CN109713900A - 一种电位转换电路及系统低速背板模块 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种电位转换电路，其中，第一P‑MOS管第一端和第二P‑MOS管第一端连接第一电压源，第一P‑MOS管第二端和控制端、第二P‑MOS管控制端、中断P‑MOS管第一端连接，中断P‑MOS管第二端和控制端分别连接第一N‑MOS管第一端和电位转换电路输出端，第一N‑MOS管控制端与电位转换电路输入端连接，第二N‑MOS管控制端与第一反相器输出端连接，第二N‑MOS管第一端与电位转换电路输出端、第二P‑MOS管第二端连接。当输出高电位时，中断P‑MOS管被关断，从而电位转换电路的输入端转换为低电位之前，第一P‑MOS管和第一N‑MOS管之间电流通路中断，有效降低了电位转换电路上的功率消耗。
Description
技术领域
本发明涉及硬件电路设计领域，特别涉及一种电位转换电路及系统低速背板模块。
背景技术
近年来，可携带电子产品受到人们青睐，其种类不断地推陈出新，功能日益丰富，出现了包括手机、笔记本、数码相机等多种电子产品。这些电子产品一直具有小体量、高效率的设计趋势，但截止到目前，如何在可携带电子产品的有限电量下进行大功耗的高速运算，始终是产品设计面临的设计难点。
在电子产品的硬件设计中，电位转换电路常用于电压需求不同的两个组件之间，如图1所示，以达到降压或升压的目的，让某些允许在低电压环境工作的组件由较低的工作电压供电，以节省功率消耗。但是电位转换电路本身存在多个晶体管，晶体管内部电容的充放电会产生动态功率消耗，约占总功率消耗的80％。因此，如何提供一种降低动态功率消耗的方案是目前本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电位转换电路及系统低速背板模块，以降低功率消耗。其具体方案如下：
一种电位转换电路，包括第一反相器、第一P-MOS管、第二P-MOS管、第一N-MOS管、第二N-MOS管和中断P-MOS管，其中：
所述第一P-MOS管的第一端和第二P-MOS管的第一端均连接于第一电压源，所述第一P-MOS管的第二端和控制端、所述第二P-MOS管的控制端、所述中断P-MOS管的第一端均连接于同一点，所述中断P-MOS管的第二端和控制端分别连接所述第一N-MOS管的第一端和所述电位转换电路的输出端，所述第一N-MOS管的控制端与所述电位转换电路的输入端、所述第一反相器的输入端均连接，所述第二N-MOS管的控制端与所述第一反相器的输出端连接，所述第二N-MOS管的第一端分别与所述电位转换电路的输出端、所述第二P-MOS管的第二端均连接，所述第一N-MOS管的第二端和所述第二N-MOS管的第二端均接地。
优选的，当所述电位转换电路的输出端为高电位，所述中断P-MOS管处于关断状态。
优选的，所述第一反相器具体包括第一反相P-MOS管和第一反相N-MOS管，其中：
所述第一反相N-MOS管的控制端和所述第一反相P-MOS管的控制端连接并作为所述第一反相器的输入端；
所述第一反相P-MOS管的第一端连接第二电压源；
所述第一反相P-MOS管的第二端和所述第一反相N-MOS管的第一端连接并作为所述第一反相器的输出端；
所述第一反相N-MOS管的第二端连接所述第三电压源；
所述第三电压源的电位低于所述第二电压源。
优选的，所述第二N-MOS管的第一端依次通过第二反相器和第三反相器与所述电位转换电路的输出端连接。
优选的，所述电位转换电路的输入端限制电压为3.3V电压。
优选的，所述电位转换电路的输出端限制电压为1.8V电压。
相应的，本发明还公开了一种系统低速背板模块，包括如上文任一项所述电位转换电路。
本发明公开了一种电位转换电路，包括第一反相器、第一P-MOS管、第二P-MOS管、第一N-MOS管、第二N-MOS管和中断P-MOS管：其中，所述第一P-MOS管的第一端和第二P-MOS管的第一端均连接于第一电压源，所述第一P-MOS管的第二端和控制端、所述第二P-MOS管的控制端、所述中断P-MOS管的第一端均连接于同一点，所述中断P-MOS管的第二端和控制端分别连接所述第一N-MOS管的第一端和所述电位转换电路的输出端，所述第一N-MOS管的控制端与所述电位转换电路的输入端、所述第一反相器的输入端均连接，所述第二N-MOS管的控制端与所述第一反相器的输出端连接，所述第二N-MOS管的第一端分别与所述电位转换电路的输出端、所述第二P-MOS管的第二端均连接，所述第一N-MOS管的第二端和所述第二N-MOS管的第二端均接地。本发明中在输出端为高电位时，中断P-MOS管被关断，从而电位转换电路的输入端转换为低电位之前，第一P-MOS管和第一N-MOS管之间电流通路中断，电流无法流过，避免漏电流产生，有效降低了电位转换电路上的功率消耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
图1为现有技术中一种常用的电位转换电路；
图2为本发明实施例中一种电位转换电路的结构分布图；
图3为本发明实施例中一种第一反相器的结构分布图；
