CN113949268B - 一种高压电源域地可浮动的低压转高压电平位移电路 - Google Patents

一种高压电源域地可浮动的低压转高压电平位移电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高压电源域地可浮动的低压转高压电平位移电路，属于电源管理技术领域。本发明包括高边低压控制电路、高压转换电路、驱动逻辑电路以及驱动管；所述低压控制电路用于将高边低压控制信号进行逻辑预处理，控制高压转换电路工作；所述高压转换电路用于将低压电源域域控制输入信号转换为高压电源域输出控制信号；所述驱动逻辑电路用于控制高边与低边驱动管的导通与关断状态；所述驱动管用于给后端电路提供负载电流。本发明实现了低压电源域转高压电源域的电平位移功能，且高压电源域地可浮动，解决了传统电平位移电路低压电源域与高压电源域只能共地而带来的应用上的局限性。

Description

一种高压电源域地可浮动的低压转高压电平位移电路
技术领域
本发明涉及一种高压电源域地可浮动的低压转高压电平位移电路，属于电源管理技术领域。
背景技术
作为电子设备的核心部件，电源犹如电子设备的心脏，是一切电子设备正常工作时所需的能量来源，其性能的优劣直接决定电子设备整体的安全与可靠性。作为电源系统中的其中一大类的开关电源，尤其是同步降压型DCDC，随着制造工艺的进步，人们开始不断的追求同步降压型DCDC芯片小型化、高集成度化、高转换效率、以及更大的输出功率以降低生产成本。
因传统的电平位移电路基本是低压控制输入信号与高压控制输出信号共地，高压输出信号的地不可浮动，因此其在应用上存在很大的局限，使得在相同尺寸下N型MOS管比P型MOS具有更强的驱动能力、更小的导通阻抗等优点无法完全发挥出来，故传统的同步降压型DCDC芯片高边多采用P型MOS管作为驱动管。
因此，需要设计一种新的电平位移电路，能够将低压电源域的低压控制信号转化为高压电源域的控制信号，且其高压电源域的地可浮动，使其可自由的控制N型MOS管，将传统的同步降压型DCDC芯片高边P型MOS驱动管替换为N型MOS驱动管，以缩小芯片面积降低成本显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高压电源域地可浮动的低压转高压电平位移电路，其高压电源域的地可浮动，以解决传统的电平位移电路低压控制输入信号与高压控制输出信号共地，高压输出信号的地不可浮动，导致N型驱动管在同步降压型DCDC芯片中使用受限问题。
本发明的有益效果是：
与传统的电平位移电路（如附图图1所示）相比，本发明提供的高压电源域地可浮动的低压转高压电平位移电路，其高压电源域的地可浮动，克服了传统电平位移电路低压电源域与高压电源域共地带来的应用上的局限性，本发明用于同步降压DCDC中，使其可自由的控制N型MOS管，将传统的同步降压型DCDC芯片高边P型MOS驱动管替换为N型MOS驱动管，在缩小芯片面积、提高驱动能力、减小芯片整体功耗以及降低生产成本等方面有显著的优点。
附图说明
图1是传统的电平位移电路的结构示意图。
图2是本发明提供的高压电源域地可浮动的低压转高压电平位移电路的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种高压电源域地可浮动的低压转高压电平位移电路作进一步详细说明。通过下面说明和权利要求书，使得本发明的优点和特征将更加明显易懂。
实施例一
传统的电平位移电路的结构如图1所示。
本发明提供了一种高压电源域地可浮动的低压转高压电平位移电路电路，用于同步降压DCDC中，所述高压电源域地可浮动的低压转高压电平位移电路的结构如图2所示，包含高边低压控制电路、高压转换电路、驱动逻辑电路以及驱动管。高边低压控制电路，用于将高边低压控制信号进行逻辑处理，控制高压转换电路工作；高压转换电路，用于将低压电源域（VIN~VSS）控制输入信号转换为高压电源域（VBOOT~SW）输出控制信号，其中，SW为高压电源域的浮动地；驱动逻辑电路，用于控制高边与低边驱动管的开与关状态；驱动管，用于给后端电路提供负载电流。
