CN205490105U - 中高压集成电路中的降压电路 - Google Patents

Abstract

一种中高压集成电路中的降压电路，为集成电路中的低压控制部分的提供电源，该降压电路包括MOS管N1、电容C1，其特征是，MOS管N1的漏极接外部供电的高压电源的输入端VCC，MOS管N1的源极通过电容C1接地，MOS管N1的源极为低压电源的输出端VDD向内部控制电路部分供电，MOS管N1的衬底接地，MOS管N1的栅极与一控制电压信号相连接，所述的MOS管为高压型N沟道耗尽管或零伏本征管，所述的控制电压信号的电压值≥0V。该降压电路结构简单、可靠，静态电流消耗小，具有良好的降压和稳压的性能。

Description

中高压集成电路中的降压电路

技术领域

本实用新型涉及一种中高压集成电路中的降压电路，它可将向集成电路供电的中高压电源在集成电路内部转换成低压电源，本电路可以广泛应用于高低压混合的带有内部逻辑控制的电源管理电路、数模混合电路等场合。

背景技术

高压集成电路的应用愈来愈广泛，已经普遍应用于LED驱动、适配器、电器控制等场合。而带有智能控制型的高压电路更是发展迅速，愈来愈受到人们的青睐。中高压型集成电路一般电源供电电压较高，通常在7V以上，这个电压很难直接提供给智能控制逻辑电路（一般1.5~5.5v）。虽然低压逻辑电路的电压范围要求不高（一般可以20%以上的允许范围），但是直接从高压供电电压转换到低压，还是经常会遇到很多问题，并耗费较多的资源。

传统的解决方法，一种是通过输入多种电源电压实现，即既有高压电源输入，又有低压电源输入，这样必然占据多个集成电路的引脚，使得集成电路的封装和线路变得复杂。另外一种实现方式则只需要单个高压电源输入，通过集成电路内部的降压电路实现高电压到低电压的转换。目前采用较多的是通过内部LDO的方式实现降压，也就是先采用带隙（Bandgap）基准产生电压或电流基准，然后用电压比较器的方式产生一个实际需要的电压，经过驱动输出到内部，供内部低压电路使用。这种方式的优点是输出电压较为准确，但是其缺点很明显：转换电路消耗的静态电流较大，电路结构和工艺复杂、资源消耗多，而且在量产时需要比较繁杂的电阻修正过程。

发明内容

本实用新型的目的，是提供一种中高压集成电路中的降压电路，为集成电路中的低压控制部分的提供电源。该电路和传统电路相比，形式实用可靠，性能良好，可以广泛应用于中高压集成电路中的电源管理中。由于低压逻辑部分的电源供电不需要额外的引脚输入，因此可以简化电路的封装形式，降低芯片成本，便于产品的应用。

本实用新型的技术方案是，一种中高压集成电路中的降压电路，其包括MOS管N1、电容C1，其特征是，MOS管N1的漏极接外部供电的高压电源的输入端VCC，MOS管N1的源极通过电容C1接地，MOS管N1的源极为低压电源的输出端VDD向内部控制电路部分供电，MOS管N1的衬底接地，MOS管N1的栅极与一控制电压信号相连接，所述的MOS管为高压型N沟道耗尽管或零伏本征管，所述的控制电压信号的电压值≥0V。

所述的控制电压信号由电阻R1、二极管D1、D2构成的电路产生，电阻R1的一端接高压电源的输入端VCC，电阻R1的另一端接二极管D1的正极，二极管D1的负极接二极管D2的正极，二极管D2的负极接地，二极管D1的正极与MOS管N1的栅极相连接。

所述的控制电压信号的电压值为0V，通过MOS管N1的栅极接地而实现。

本实用新型的特点是，由于MOS管N1的阈值电压为负，上电时MOS管N1栅极的控制电压≥0V，电容C1两端的电压为0，MOS管N1上电后马上导通，低压电源输出端VDD的电压稳步上升，直到MOS管N1的栅极和源极的电压差VGS接近开启电压Vth, MOS管 N1将从导通转为临界导通状态，低压电源输出端VDD的电压基本稳定。若负载增大，电流上升，会导致低压电源输出端VDD电压的下降趋势，而低压电源输出端VDD的电压降低必然导致VGS的增大，并使得VGS>Vth,导致MOS管N1导通，低压电源输出端VDD电压提升；反之，如果负载减小，电流下降，会导致低压电源输出端VDD电压的上升趋势，而低压电源输出端VDD电压的上升必然导致VGS的减小，并使得VGS<Vth,导致耗尽管N1截止，低压电源输出端VDD电压下降。

