NMOS管的源极同时连接所述第一NMOS管的漏极和所述第二NMOS管的漏极；
所述第一NMOS管的栅极接收第二偏置电压，所述第一NMOS管的衬底连接所述第一NMOS管的源极，所述第一NMOS管的源极输出第一电源；
所述第二NMOS管的栅极接收第二偏置电压，所述第二NMOS管的源极连接所述第一二极管的阴极，所述第二NMOS管的衬底同时连接所述第一二极管的阳极和所述第一NMOS管的源极，所述第二NMOS管的源极输出第二电源。
2.如权利要求1所述的电源转换电路，其特征在于，所述电源转换电路还包括第四NMOS管，所述第四NMOS管的漏极连接所述供电电源，所述第四NMOS管的栅极接收第三偏置电压，所述第四NMOS管的源极输出所述第一偏置电压。
3.如权利要求2所述的电源转换电路，其特征在于，所述电源转换电路还包括一电阻，所述电阻的一端连接所述第四NMOS管的源极、另一端接地。
4.如权利要求1所述的电源转换电路，其特征在于，所述电源转换电路集成设计于一硅片上，所述第一二极管为所述第二NMOS管的衬底与所述第二NMOS管的源极之间寄生的二极管。
5.如权利要求4所述的电源转换电路，其特征在于，在所述硅片上，所述第一NMOS管与所述第二NMOS管位置相邻，构成所述第一NMOS管的衬底的p型半导体与构成所述第二NMOS管的衬底的p型半导体是一相连的p型半导体区域。
6.如权利要求5所述的电源转换电路，其特征在于，在所述硅片上，所述p型半导体区域与所述硅片上的其他p型半导体区域通过一n型半导体区域隔离，所述p型半导体区域与所述n型半导体区域构成第二二极管。
7.如权利要求6所述的电源转换电路，其特征在于，所述第二二极管的阴极连接所述第一NMOS管的漏极。
8.如权利要求6所述的电源转换电路，其特征在于，所述第二二极管的阴极连接所述供电电源。
9.如权利要求4所述的电源转换电路，其特征在于，所述第一NMOS管的宽长比根据所述第一NMOS管的开启电压设定，以使所述第一电源与所述第二偏置电压的差值让所述第一NMOS管开启。
10.如权利要求4所述的电源转换电路，其特征在于，所述第一NMOS管的宽长比与所述第二NMOS管的宽长比的比例根据所述第一电源的负载耗电与所述第二电源的负载耗电的比例设定，以使所述第一电源与所述第二电源的电压值相等。
11.一种集成电路，其特征在于，包括如权利要求1-10中任意一项所述的电源转换电路，所述电源转换电路向所述集成电路的其他部分提供所述第一电源和所述第二电源。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6949972B1 (en) * 2004-04-02 2005-09-27 National Semiconductor Corporation Apparatus and method for current sink circuit
CN202586753U (zh) * 2012-05-30 2012-12-05 西安航天民芯科技有限公司 一种用于宽范围电源输入的内部供电电路
CN102915063A (zh) * 2011-08-04 2013-02-06 Nxp股份有限公司 具有电荷泵的电压调节器
CN103457440A (zh) * 2012-05-30 2013-12-18 快捷半导体(苏州)有限公司 电压箝位电路及对输出电压进行箝位的方法
CN105656294A (zh) * 2016-03-26 2016-06-08 泰州亚芯微电子科技有限公司 中高压集成电路中的降压电路

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6949972B1 (en) * 2004-04-02 2005-09-27 National Semiconductor Corporation Apparatus and method for current sink circuit
CN102915063A (zh) * 2011-08-04 2013-02-06 Nxp股份有限公司 具有电荷泵的电压调节器
CN202586753U (zh) * 2012-05-30 2012-12-05 西安航天民芯科技有限公司 一种用于宽范围电源输入的内部供电电路
CN103457440A (zh) * 2012-05-30 2013-12-18 快捷半导体(苏州)有限公司 电压箝位电路及对输出电压进行箝位的方法
CN105656294A (zh) * 2016-03-26 2016-06-08 泰州亚芯微电子科技有限公司 中高压集成电路中的降压电路

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