具体的，请继续参阅图2。
所述高边低压控制电路包括高边低压控制主输入信号HS_LV_Ctr_Logic_Input，同时接入第一反相器INV1、第二反相器INV2、第一低压NMOS管LV_N1、第二低压NMOS管LV_N2以及第一低压尾电流源I1；所述第一反相器INV1的输入端接HS_LV_Ctr_Logic_Input信号，其输出端与第二反相器INV2的输入端连接；所述第二反相器INV2的输入端与第一反相器INV1的输出端连接，其输出端与第二低压NMOS管LV_N2栅极连接；所述第一低压NMOS管LV_N1的栅极与第二反相器INV2的输入端连接，其源极与第一低压尾电流源I1正端连接，其漏极与第一NLDMOS管NLD1的源极连接；所述第二低压NMOS管LV_N2的栅极与第二反相器INV2的输出端连接，其源极与第一低压尾电流源I1正端连接，其漏极与第二NLDMOS管NLD2的源极连接；所述第一低压尾电流源I1的正端与第二低压NMOS管的源段连接，其负端与低压电源域的地VSS连接。
具体的，所述高压转换电路包括第一NLDMOS管NLD1、第二NLDMOS管NLD2、第一普通高压PMOS管HV_P1、第二普通高压PMOS管HV_P2、第三普通高压PMOS管HV_P3、第四普通高压PMOS管HV_P4、第五普通高压PMOS管HV_P5、第六普通高压PMOS管HV_P6、第一普通高压NMOS管HV_N1、第二普通高压NMOS管HV_N2以及第一施密特触发器SMIT1；所述第一NLDMOS管NLD1栅极与低压电源域的VIN连接，其源极与第一低压NMOS管LV_N1的漏极连接，其漏极与第一普通高压PMOS管HV_P1的漏极连接；所述第二NLDMOS管NLD2的栅极与第一NLDMOS管NLD1栅极连接，其源极与第二低压NMOS管LV_N2的漏极连接，其漏极与第二普通高压PMOS管HV_P2的源极连接；所述第一普通高压PMOS管HV_P1的栅极与第二NLDMOS管NLD2的漏极连接，其源极与高压电源域的VBOOT连接，其漏极与第一NLDMOS管NLD1的漏极连接；所述第二普通高压PMOS管HV_P2的栅极与第一NLDMOS管NLD1的漏极连接，其源极与高压电源域的VBOOT连接，其漏极与第二NLDMOS管NLD2的漏极连接；所述第三普通高压PMOS管HV_P3的栅极与第一NLDMOS管NLD1的漏极连接，其源极与高压电源域的VBOOT连接，其漏极与第一NLDMOS管NLD1的漏极连接；所述第四普通高压PMOS管HV_P4的栅极与第三普通高压PMOS管HV_P3的栅极连接，其源极与高压电源域的VBOOT连接，其漏极与第一普通高压NMOS管HV_N1的漏极连接；所述第一普通高压 NMOS管HV_N1的栅极与第四普通高压PMOS管HV_P3的漏极连接，其源极与高压电源域的浮动地SW连接，其漏极与第四普通高压PMOS管HV_P4的漏极连接；所述第二普通高压 NMOS管HV_N2的栅极与第一普通高压NMOS管HV_N1的栅极连接，其源极与高压电源域的浮动地SW连接，其漏极与第六普通高压PMOS管HV_P6的漏极连接；所述第五普通高压PMOS管HV_P5的栅极与第二NLDMOS管NLD2的漏极连接，其源极与高压电源域的VBOOT连接，其漏极与第二NLDMOS管NLD2的漏极连接；所述第六普通高压PMOS管HV_P6的栅极与第五普通高压PMOS管HV_P5的栅极连接，其源极与高压电源域的VBOOT连接，其漏极与第二普通高压NMOS管HV_N2的源极漏极连接；所述第一施密特触发器SMIT1的输入端与第六普通高压PMOS管HV_P6漏极连接，其输出端与高边驱动逻辑电路HS_Driver_Logic的第一输入端IN1连接。