与现有技术相比本实用新型的电路结构简单、可靠，静态电流消耗小，具有良好的降压和稳压的性能。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的电路原理图。

图2为本实用新型第二实施例的电路原理图。

具体实施方式

第一实施例：中高压集成电路中的降压电路，其包括MOS管N1、电容C1，其特征是，MOS管N1的漏极接外部供电的高压电源的输入端VCC，MOS管N1的源极通过电容C1接地，MOS管N1的源极为低压电源的输出端VDD向内部控制电路部分供电，MOS管N1的衬底接地，MOS管N1的栅极与一控制电压信号相连接，所述的MOS管为高压型N沟道耗尽管或零伏本征管，所述的控制电压信号由电阻R1、二极管D1、D2构成的电路产生，电阻R1的一端接高压电源的输入端VCC，电阻R1的另一端接二极管D1的正极，二极管D1的负极接二极管D2的正极，二极管D2的负极接地，二极管D1的正极与MOS管N1的栅极相连接。

MOS管N1是电路的核心器件，为高压型N沟道耗尽管（或零伏本征管），其参数根据高压供电电压和内部低压控制电路所需电压来决定。一般要求其开启电压Vth为负值（小于或等于0v），通常可以在-0.5v左右。另外对MOS管的电流输出有一定要求，一般根据内部低压控制电路的需要来设计，内部控制电路要求的电流越大，MOS管的电流输出能力也要加大。通过调整MOS管的宽长比来实现输出电流的控制。

电阻R1、二极管D1、D2组成控制电压信号电路，可以产生大约2个二极管的正向压降，根据内部低压控制电路所需电压，可以多串接或少串接二极管的个数。通常电路中R1可以取值60K左右，当输入端VCC与输出端VDD的压差较大时，这个电阻可以适当提高，而当输入端VCC与输出端VDD的压差较小时，应适当减小这个电阻，以保证MOS管N1栅极上电压的稳定，并不至于引起静态电流的过分增加。

电容C1是内部控制电路供电电源的滤波电容，并分布于各个负载电路附近，达到稳定工作并减少内部电路噪声的目的。根据实际情况尽量做大，电容C1可采用MOS电容或PIP或MIM等各种电容形式实现。

电阻负载RL代表内部控制电路部分，为示意负载，连接在低压电源的输出端VDD与地之间。

粗略估算，输出端VDD的电压计算可以这样近似

VDD ≈ Vr + |Vth|

其中Vr是R1、D1、D2组成的控制电压电压，也就是MOS管N1栅极的电压，Vth是MOS管N1的开启电压，一般为负值。输出端VDD电压可以粗略估算为这个两个电压的绝对值的和。

第二实施例：MOS管N1的开启电压Vth做到更负的电压（如-1.5v）时，在输出端VDD的电压范围之内，可以省略二极管和电阻，亦即MOS管N1的栅极直接接地，由于没有二极管，整个电路受温度的影响几乎可以忽略，电路将变得更简洁更可靠。

需要说明的是，在目前集成电路工艺中，无论是高压还是低压，耗尽管已经成为一种常用器件之一。当然也有一些低压工艺只提供零开启电压的本征管（Native MOS）,也可以利用本电路的工作原理加以运用。

Claims (3)

1.一种中高压集成电路中的降压电路，其包括MOS管N1、电容C1，其特征是，MOS管N1的漏极接外部供电的高压电源的输入端VCC，MOS管N1的源极通过电容C1接地，MOS管N1的源极为低压电源的输出端VDD向内部控制电路部分供电，MOS管N1的衬底接地，MOS管N1的栅极与一控制电压信号相连接，所述的MOS管为高压型N沟道耗尽管或零伏本征管，所述的控制电压信号的电压值≥0V。

2.根据权利要求1所述的中高压集成电路中的降压电路，其特征是，所述的控制电压信号由电阻R1、二极管D1、D2构成的电路产生，电阻R1的一端接高压电源的输入端VCC，电阻R1的另一端接二极管D1的正极，二极管D1的负极接二极管D2的正极，二极管D2的负极接地，二极管D1的正极与MOS管N1的栅极相连接。

3.根据权利要求1所述的中高压集成电路中的降压电路，其特征是，所述的控制电压信号的电压值为0V，通过MOS管N1的栅极接地而实现。