JP2004215008A - レベルシフト回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のレベルシフト回路は、ドレインに電源電圧が供給され、ゲートに入力される信号を同じ信号状態であるが、異なるレベルの信号に変換して出力するトランジスタスイッチを用いるレベルシフト回路において、第1の電位レベルの信号の入力に応じて上記トランジスタスイッチがオンした場合に、当該トランジスタスイッチの出力信号を記憶し、記憶した信号を継続的に出力し、上記トランジスタスイッチをオフする第2の電位レベルの信号の入力に応じて上記信号の記憶を解除する信号記憶部と、上記記憶した信号の出力に応じて上記トランジスタスイッチへのドレインへの電源電圧の供給を停止し、上記第2の電位レベルの信号の入力に応じて給電を再開する遮断スイッチとを備えることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力信号の入力に応じて、上記入力信号と同じ電位状態であるが、異なるレベルの出力信号を出力するレベルシフト回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、トランジスタスイッチを利用して、ゲートに入力される入力信号を、当該入力信号と同じ電位状態であるが、異なるレベルの出力信号を出力するレベルシフト回路が知られている。例えば、ゲートのしきい値が2.5Vのnチャンネル型MOSトランジスタであって、信号入力端子がゲートに接続され、5Vの電源電圧Vccがドレインに供給され、ソースが信号出力端子に接続されるトランジスタと、上記トランジスタのソースに一端が接続され、他端が接地されている抵抗とで成るレベルシフト回路を考える。当該レベルシフト回路では、Highレベルが3.3V、Lowレベルが0Vの入力信号の入力に応じて、Highレベルが5.0V、Lowレベルが0Vの出力信号を出力することができる。
【0003】
上記構成のレベルシフト回路において、より高耐圧のトランジスタを用いれば、Highレベルが3.3V、Lowレベルが0Vの入力信号に対して、Highレベルが600V、Lowレベルが0Vの出力信号を出力することもできる。しかし、上記のように出力信号のHighレベルの電位が高い場合、入力信号がHighレベルの時にトランジスタ本体で多量に電力を浪費するという問題が生じる。
【0004】
上記トランジスタ本体における無駄な電力消費を抑えるため、以下に示す特許文献1に開示されるように、当該トランジスタへHighレベルの入力信号の入力後、当該トランジスタの寄生容量を利用して所定の微小期間だけHighレベルと成るトリガ信号を生成し、後段に設けるフリップフロップの出力をHighレベルに切り換えることにより信号レベルの変更を行う回路が提案されている。
【0005】
【特許文献1】
特開平6−153533号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述する回路では、動作を安定させるため、フィリップフロップの出力がHighレベルに切り換るのに十分な時間だけHighレベルにあるトリガ信号を生成するように、実際に必要な量よりも大きな寄生容量のトランジスタを用いる。これは、フリップフロップの出力がHighレベルに切り換った後も無駄な電力が消費されることを意味する。また、上記トリガ信号を生成するトランジスタは、寄生容量の値を考えながら設計することが必要になる。
【0007】
本発明は、上記トランジスタの寄生容量を考慮することなく、安定した動作と、低消費電力を実現するレベルシフト回路を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明のレベルシフト回路は、ドレインに電源電圧が供給され、ゲートに入力される信号を同じ信号状態であるが、異なるレベルの信号に変換して出力するトランジスタスイッチを用いるレベルシフト回路において、第1の電位レベル(例えば、Highレベル)の信号の入力に応じて上記トランジスタスイッチがオンした場合に、当該トランジスタスイッチが出力する電位レベルの信号を記憶し、記憶した信号を継続的に出力し、上記トランジスタスイッチをオフする第2の電位レベル(例えば、Lowレベル)の信号の入力に応じて上記信号の記憶を解除する信号記憶部と、上記信号記憶部による上記記憶した信号の出力に応じて上記トランジスタスイッチへのドレインへの電源電圧の供給を停止し、上記第2の電位レベルの信号の入力に応じて給電を再開する遮断スイッチとを備えることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しつつ、実施の形態に係るレベルシフト回路の構成及び動作について説明する。
