CN108847840A - 一种高低电压转换电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种高低电压转换电路，包括双极性结型晶体管；双极性结型晶体管的基极用于与低电压信号的信号端连接，双极性结型晶体管的集电极用于与高电压信号的信号端连接，双极性结型晶体管的发射极用于与低电压信号的接地端和高电压信号的接地端共地。本申请所提供的高低电压转换电路，利用双极性结型晶体管在饱和区与截止区的工作状态实现数字信号高低电平的传递，并利用基极‑发射极电压与集电极‑发射极电压实现高、低电压信号的转换，不仅结构简单易实现，而且成本低廉，尺寸较小，因此具有较强的适用性。

Description

一种高低电压转换电路

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，特别涉及一种高低电压转换电路。

背景技术

随着电力电子技术的不断发展与进步，越来越多的电子芯片(晶片)被设计出来并被广泛应用。

由于不同的电子芯片很可能采用了不同的电压设计技术，因此，在一个产品的电路设计中，经常会需要对采用不同电压标准的电子芯片进行电压转换，以便避免低电压芯片的管脚受损甚至烧毁整个芯片。尤其是当前，一些新型的电子芯片都采用了低电压设计，当需要这些芯片与一些经典芯片进行配合工作时，电压转换就是十分重要且必须的了。

但是，现有技术中的高低电压转换电路一般都采用的是专用的电压转换芯片，这类芯片虽然可以有效实现电压转换的目的，但是其本身价格昂贵且尺寸较大，因此对于许多应用场合来说适用性较差。

可见，采用何种成本低、尺寸小、适用性强的电压转换电路，已经成为本领域技术人员所亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种成本低、尺寸小、适用性强的电压转换电路。

为解决上述技术问题，本申请提供一种高低电压转换电路，包括双极性结型晶体管；所述双极性结型晶体管的基极用于与低电压信号的信号端连接，所述双极性结型晶体管的集电极用于与高电压信号的信号端连接，所述双极性结型晶体管的发射极用于与所述低电压信号的接地端和所述高电压信号的接地端共地。

可选地，所述双极性结型晶体管为NPN型双极性结型晶体管。

可选地，所述双极性结型晶体管为多个，以便用于实现多对所述低电压信号与所述高电压信号的高低电压转换。

可选地，多个所述双极性结型晶体管的发射极并联。

可选地，多个所述双极性结型晶体管进行了集成封装。

可选地，所述低电压信号的信号端为第一电子芯片的I/O端口，所述高电压信号的信号端为第二电子芯片的I/O端口，所述第一电子芯片的电源电压低于所述第二电子芯片的电源电压。

本申请所提供的高低电压转换电路包括双极性结型晶体管；所述双极性结型晶体管的基极用于与低电压信号的信号端连接，所述双极性结型晶体管的集电极用于与高电压信号的信号端连接，所述双极性结型晶体管的发射极用于与所述低电压信号的接地端和所述高电压信号的接地端共地。

可见，相比于现有技术，本申请所提供的高低电压转换电路，利用双极性结型晶体管在饱和区与截止区的工作状态实现数字信号高低电平的传递，并利用基极-发射极电压与集电极-发射极电压实现高、低电压信号的转换，不仅结构简单易实现，而且成本低廉，尺寸较小，因此具有较强的适用性。

附图说明

为了更清楚地说明现有技术和本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和本申请实施例描述中需要使用的附图作简要的介绍。当然，下面有关本申请实施例的附图描述的仅仅是本申请中的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图，所获得的其他附图也属于本申请的保护范围。

图1为本申请所提供的一种高低电压转换电路的电路示意图。

具体实施方式

本申请的核心在于提供一种成本低、尺寸小、适用性强的电压转换电路。

为了对本申请实施例中的技术方案进行更加清楚、完整地描述，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行介绍。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1为本申请所提供的一种高低电压转换电路的电路示意图；包括双极性结型晶体管；双极性结型晶体管的基极用于与低电压信号的信号端连接，双极性结型晶体管的集电极用于与高电压信号的信号端连接，双极性结型晶体管的发射极用于与低电压信号的接地端和高电压信号的接地端共地。

如前所述，在现代电路设计中经常需要进行高、低电压的转换，以避免采用不同电压标准的电子芯片因电压不匹配而出现芯片烧毁等问题。容易理解的是，这里所说的高电压和低电压是模拟电路中的相对概念，例如，有些电子芯片可能采用5V的电压标准，那么它便将5V的模拟电压信号作为数字信号中的高电平；而有些其他电子芯片则可能采用3.3V的电压标准，并将3.3V的模拟电压信号作为数字信号中的高电平；那么相对而言，这里的5V就是所说的高电压信号，而3.3V就是所说的低电压信号。

为了解决采用不同电压标准的电子芯片间的电压匹配问题，本申请所提供的高低电压转换电路无需像现有技术那样使用专用的电压转换芯片，而是利用常见易得的双极性结型晶体管来实现的。具体地，所说的双极性结型晶体管可为NPN型双极性结型晶体管。

