JPS62269419A - 電圧変換回路 - Google Patents

電圧変換回路

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JPS62269419A
JPS62269419A JP61112495A JP11249586A JPS62269419A JP S62269419 A JPS62269419 A JP S62269419A JP 61112495 A JP61112495 A JP 61112495A JP 11249586 A JP11249586 A JP 11249586A JP S62269419 A JPS62269419 A JP S62269419A
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voltage
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mosfet
high voltage
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Hiroshi Kamijo
上條 洋
Akinori Matsuda
松田 昭憲
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野] 本発明ζJ、半導体集積回路の形態の′電圧変換回路に
関し、特に、高電圧振幅を出力する電圧変換回路の回路
構成の改良に関する。
[従来の技術] 半導体素子により構成された電子装置においては、例え
はディスプレイデバイスのように、かなり高い侶−号電
圧を必要どするものかある。しかし、いわゆる集積回路
では比較的低い電圧(通常20VtJ、T)t、か出力
てぎない。
したかって、従来ill、集積回路素子と、高電圧信号
を必要とする装置との間に、例えは高圧1〜ランシスタ
、タイオート等のディスクリート部品により構成された
電圧変換回路を介挿することにより、相互の接続を実現
していた。
しかしなから、近年の電子装置全体の縮小化、低消費電
力化の強い要求に応λ−ていくためにLJ、前述の夕1
. (」回路によらずに、電圧変換を集積回路素子内に
実現していく必要かある。
しかしなから、かかる高電圧振幅をi’iJ能とする電
圧変換回路を集積回路内に、特にMOS電界効果I〜ラ
ンシスタ(FET)により構成する場合、当該FETの
絶縁耐圧で決まる比較的低い電圧までしか出力振幅を得
ることかできない。
第2図に従来から知られている電圧変換のための典型的
t4回路の一例を示す。第2図において、10は電源電
圧Vlll で駆動される論理回路、1】および12は
P型M [I S N E T、 l 3および14は
、それそ、llP型MOSFETI2おにひ11と直列
に接続されるN型MOSFETである。MOSFETI
 lと14および12と13を、電源電圧VD2と共通
電位との間に、それそね、直列に接続する。M[]SI
・FT+4のケーI〜には論理回路lOの出力を直接に
供給する。MOSFET13のケー1〜には論理回路1
0の出力を、電源電圧V。lて駆動されるインバータ1
5を介して供給する。MOSFETI4および13の各
出力をMOSFET12および11のケー1−に供給す
る。
ここで、論理回路IOからの入力信号およびインバータ
15の振幅は通常前段の論理回路の電源Vow(例えば
0〜5V)をもつ。出力信号の振幅は高電圧電源VD2
の電圧までとなる。
かかる回路構成において、入力信号か高レベルになると
、NをFET14か導通状態、N型FETl3か非導通
状態となる。従って、N型FETI4の1−レインと接
続さねたP型F E T I 2のケートは低電位とな
り、導通状態となり、そのソースには高電圧電源VD2
の電位か現わわる。従って、P型FETIIのケートは
高電位どなり、非4通となる。従って、P型FETI2
のソースから出力を取り出せは、高電圧振幅VD2か得
られ、電圧レベルはVDIからVD2へど変換される。
しかしなから、この場合、出力か高電圧レベルにある時
は、N型FET13のソース−トレイン間およびP型F
ET12のゲート−トレイン間に高電子i7. V D
 2か印加される。また、出力が低電圧レベルにある時
は、逆に、N型FET14およびP型FET11にそれ
ぞれ高電圧が印加される。
従って、この回路構成の場合、高電圧電源VD2としで
は、各々のFETの耐圧を保障てぎる範囲までに制限さ
れる。通常のMO3型FETては、この範囲は20V程
度までにしかならない。たとえ、特別に設泪さねた高耐