図1は、レベルシフト回路100の構成を示す図である。入力端子1には、Highレベル(第1の電位レベル)が3.3V、Lowレベル(第2の電位レベル)が0Vの駆動要求信号SINが入力される。上記入力端子1は、しきい値電圧が2.5Vの高耐圧のNチャネル型MOSトランジスタ2(以下、HNMOSトランジスタ2という。)のゲート電極に接続される。上記入力端子1は、インバータ3を介してフリップフロップ4のリセット端子Rにも接続される。HNMOSトランジスタ2のドレイン電極には、600Vの電源電圧Vccが、給電遮断スイッチとして機能するPチャンネル型MOSトランジスタスイッチ5を介して印加されている。HNMOSトランジスタ2のソース電極は、フリップフロップ4のセット端子Sに接続されると共に、抵抗6を介して接地されている。フリップフロップ4の出力端子Qは、レベルシフト回路100の出力端子7に接続されると共に、上記PMOSトランジスタスイッチ5のゲート電極に接続されている。出力端子7は、直流モータ等の負荷200に接続されている。
【0010】
図2は、レベルシフト回路100に入力される駆動要求信号SINに対する、HNMOSトランジスタ2のオン/オフ、A点の電位、B点の電位(駆動信号SOUT)、遮断スイッチ5のオン/オフ、並びに、リセット信号RSTの状態を示すタイムチャートである。
【0011】
以下、図1及び図2を参照しつつ、駆動要求信号SINがLowレベルからHighレベル(=3.3V)に切り換り、所定時間Tだけ経過した後に再びLowレベルに切り換るまでの間におけるレベルシフト回路100の動作について説明する。まず、駆動要求信号SINのLowレベルからHighレベルへの切り換りに応じて、HNMOSトランジスタ2がオンに切り換り、Highレベル(=600V)のレベルシフト信号を出力する。また、フリップフロップ4は、リセット端子RにLowレベルのリセット信号RSTが入力されることで、セット端子SへのHighレベルの信号入力を記憶できる状態に成る。
【0012】
HNMOSトランジスタ2がオンに切り換わることにより、A点の電位は、第1の電位レベルであるHighレベル(=600V)に切り換る。A点の電位がHighレベルに切り換わることにより、フリップフロップ4のセット端子SにHighレベルの信号が入力される。フリップフロップ4は、当該Highレベルの信号入力を記憶すると共に、出力端子QよりHighレベルの信号を出力する。これにより、B点の電位がHighレベルに成り、出力端子7よりHighレベルの駆動信号SOUTが出力される。
【0013】
また、フリップフロップ4の出力端子QからHighレベルの信号が出力されると、給電遮断スイッチであるPチャンネル型MOSトランジスタ5が作動してHMOSトランジスタ2への電力供給が停止する。これにより、A点の電位は0Vになる。なお、B点の電位はHighレベルのままである。このように、レベルシフト回路100では、フリップフロップ4の出力端子QからHighレベルの信号が出力されてからHNMOSトランジスタ2への給電を停止するため、フリップフロップ4が正確に動作する前にHNMOSトランジスタ2への給電が停止されたり、逆に、フリップフロップ4の出力端子QからHighレベルの信号が出力され出しているにもかかわらず、無駄にHNMOSトランジスタに電力が供給がされるといった事態を完全に解消して、確実なレベルシフト動作を確保しつつ、必要最小限の期間tだけHNMOSトランジスタ2に電力を供給することができる。
【0014】
負荷200を駆動するのに必要な一定の期間Tが経過して駆動要求信号SINがHighレベルからLowレベルに復帰すると、HNMOSトランジスタ2がオフに切り換る。また上記駆動要求信号SINのLowレベルへの復帰により、リセット信号RSTがHighレベルに切り換り、フリップフロップ4の出力のリセットが行われる。これにより、B点の電位がHighレベルからLowレベルに切り換る。B点の電位変化に伴い遮断スイッチ5がオフに切り換り、HNMOSトランジスタ2への給電が再開される。この時、既にHNMOSトランジスタ2はオフになっているため、無駄な電力は消費されない。なお、A点の電位は、遮断スイッチ5により給電が停止されてからずっとLowレベル(=0V)である。
【0015】
以上に説明したように、レベルシフト回路100では、入力される駆動要求信号SINがHighレベルに切り換った後、内蔵するフリップフロップ4の出力が確実にHighレベルに切り換ってから、HNMOSトランジスタ2への給電を停止する。これにより、入力される駆動要求信号SINがHighレベルに切り換った後、一定の時間経過後にHNMOSトランジスタ2への給電を停止させる場合に比べて、必要最小限の時間、即ち必要最小限の電力消費で、かつ、確実なレベルシフト動作を得ることができる。
【0016】
【発明の効果】
