CN203243297U

CN203243297U - 采用低压信号控制超高压nmos的混合型开关结构

Info

Publication number: CN203243297U
Application number: CN 201320001887
Authority: CN
Inventors: 梁伟成
Original assignee: Jiangyin Xincheng Photoelectric Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Jiangyin Xincheng Photoelectric Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2013-01-05
Filing date: 2013-01-05
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2023-01-05

Abstract

本实用新型涉及一种采用低压信号控制超高压NMOS的混合型开关结构，所述结构包含有LDNMOS（M1）和NMOS（M2），LDNMOS（M1）的漏极（D1）接入高压信号，LDNMOS（M1）的栅极（G1）接入恒定高压信号（VCC），LDNMOS（M1）的源极（S1）与NMOS（M2）的漏极（D2）相连接，NMOS（M2）的源极（S2）接地，NMOS（M2）的栅极（G2）接入控制信号。本实用新型采用低压信号控制超高压NMOS的混合型开关结构，利用低压信号即可驱动。

Description

采用低压信号控制超高压NMOS的混合型开关结构

技术领域

本实用新型涉及一种采用低压MOS控制超高压NMOS的混合型开关结构，其可用作高压电路中的开关驱动部分，属于电子电路技术领域。

背景技术

MOSFET器件因其具备功耗小、抗干扰能力强的特点而被广泛应用在需要电子开关的电路中，MOSFET器件用做开关时，是以栅极G作为器件控制电极，加载在栅极上的电压决定了在漏端D和源端S之间的电流，使电路达到截止和导通两种状态；

传统大驱动电流的驱动电路如图1所示，一般由n级反相器组成，所有反相器的电源端接驱动高电平Vdd，低电平端直接接地Vss。第一级反相器的输入接驱动信号。最后一级反相器的输出接超高压NMOS的栅极G，为了获得较大驱动电流，这n级反相器的面积是逐级增大的，即第一级反相器面积最小，电流能力也最小，之后依次增大以提高电流能力，最后一级反相器的面积一般最大，以迅速充满超高压NMOS的栅源寄生电容Vgs，提供较强的驱动能力；

然而驱动电压高电平Vdd的获得，需要借助图2给出的传统的电平移位电路。传统电平移位电路由PMOS管MP1~MP3，NMOS管MN1~MN4，反相器I1组成。MP1~MP3的源极接驱动高电平Vdd，MP1和MP2的栅极分别与MP2和MP1的漏极相接，，再与MN1和MN3的漏极相接。MP3的栅极与MP2的漏极相接。MN2，MN3的栅极直接与低压驱动信号Dlv相连，MN1，MN4的栅极通过反相器I1与低压驱动信号Dlv的反向信号相连。MN1~MN4的原级接地。则MP3与MN4的公共漏端为高压驱动输出Dhv。

其工作原理如下：当低压驱动信号Dlv为低电平时，MN2~MN3截止，MN1和MN4导通，MN1的导通使MP2的栅极为低电平，使MP2导通，从而MP3的栅极为高电平，使MP3截止，输出高压驱动信号Dhv为低电平地。当低压驱动信号Dlv为高电平时，MN2~MN3导通，MN1和MN4截止，MN3的导通使MP1的栅极为低电平，进而使MP2的栅极为高电平，MP2截止，从而MP3的栅极为低电平，使MP3导通，输出高压驱动信号Dhv为高电平Vdd。因为Vdd是不同于低压逻辑高电平的较高电压，所以虚线框内的MOS器件均需要使用普通高压器件。

综上所述，为了实现有效驱动超高压NMOS器件，需要提供高压逻辑信号Dhv和大驱动电流Ig。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种利用低压信号即可驱动的超高压NMOS的混合型开关结构。

本实用新型的目的是这样实现的：一种采用低压信号控制超高压NMOS的混合型开关结构，所述结构包含有LDNMOS和NMOS，LDNMOS的漏极接入高压信号，LDNMOS的栅极接入恒定高压信号，LDNMOS的源极与NMOS的漏极相连接，NMOS的源极接地，NMOS的栅极接入控制信号。