图4为本发明实施例中另一种电位转换电路的结构分布图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
近年来，可携带电子产品受到人们青睐，其种类不断地推陈出新，功能日益丰富，出现了包括手机、笔记本、数码相机等多种电子产品。这些电子产品一直具有小体量、高效率的设计趋势，但截止到目前，如何在可携带电子产品的有限电量下进行大功耗的高速运算，始终是产品设计面临的设计难点。
本申请在输出端为高电位时，中断P-MOS管被关断，从而电位转换电路的输入端转换为低电位之前，第一P-MOS管和第一N-MOS管之间电流通路中断，电流无法流过，避免漏电流产生，有效降低了电位转换电路上的功率消耗。
本发明实施例公开了一种电位转换电路，参见图2所示，包括第一反相器INV1、第一P-MOS管MP1、第二P-MOS管MP2、第一N-MOS管MN1、第二N-MOS管MN2和中断P-MOS管MP3：
其中，所述第一P-MOS管MP1的第一端和第二P-MOS管MP2的第一端均连接于第一电压源V1，所述第一P-MOS管MP1的第二端和控制端、所述第二P-MOS管MP2的控制端、所述中断P-MOS管MP3的第一端均连接于同一点，所述中断P-MOS管MP3的第二端和控制端分别连接所述第一N-MOS管MN1的第一端和所述电位转换电路的输出端OUT，所述第一N-MOS管MN1的控制端与所述电位转换电路的输入端IN、所述第一反相器INV1的输入端均连接，所述第二N-MOS管MN2的控制端与所述第一反相器INV1的输出端连接，所述第二N-MOS管MN2的第一端分别与所述电位转换电路的输出端OUT、所述第二P-MOS管MP2的第二端均连接，所述第一N-MOS管MN1的第二端和所述第二N-MOS管MN2的第二端均接地。
可以理解的是，当电位转换电路的输入端IN为高电位，第一N-MOS管MN1的控制端输入为1，第二N-MOS管MN2的控制端输入为0，则第一N-MOS管MN1为导通状态，第二N-MOS管MN2为关断状态；设定中断P-MOS管MP3的初始状态为导通，因为第一N-MOS管MN1为导通，所以第一P-MOS管MP1和第一N-MOS管MN1中有电流流过，依据电流镜特性，第二P-MOS管MP2有电流流向第二N-MOS管MN2，从而电位转换电路的输出端OUT输出为高电位。
类似的，当电位转换电路的输入端IN为低电位，第一N-MOS管MN1的控制端输入为0，第二N-MOS管MN2的控制端输入为1，则第一N-MOS管MN1为关断状态，第二N-MOS管MN2为导通状态；而因为上一状态时电位转换电路的输出端OUT输出高电位，中断P-MOS管MP3处于关断状态，因为第一N-MOS管MN1为关断，所以第一P-MOS管MP1和第一N-MOS管MN1中没有电流流过，依据电流镜特性，第二P-MOS管MP2也没有电流流向第二N-MOS管MN2，从而电位转换电路的输出端OUT输出为低电位。
当电位转换电路的输出端OUT输出高电位，中断P-MOS管MP3被关断，使得在电位转换电路的输入端IN转态成为低电位之前，第一P-MOS管MP1和第一N-MOS管MN1之间的电流通路中断，达到了节省功率消耗的功能。
可以理解的是，本实施例中电位转换电路，在信息传送速度上也有些微的提升。
本发明公开了一种电位转换电路，包括第一反相器、第一P-MOS管、第二P-MOS管、第一N-MOS管、第二N-MOS管和中断P-MOS管：其中，所述第一P-MOS管的第一端和第二P-MOS管的第一端均连接于第一电压源，所述第一P-MOS管的第二端和控制端、所述第二P-MOS管的控制端、所述中断P-MOS管的第一端均连接于同一点，所述中断P-MOS管的第二端和控制端分别连接所述第一N-MOS管的第一端和所述电位转换电路的输出端，所述第一N-MOS管的控制端与所述电位转换电路的输入端、所述第一反相器的输入端均连接，所述第二N-MOS管的控制端与所述第一反相器的输出端连接，所述第二N-MOS管的第一端分别与所述电位转换电路的输出端、所述第二P-MOS管的第二端均连接，所述第一N-MOS管的第二端和所述第二N-MOS管的第二端均接地。本发明中在输出端为高电位时，中断P-MOS管被关断，从而电位转换电路的输入端转换为低电位之前，第一P-MOS管和第一N-MOS管之间电流通路中断，电流无法流过，避免漏电流产生，有效降低了电位转换电路上的功率消耗。
本发明实施例公开了一种具体的电位转换电路，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的，参见图3所示：
所述第一反相器INT1具体包括第一反相P-MOS管MP11和第一反相N-MOS管MN11，其中：
所述第一反相N-MOS管MN11的控制端和所述第一反相P-MOS管MP11的控制端连接并作为所述第一反相器INT1的输入端；
所述第一反相P-MOS管MP11的第一端连接第二电压源V2；
所述第一反相P-MOS管MP11的第二端和所述第一反相N-MOS管MN11的第一端连接并作为所述第一反相器INT1的输出端；
所述第一反相N-MOS管MN11的第二端连接所述第三电压源V3；
所述第三电压源V3的电位低于所述第二电压源V2。