所述驱动逻辑电路包括高边驱动逻辑电路HS_Driver_Logic与低边驱动逻辑电路LS_Driver_Logic; 所述高边驱动逻辑电路HS_Driver_Logic的第一输入端IN1与第一施密特触发器SMIT1的输出端连接，其第二输入端IN2与低边驱动逻辑电路LS_Driver_Logic的第二输出端OUT2连接，其第一输出端OUT1与高边驱动NLDMOS管HS_NLD的栅极连接，其第二输出端OUT2与低边驱动逻辑电路LS_Driver_Logic的第二输入端IN2连接；所述低边驱动逻辑电路LS_Driver_Logic的第一输入端IN1与低边低压控制信号LS_LV_Ctr_Logic_Input连接，其第二输入端IN2与高边驱动逻辑电路HS_Driver_Logic第二输出端OUT2连接，其第一输出端OUT1 与低边驱动NLDMOS管LS_NLD的栅极连接，其第二输出端OUT2与高边驱动逻辑电路HS_Driver_Logic第二输入端IN2连接。
所述驱动管包括高边驱动NLDMOS管HS_NLD以及低边驱动NLDMOS管LS_NLD; 所述高边驱动NLDMOS管HS_NLD的栅极与高边驱动逻辑电路HS_Driver_Logic的第一输出端OUT1连接，其源极与低压电源域的VIN连接，其漏极与高压电源域浮动地SW连接；所述低边驱动NLDMOS管LS_NLD的栅极与低边驱动逻辑电路LS_Driver_Logic的第一输出端OUT1连接，其源极与低压电源域的VSS连接，其漏极与高压电源域浮动地SW连接。

Claims (4)

1.一种高压电源域地可浮动的低压转高压电平位移电路，用于将低压电源域的输入控制信号转换为高压电源域的输出控制信号，其特征在于，所述高压电源域地可浮动的低压转高压电平位移电路包括：
高边低压控制电路，用于将高边低压控制主输入信号HS_LV_Ctr_Logic_Input进行逻辑处理，控制高压转换电路工作；
高压转换电路，用于将低压电源域的输入控制信号转换为高压电源域的输出控制信号；
驱动逻辑电路，用于控制驱动管的导通与关断状态；
驱动管，用于给后端电路提供负载电流；
所述高压转换电路包括第一NLDMOS管NLD1、第二NLDMOS管NLD2、第一普通高压PMOS管HV_P1、第二普通高压PMOS管HV_P2、第三普通高压PMOS管HV_P3、第四普通高压PMOS管HV_P4、第五普通高压PMOS管HV_P5、第六普通高压PMOS管HV_P6、第一普通高压NMOS管HV_N1、第二普通高压NMOS管HV_N2以及第一施密特触发器SMIT1；所述第一NLDMOS管NLD1栅极与低压电源域的输入电压VIN连接，其源极与高边低压控制电路中的第一低压NMOS管LV_N1的漏极连接，其漏极与第一普通高压PMOS管HV_P1的漏极连接；所述第二NLDMOS管NLD2的栅极与第一NLDMOS管NLD1栅极连接，其源极与高边低压控制电路中的第二低压NMOS管LV_N2的漏极连接，其漏极与第二普通高压PMOS管HV_P2的源极连接；所述第一普通高压PMOS管HV_P1的栅极与第二NLDMOS管NLD2的漏极连接，其源极与高压电源域的输入电压VBOOT连接，其漏极与第一NLDMOS管NLD1的漏极连接；所述第二普通高压PMOS管HV_P2的栅极与第一NLDMOS管NLD1的漏极连接，其源极与高压电源域的输入电压VBOOT连接，其漏极与第二NLDMOS管NLD2的漏极连接；所述第三普通高压PMOS管HV_P3的栅极与第一NLDMOS管NLD1的漏极连接，其源极与高压电源域的输入电压VBOOT连接，其漏极与第一NLDMOS管NLD1的漏极连接；所述第四普通高压PMOS管HV_P4的栅极与第三普通高压PMOS管HV_P3的栅极连接，其源极与高压电源域的输入电压VBOOT连接，其漏极与第一普通高压NMOS管HV_N1的漏极连接；所述第一普通高压NMOS管HV_N1的栅极与第四普通高压PMOS管HV_P4的漏极连接，其源极与高压电源域的浮动地SW连接，其漏极与第四普通高压PMOS管HV_P4的漏极连接；所述第二普通高压 