双极性晶体管全称双极性结型晶体管(bipolar junction transistor，BJT)，俗称三极管，是一种具有三个终端的电子器件，由三部分掺杂程度不同的半导体制成。双极性结型晶体管中的电荷流动主要是由于载流子在PN结处的扩散作用和漂移运动。它能够放大信号，并且具有较好的功率控制、高速工作以及耐久能力，所以常被用来构成放大器电路，或驱动扬声器、电动机等设备，并被广泛地应用于航空航天工程、医疗器械和机器人等应用产品中。

一个双极性结型晶体管由三个不同的掺杂半导体区域组成，它们分别是发射极区域、基极区域和集电极区域。这些区域在NPN型晶体管中分别是N型、P型和N型半导体，每一个半导体区域都有一个引脚端接出，通常用字母E、B和C来分别表示发射极(Emitter)、基极(Base)和集电极(Collector)。

当双极性结型晶体管的发射结正向偏置、且集电结反向偏置时，即集电极-发射极电压大于基极-发射极电压时，双极性结型晶体管工作在正向放大区。大多数双极性结型晶体管的设计目标正是为了在正向放大区得到最大的共射极电流增益bf。双极性结型晶体管工作在这一区域时，集电极-发射极电流与基极电流近似成线性关系。由于电流增益的缘故，当基极电流发生微小的扰动时，集电极-发射极电流将产生较为显著变化。

当双极性结型晶体管中两个PN结均处于正向偏置时，它将处于饱和区，这时，双极性结型晶体管发射极到集电极的电流达到最大值，即使增加基极电流，输出的电流也不会再增加。因此，饱和区可以在数字逻辑电路中用来表示高电平。

而如果双极性结型晶体管的两个PN结的偏置情况与饱和区恰好相反，那么双极性结型晶体管将处于截止区。在这种工作模式下，输出电流非常小，在数字逻辑中可以用来表示低电平。

因此，如上所述，利用双极性结型晶体管在饱和区与截止区的工作状态可以在数字电路中传递信号，包括高电平和低电平。而针对于不同电压标准下的高电平，可利用双极性结型晶体管的基极-发射极电压与集电极-发射极电压来实现转换，即，将双极性结型晶体管的基极-发射极电压作为输入/输出的低电压信号，将双极性结型晶体管的集电极-发射极电压作为输出/输入的高电压信号。

可见，本申请所提供的高低电压转换电路，利用双极性结型晶体管在饱和区与截止区的工作状态实现数字信号高低电平的传递，并利用基极-发射极电压与集电极-发射极电压实现高、低电压信号的转换，不仅结构简单易实现，而且成本低廉，尺寸较小，因此具有较强的适用性。

本申请所提供的高低电压转换电路，在上述实施例的基础上：

作为一种优选实施例，双极性结型晶体管为多个，以便用于实现多对低电压信号与高电压信号的高低电压转换。

具体地，为了方便进行多次的高低电压转换，本申请所提供的高低电压转换电路可设置多个双极性结型晶体管，而每个双极性结型晶体管都分别可以用于一对低电压信号到高电压信号的转换。

作为一种优选实施例，多个双极性结型晶体管的发射极并联。

具体地，由于在同一电路系统中，各芯片都需要共地，因此，可将分别与各对高、低电压信号接地端相连的各个双极性结型晶体管的发射极并联，以便统一接地。

作为一种优选实施例，多个双极性结型晶体管进行了集成封装。

具体地，当采用了多个双极性结型晶体管时，出于电路界面美观性和有序性的考虑，可将它们进行集成封装。

作为一种优选实施例，低电压信号的信号端为第一电子芯片的I/O端口，高电压信号的信号端为第二电子芯片的I/O端口，第一电子芯片的电源电压低于第二电子芯片的电源电压。

具体地，在实际应用中，经常是不同电子芯片间需要进行高低电压转换。因此，当第一电子芯片的电源电压低于第二电子芯片的电源电压时，第一电子芯片的I/O端口所输出的就是所说的低电压信号，而第二电子芯片的I/O端口所输出的就是所说的高电压信号。

本申请中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见部分说明即可。

还需说明的是，在本申请文件中，诸如“第一”和“第二”之类的关系术语，仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。此外，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种高低电压转换电路，其特征在于，包括双极性结型晶体管；所述双极性结型晶体管的基极用于与低电压信号的信号端连接，所述双极性结型晶体管的集电极用于与高电压信号的信号端连接，所述双极性结型晶体管的发射极用于与所述低电压信号的接地端和所述高电压信号的接地端共地。

2.根据权利要求1所述的高低电压转换电路，其特征在于，所述双极性结型晶体管为NPN型双极性结型晶体管。

3.根据权利要求1所述的高低电压转换电路，其特征在于，所述双极性结型晶体管为多个，以便用于实现多对所述低电压信号与所述高电压信号的高低电压转换。

4.根据权利要求3所述的高低电压转换电路，其特征在于，多个所述双极性结型晶体管的发射极并联。

5.根据权利要求4所述的高低电压转换电路，其特征在于，多个所述双极性结型晶体管进行了集成封装。

6.根据权利要求1至5任一项所述的高低电压转换电路，其特征在于，所述低电压信号的信号端为第一电子芯片的I/O端口，所述高电压信号的信号端为第二电子芯片的I/O端口，所述第一电子芯片的电源电压低于所述第二电子芯片的电源电压。