图3为一种具体的CMOS反相器，当第一反相器INT1的输入端为低电位，第一反相P-MOS管MP11处于导通状态，第一反相N-MOS管MN11处于关断状态，第一反相器INT1的输出端实际上接第二电压源V2为高电位；当第一反相器INT1的输入端为高电位，第一反相P-MOS管MP11处于关断状态，第一反相N-MOS管MN11处于导通状态，第一反相器INT1的输出端实际上接第三电压源V3为低电位。
进一步的，通常第三电压源V3可以被替换为接地引脚，也即第一反相N-MOS管MN11的第二端直接接地。
本发明实施例公开了一种具体的电位转换电路，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的，参见图4所示：
所述第二N-MOS管的第一端依次通过第二反相器INV2和第三反相器INV3与所述电位转换电路的输出端连接。
其中，第二反相器INV2和第三反相器INV3的结构，可以参照图3中第一反相器INV1的设计。
更具体的，所述电位转换电路的输入端IN限制电压为3.3V电压。
更具体的，所述电位转换电路的输出端OUT限制电压为1.8V电压。
可以理解的是，尽管部分处理器已经将其最大I/O电压限制为1.8V，但是许多外接装置却依然使用传统3.3V的操作电压，所以两者之间必须应用电位转换电路作为连接转换接口来传输数据，同时降低功率消耗。
可以理解的是，本实施例分别限制了电位转换电路的输入电压和输出电压，当然电压限制值还可以设置为其他数值，这里不作限制。
相应的，本发明实施例还公开了一种系统低速背板模块，包括如上文任一项所述电位转换电路。
其中，具体有关所述电位转换电路的内容参照上文实施例的相关描述，此处不再赘述。
其中，本实施例具有与上文实施例中所述电位转换电路相同的有益效果，此处不再赘述。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等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操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、方法、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、方法、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、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种电位转换电路及系统低速背板模块进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明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发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种电位转换电路，其特征在于，包括第一反相器、第一P-MOS管、第二P-MOS管、第一N-MOS管、第二N-MOS管和中断P-MOS管，其中：
所述第一P-MOS管的第一端和第二P-MOS管的第一端均连接于第一电压源，所述第一P-MOS管的第二端和控制端、所述第二P-MOS管的控制端、所述中断P-MOS管的第一端均连接于同一点，所述中断P-MOS管的第二端和控制端分别连接所述第一N-MOS管的第一端和所述电位转换电路的输出端，所述第一N-MOS管的控制端与所述电位转换电路的输入端、所述第一反相器的输入端均连接，所述第二N-MOS管的控制端与所述第一反相器的输出端连接，所述第二N-MOS管的第一端分别与所述电位转换电路的输出端、所述第二P-MOS管的第二端均连接，所述第一N-MOS管的第二端和所述第二N-MOS管的第二端均接地。
2.根据权利要求1所述电位转换电路，其特征在于，
当所述电位转换电路的输出端为高电位，所述中断P-MOS管处于关断状态。
3.根据权利要求2所述电位转换电路，其特征在于，所述第一反相器具体包括第一反相P-MOS管和第一反相N-MOS管，其中：
所述第一反相N-MOS管的控制端和所述第一反相P-MOS管的控制端连接并作为所述第一反相器的输入端；
所述第一反相P-MOS管的第一端连接第二电压源；
所述第一反相P-MOS管的第二端和所述第一反相N-MOS管的第一端连接并作为所述第一反相器的输出端；
所述第一反相N-MOS管的第二端连接所述第三电压源；
所述第三电压源的电位低于所述第二电压源。
4.根据权利要求1至3任一项所述电位转换电路，其特征在于，
所述第二N-MOS管的第一端依次通过第二反相器和第三反相器与所述电位转换电路的输出端连接。
5.根据权利要求4所述电位转换电路，其特征在于，所述电位转换电路的输入端限制电压为3.3V电压。
6.根据权利要求5所述电位转换电路，其特征在于，所述电位转换电路的输出端限制电压为1.8V电压。
7.一种系统低速背板模块，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述电位转换电路。
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