NMOS管HV_N2的栅极与第一普通高压NMOS管HV_N1的栅极连接，其源极与高压电源域的浮动地SW连接，其漏极与第六普通高压PMOS管HV_P6的漏极连接；所述第五普通高压PMOS管HV_P5的栅极与第二NLDMOS管NLD2的漏极连接，其源极与高压电源域的输入电压VBOOT连接，其漏极与第二NLDMOS管NLD2的漏极连接；所述第六普通高压PMOS管HV_P6的栅极与第五普通高压PMOS管HV_P5的栅极连接，其源极与高压电源域的输入电压VBOOT连接，其漏极与第二普通高压NMOS管HV_N2的漏极连接；所述第一施密特触发器SMIT1的输入端与第六普通高压PMOS管HV_P6漏极连接，其输出端与驱动逻辑电路中的高边驱动逻辑电路HS_Driver_Logic的第一输入端IN1连接。
2.如权利要求1所述的高压电源域地可浮动的低压转高压电平位移电路，其特征在于，所述高边低压控制电路包括高边低压控制主输入信号HS_LV_Ctr_Logic_Input、第一反相器INV1、第二反相器INV2、第一低压NMOS管LV_N1、第二低压NMOS管LV_N2以及第一低压尾电流源I1；所述第一反相器INV1的输入端接高边低压控制主输入信号HS_LV_Ctr_Logic_Input，其输出端与第二反相器INV2的输入端连接；所述第二反相器INV2的输入端与第一反相器INV1的输出端连接，其输出端与第二低压NMOS管LV_N2栅极连接；所述第一低压NMOS管LV_N1的栅极与第二反相器INV2的输入端连接，其源极与第一低压尾电流源I1正端连接，其漏极与高压转换电路中的第一NLDMOS管NLD1的源极连接；所述第二低压NMOS管LV_N2的栅极与第二反相器INV2的输出端连接，其源极与第一低压尾电流源I1正端连接，其漏极与高压转换电路中的第二NLDMOS管NLD2的源极连接；所述第一低压尾电流源I1的正端与第二低压NMOS管LV_N2的源极连接，其负端与低压电源域的地VSS连接。
3.如权利要求1所述的高压电源域地可浮动的低压转高压电平位移电路，其特征在于，所述驱动逻辑电路包括高边驱动逻辑电路HS_Driver_Logic与低边驱动逻辑电路LS_Driver_Logic；所述高边驱动逻辑电路HS_Driver_Logic的第一输入端IN1与高压转换电路中的第一施密特触发器SMIT1的输出端连接，其第二输入端IN2与低边驱动逻辑电路LS_Driver_Logic的第二输出端OUT2连接，其第一输出端OUT1与驱动管中的高边驱动NLDMOS管HS_NLD的栅极连接，其第二输出端OUT2与低边驱动逻辑电路LS_Driver_Logic的第二输入端IN2连接；所述低边驱动逻辑电路LS_Driver_Logic的第一输入端IN1与低边低压控制信号LS_LV_Ctr_Logic_Input连接，其第二输入端IN2与高边驱动逻辑电路HS_Driver_Logic第二输出端OUT2连接，其第一输出端OUT1与驱动管中的低边驱动NLDMOS管LS_NLD的栅极连接，其第二输出端OUT2与高边驱动逻辑电路HS_Driver_Logic第二输入端IN2连接。
4.如权利要求1所述的高压电源域地可浮动的低压转高压电平位移电路，其特征在于，所述驱动管包括高边驱动NLDMOS管HS_NLD以及低边驱动NLDMOS管LS_NLD；所述高边驱动NLDMOS管HS_NLD的栅极与驱动逻辑电路中的高边驱动逻辑电路HS_Driver_Logic的第一输出端OUT1连接，其源极与低压电源域的输入电压VIN连接，其漏极与高压电源域的浮动地SW连接；所述低边驱动NLDMOS管LS_NLD的栅极与驱动逻辑电路中的低边驱动逻辑电路LS_Driver_Logic的第一输出端OUT1连接，其源极与低压电源域的地VSS连接，其漏极与高压电源域的浮动地SW连接。
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