本発明のレベルシフト回路は、レベルシフト用のトランジスタのゲートに当該トランジスタをオンに切り換える第1の電位レベルの信号が入力された時、上記トランジスタから同じ電位状態であるが異なるレベルの駆動信号の出力を開始すると同時に当該トランジスタへの給電を停止する。これにより、第1の電位レベルの信号が入力されている期間中における上記トランジスタでの消費電力を大幅に低減すると共に、上記第2の電位レベルの駆動信号の出力が開始されてから給電を停止する構成を採用することで、確実なレベルシフト動作と最適な低消費電力化を実現し、更には、使用するレベルシフト用のトランジスタの寄生容量等を考慮する必要を無くし、回路設計の容易化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態に係るレベルシフト回路の構成を示す図である。
【図2】駆動要求信号とレベルシフト回路内の信号の状態を示す図である。
【符号の説明】1 信号入力端子、2 HMOSトランジスタ、3 インバータ、4 RSフリップフロップ、5 PMOSトランジスタスイッチ、6 抵抗、100 レベルシフト回路、200 負荷。
Claims (2)
- ドレインに電源電圧が供給され、ゲートに入力される信号を、同じ信号状態であるが異なるレベルの信号に変換して出力するトランジスタスイッチを用いるレベルシフト回路において、
第1の電位レベルの信号の入力に応じて上記トランジスタスイッチがオンした場合に、当該トランジスタスイッチが出力する電位レベルの信号を記憶し、記憶した信号を継続的に出力し、上記トランジスタスイッチをオフする第2の電位レベルの信号の入力に応じて上記信号の記憶を解除する信号記憶部と、
上記信号記憶部による上記記憶した信号の出力に応じて上記トランジスタスイッチへのドレインへの電源電圧の供給を停止し、上記第2の電位レベルの信号の入力に応じて給電を再開する遮断スイッチとを備えることを特徴とするレベルシフト回路。 - 請求項1に記載のレベルシフト回路において、
上記信号記憶部は、上記トランジスタスイッチの出力信号がセット端子Sに入力され、出力端子Qより記憶した信号を出力するRSフリップフロップと、上記トランジスタスイッチのゲートに当該トランジスタスイッチをオフにする信号が入力された時に、上記RSフリップフロップのリセット端子Rに記憶を解除するリセット信号RSTを出力するリセット回路とで成り、
上記遮断スイッチは、上記RSフリップフロップの出力端子Qより出力される信号に応じて上記トランジスタスイッチへの電力供給を停止/再開するレベルシフト回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003000151A JP2004215008A (ja) | 2003-01-06 | 2003-01-06 | レベルシフト回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003000151A JP2004215008A (ja) | 2003-01-06 | 2003-01-06 | レベルシフト回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2004215008A true JP2004215008A (ja) | 2004-07-29 |
Family
ID=32818560
Family Applications (1)
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JP2003000151A Pending JP2004215008A (ja) | 2003-01-06 | 2003-01-06 | レベルシフト回路 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2004215008A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012075267A (ja) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Mitsubishi Electric Corp | スイッチング素子の駆動回路 |
-
2003
- 2003-01-06 JP JP2003000151A patent/JP2004215008A/ja active Pending
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JP2012075267A (ja) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Mitsubishi Electric Corp | スイッチング素子の駆動回路 |
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