圧MOS型FETを用いたとしても、100VI:J上
の高電圧振幅を得ることはできない。
[発明か解決しようとする問題点] そこで、本発明の目的は、上述の問題点を解決し、耐圧
性能を向上させるとともに高速かつ十分な駆動能力をも
つ電圧変換回路を提供することにある。
[問題点を解決するための手段] このような目的を達成するために、本発明は、高電圧電
源に接続された、相補的に動作する一対のP、N型窩耐
圧MO3FETのケー]・を、高電圧電源にバイアスす
るとともに、低電圧レベルて駆動される2つの同一極性
の高耐圧MO3FETによって駆動することにより、高
電圧レベルまて電圧変換可能にしようとするものである
すなわち、本発明は、高電圧電源より電源か供給され、
MOS電界効果1−ランシスタか相補JHMAされてな
る第1および第2出力トランジスタを有し、低電圧の論
理入力信号を高電圧のプッシュプル出力に変換する電圧
変換回路において、低電圧の論理入力信号によって同一
極性の2つの出力駆動用トランジスタを駆動し、出力駆
動用トランジスタの一方のトランジスタの出力を高電圧
電源の?L圧を分圧する第1分圧回路と直列に接続し、
第1分圧回路の分圧点を出力駆動用トランジスタと反対
極性の第1出力トランジスタのゲートに接続し、出力駆
動用)−ランシスタの他方のトランジスタの出力を、出
力駆動用トランジスタと同一極性の第2出力トランジス
タのケー]・に供給し、第2出力トランジスタのケート
を高電圧電源の電圧を分圧する第2分圧回路の分圧点に
接続したことを特徴とする。
[作 用] 本発明によれは、出力となる一対のPおよびN型置耐圧
MOSFETのゲートを、それぞれ、2つの抵抗による
回路および1つの抵抗とツェナダイオードによる回路に
よりバイアスする構造としたので、これらMOSFET
のケート−ソース間にかかる電圧を耐圧内に抑えること
かできるとともに、その動作点を通常の論理回路の電圧
レベルより高くすることかでき、したがって、動作速度
を高めることかてぎる。
さらに、これら一対のPおよびN型窩耐圧MO3FET
のケートは、同一極性の高耐圧MO3FETにより駆動
する構造としたので、その動作電圧レベルを揃えること
かでき、従って、前述のPおよびN型置耐圧MOSFE
Tは完全に同期して動作し、完全な相補型動作を実現で
きる。
[実施例] 以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
本発明の一実施例を第1図に示す。
第1図において、一点鎖線ブロックで示す回路が本発明
による半導体集積回路における要部を示している。
第1図に示す電圧変換回路は、互いに直列接続された高
耐圧のP型MOSFETIとN型MO3FET2とが高
電圧電源VD2(例えば150V)で動作する出力段を
構成している。この出力段の高耐圧MOSFETIおよ
び2のゲートは、それぞれ、個別に、前段の出力段駆動
回路に接続される。
すなわち、高電圧電源VD2に接続されている出力段の
P壁高耐圧MOSFETIのゲートは、N型高耐圧MO
SFET3により駆動され、かつ、このN型高耐圧MO
SFET3は、そのトレインに、抵抗値かそれぞれR1
およびR2の直列接続抵抗5および6を介して高電圧電
源VD2に接続しである。ここで、これら抵抗5と6の
中間接続点が、上述の高電圧電源側のP壁高耐圧MO3
FETIのケートに接続されている。したがって、2つ
の抵抗5と6によって分圧された電位により、このP壁
高耐圧MO3FETIのゲートはそのソース電位側にバ
イアスされることになる。
他方、出力段のN型高耐圧MOSFET2のゲートは、
N型高耐圧MOSFET4により駆動され、かつこのド
レインは抵抗値R3の抵抗7を介して高電圧電源VD2
に接続されるとともに、ツェナダイオード8を介して接
地電位に接続されている。
さらに、前述の2つの出力段駆動用のN型高耐圧MOS
FET3および4のゲートは、通常の低電圧電源V。1
(例えは5V)で動作する論理回路10の出力に共通接
続される。
今、−上述のような回路構成において、論理回路10か
高レベルの出力信号を出力したとすると、2つの出力段
駆動用N型高耐圧MO3FET3および4は、導通状態
となる。この時、出力段のP壁高耐圧MO3FETIの
ゲートは、N型高耐圧MOSFET3を流れる電流ID
53により、高電圧電源電位VD2よりIos3XR1
たけ低くなる。従って、この値をP型窩耐圧MOSFE
Tの閾値電圧VthPより大きくなるようにR1を設定
しておけば、出力段P型高耐圧MO8FET1は導通状
態となる。