本实用新型一种采用低压信号控制超高压NMOS的混合型开关结构，所述LDNMOS为超高压NMOS，所述NMOS为低压NMOS。

本实用新型一种采用低压信号控制超高压NMOS的混合型开关结构，所述接入NMOS的栅极的控制信号为低压逻辑信号或低压恒定信号。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型安全、有效的混合型开关电路，可以完全用芯片内部低压逻辑信号直接有效快速驱动超高压NMOS开关器件，只需要一个固定的高电压VCC作为超高压NMOS的栅极电位，无需变化的高电压逻辑和大驱动电流。这个高电压VCC即可不受芯片普通高压MOS管耐压的限制，从而更为有效地驱动超高压NMOS器件，节省功耗的同时也简化了电路设计。

附图说明

图1为传统超高压NMOS开关器件驱动电路的大电流驱动级的电路结构示意图。

图2为传统超高压NMOS开关器件驱动电路的电平移位级的电路结构示意图。

图3为本实用新型采用低压信号控制超高压NMOS的混合型开关结构的电路结构示意图。

其中：

LDNMOS M1、NMOS M2。

具体实施方式

参见图3，本实用新型涉及的一种采用低压信号控制超高压NMOS的混合型开关结构，所述结构包含有LDNMOS M1和NMOS M2，所述LDNMOS M1为超高压NMOS，所述NMOS M2为普通低压NMOS，LDNMOS M1的漏极D1接入高压信号，作为开关电流通路的一端，LDNMOS M1的栅极G1接入恒定高压信号VCC，LDNMOS M1的源极S1与NMOS M2的漏极D2相连接，NMOS M2的源极S2接地，作为开关电流通路的另一端，NMOS M2的栅极G2接入控制信号；

上述接入NMOS M2的栅极G2的控制信号可是低压逻辑信号也可以低压恒定信号；LDNMOS M1的漏极D1直接或间接串接至高压信号，NMOS M2的源极S2直接或间接接地；

本实用新型的工作原理为：

当接入NMOS M2的栅极G2的控制信号为高电平时，由于

Figure 2013200018877100002DEST_PATH_IMAGE002

其中V_ds2为NMOS M2的漏源电压；V_gs2为NMOS M2的栅源电压；V_th2为NMOS M2的导通电压；

从而使得NMOS M2工作在线性区，NMOS M2的漏端电压较小，可以使LDNMOS M1完全导通；此时本实用新型开关结构处于导通状态；

随着LDNMOS M1漏极电压逐渐增大，通路电流的增加，NMOS M2工作点逐渐向饱和区移动，体现在NMOS M2的漏端电压逐渐增大，而

其中V_gs1为LDNMOS M1的栅源电压，VCC为M1栅极恒定高压信号；

此时V_gs1会随着NMOS M2管逐渐进入饱和区而变小，并使LDNMOS M1也进入饱和区，以承担巨大压降，保护NMOS M2，至此时开关以恒流方式导通；

当接入NMOS M2的栅极G2的控制信号为低电平时，NMOS M2截止，等效为一个很大的电阻，使得从LDNMOS M1注入的电荷累积在NMOS M2的漏极，形成一个较高电位，太高LDNMOS M1的源极电压；当M1的源极电压抬高到：

其中V_s1为LDNMOS M1源极电压，V_th1为LDNMOS M1导通电压；

此时LDNMOS M1管截止，从而高压压降会落在超高压NMOS开关器件LDNMOS M1上，进而对NMOS M2形成保护，开关处于关断状态，对外呈现出很大阻抗。

以上所述，仅是本专利的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims

1.一种采用低压信号控制超高压NMOS的混合型开关结构，其特征在于：所述结构包含有LDNMOS（M1）和NMOS（M2），LDNMOS（M1）的漏极（D1）接入高压信号，LDNMOS（M1）的栅极（G1）接入恒定高压信号（VCC），LDNMOS（M1）的源极（S1）与NMOS（M2）的漏极（D2）相连接，NMOS（M2）的源极（S2）接地， NMOS（M2）的栅极（G2）接入控制信号。

2.如权利要求1所述一种采用低压信号控制超高压NMOS的混合型开关结构，其特征在于：所述LDNMOS（M1）为超高压NMOS，所述NMOS（M2）为低压NMOS。