一方、出力段のN型高耐圧MOSFET2のゲートはほ
ぼ接地電位に等しくなり、非導通状態となる。従って、
電圧変換回路の出力としては、高電圧電源電位VD2か
出力される。
次に、論理回路10が低レベルを出力した場合について
考えると、出力段駆動用の2つのN fJq高耐圧MO
3FET3および4は非導通状態となる。
従って、出力段のP壁高耐圧MO3IETIのケート電
位は、高電圧電源電位V。2と等しくなり、非導通状態
となるとともに、出力段のN型高耐圧MOSFET2の
ゲーl−にはツェナダイオ−1・8のツェナ電圧Vまた
け接地電位より高くなるので、これをN壁高耐圧MO3
FETの閾値電圧V t l+ Nより大きく設定して
おけは、N型高耐圧MOSFET2は導通状態となり、
結果として出力は接地電位となる。
上述の説明においても明らかなとおり、出力段のP型窩
耐圧MOSFETIのゲートは、抵抗5および6により
分圧され、高電位側にバイアスされており、この電位を
ゲート破壊電圧より十分小さく抑えることにより保護さ
れる。さらに、出力段のN壁高耐圧MO3FETのケー
1〜はツェナダイオード8により、ゲー)・破壊電圧以
下に抑えられ、保護される。
さらに、出力段駆動用の2つの高耐圧 MO3FET3および4は同極性としたので、同一の集
積回路内におCAで容易に特性を揃えることかでき、出
力段のPをおよびN型高耐圧MOSFET1および2は
完全に相補的動作が保障される。
さらに、抵抗5および6の値旧およびR2、およびツェ
ナダイオード8のツェナ電圧V2を適当に設汎1するこ
とにより、出力段のP型およびN壁高耐圧MO3FET
Iおよび2の動作点を高くとることができ、以て十分な
動作速度を得ることができる。
[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、出力
段の高耐圧MOSFETは、抵抗分圧による高電位側へ
のバイアスと、接地電位との間に介挿したツェナダイオ
ードにより、ケートにかかる電圧をその破壊電圧」す下
にIllえることができ、したがって十分な耐圧性能の
向上を図ることができる。
しかもまた、本発明によれば、出力段の高耐圧MOSF
ETを同一極性の高耐圧MOSFETで駆動する構成と
したので、その動作特性を揃えることかでき、出力段の
完全な相補動作を実現することもできる。
さらに加えて、本発明によれば、前述のバイアスおよび
ツェナタイオードによって、出力段の高耐圧MOSFE
Tを保護することかできると共に、出力段の高耐圧MO
SFETの動作点レベルを高くとることができ、以て十
分高速度の動作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図は従来
の電圧変換回路の一例を示す回路図である。 1・・・P壁高耐圧MO3FET。 2.3.4・N壁高耐圧MO3FET。 5.6.7・・・抵抗、 8・・・ツェナダイオード、 10・・・論理回路。 + 句en 亥hri!E1VりのElffG7第1図 ネ疋朶イグソ の ED路図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)高電圧電源より電源が供給され、MOS電界効果ト
    ランジスタが相補接続されてなる第1および第2出力ト
    ランジスタを有し、低電圧の論理入力信号を高電圧のプ
    ッシュプル出力に変換する電圧変換回路において、前記
    低電圧の論理入力信号によって同一極性の2つの出力駆
    動用トランジスタを駆動し、前記出力駆動用トランジス
    タの一方のトランジスタの出力を前記高電圧電源の電圧
    を分圧する第1分圧回路と直列に接続し、該第1分圧回
    路の分圧点を当該出力駆動用トランジスタと反対極性の
    前記第1出力トランジスタのゲートに接続し、前記出力
    駆動用トランジスタの他方のトランジスタの出力を、当
    該出力駆動用トランジスタと同一極性の前記第2出力ト
    ランジスタのゲートに供給し、該第2出力トランジスタ
    のゲートを前記高電圧電源の電圧を分圧する第2分圧回
    路の分圧点に接続したことを特徴とする電圧変換回路。 2)前記第1分圧回路は2つの抵抗の直列回路で構成し
    、前記第2分圧回路は抵抗とツェナーダイオードの直列
    回路で構成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の電圧変換回路。
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