TWI527374B - 位準轉換電路及其電壓位準轉換方法 - Google Patents

Description

位準轉換電路及其電壓位準轉換方法

本發明是有關於一種位準轉換電路及其電壓位準轉換方法，且特別是有關於一種具有自我偏壓控制之位準轉換電路及其電壓位準轉換方法。

習知的位準轉換電路利用多級的位準轉換器，將輸入訊號由正功率域(power domain)轉換為負功率域，接著，再將輸出訊號輸出至下一級所需控制的電路。此處正功率域例如是正操作電壓至接地電壓的功率區間，負功率域例如是接地電壓至負操作電壓的功率區間。然而，在習知的位準轉換電路操作在正功率域轉負功率域的應用時，因為位準轉換電路內的電子元件均有操作的耐壓限制，亦即電子元件在操作時其功率域的電壓上下限的差值不得大於額定的電壓值，因此操作時必須考量外部供應於位準轉換器所需操作電壓的數量。並且，操作電壓在開關機程序時，必須要能夠正確的輸出控制訊號，以及確保沒有錯誤的位準輸出而導致被控制電路發生異常。在此例中，位準轉換電路內的電子元 件若是中壓元件，其耐壓限制約為6伏特，若是高壓元件，其耐壓限制約為12伏特。

根據上述概念，習知的位準轉換電路在設計上一般可由底下兩種方式來實現。其中一種作法是在位準轉換電路內部使用中壓元件，並且加上外部電路所提供的多個外部電壓。其中該等外部電壓包括一個較高的負電壓與一個較低的負電壓。在開關機程序時，此兩負電壓的設計需有一定先後順序，以避免位準轉換器輸出錯誤的位準至其下一級電路而產生異常電流。另一種作法是額外使用高壓元件來設計位準轉換電路，但此種設計需要使用兩種元件，除了增加成本以外，還會增加製程所需的時間。

本發明提供一種位準轉換電路，具有自我動態調整其操作電壓及輸出電壓的功能。

本發明提供一種電壓位準轉換方法，具有自我動態調整位準轉換電路的操作電壓及輸出電壓的功能。

本發明提供一種位準轉換電路，包括一第一位準移位器以及一第二位準移位器。第一位準移位器用以在一電壓轉換期間將一第一控制電壓轉換為一第二控制電壓。第一控制電壓介於一第一電壓與一第二電壓之間。第二控制電壓介於一第一中間電壓與一第二中間電壓之間。第二位準移位器耦接至第一位準移位器，用以在電壓轉換期間將第二控制電壓轉換為一第三控制電 壓，以控制一下一級電路。第三控制電壓介於第一中間電壓與一第三電壓之間。第一位準移位器偵測第三電壓，並且根據一偵測結果來產生多個中間電壓。中間電壓包括第一中間電壓、第二中間電壓及一第三中間電壓。第二位準移位器根據中間電壓來產生第三控制電壓。

本發明提供一種電壓位準轉換方法，適於一位準轉換電路。電壓位準轉換方法包括如下步驟。在一電壓轉換期間將一第一控制電壓轉換為一第二控制電壓。第一控制電壓介於一第一電壓與一第二電壓之間。第二控制電壓介於一第一中間電壓與一第二中間電壓之間。在電壓轉換期間將第二控制電壓轉換為一第三控制電壓，以控制位準轉換電路的一下一級電路。第三控制電壓介於第一中間電壓與一第三電壓之間。將第二控制電壓轉換為第三控制電壓的步驟之前，電壓位準轉換方法更包括如下步驟。偵測第三電壓，並且根據一偵測結果來產生多個中間電壓。中間電壓包括第一中間電壓、第二中間電壓及一第三中間電壓。將第二控制電壓轉換為第三控制電壓的步驟係根據中間電壓來產生第三控制電壓。

在本發明一實施例中，上述之電壓轉換期間包括一第一轉換期間。在第一轉換期間，第三電壓大於或等於一臨界位準。

在本發明一實施例中，在第一轉換期間，上述之第三中間電壓實質上維持不變，而第一中間電壓實質上維持不變或響應於第三電壓逐漸上升或逐漸下降。第二中間電壓響應於第三電壓 逐漸上升或逐漸下降。

在本發明一實施例中，在第一轉換期間，上述之第一中間電壓大於第二中間電壓。第二中間電壓大於第三電壓。

在本發明一實施例中，上述之電壓轉換期間包括一第二轉換期間。在第二轉換期間，第三電壓小於臨界位準並且大於一額定電壓位準。

在本發明一實施例中，在第二轉換期間，上述之第三中間電壓實質上維持不變。第一中間電壓及第二中間電壓響應於第三電壓逐漸上升或逐漸下降。

在本發明一實施例中，在第二轉換期間，上述之第三中間電壓大於第一中間電壓。第一中間電壓大於第二中間電壓。第二中間電壓大於第三電壓。

在本發明一實施例中，上述之電壓轉換期間包括一第三轉換期間。在第三轉換期間，第三電壓被轉換至一額定電壓位準。

在本發明一實施例中，在第三轉換期間，上述之第一中間電壓、第二中間電壓及第三中間電壓實質上維持不變。

在本發明一實施例中，在第三轉換期間，上述之第三中間電壓大於第一中間電壓。第一中間電壓大於第二中間電壓。第二中間電壓大於第三電壓。

在本發明一實施例中，上述之第三中間電壓與第二中間電壓的一差值小於位準轉換電路所能承受的一耐壓值。第一中間電壓與第三電壓的一差值小於位準轉換電路所能承受的耐壓值。

在本發明一實施例中，上述之第一位準移位器包括一第一電壓產生電路、一電壓偵測電路以及一第二電壓產生電路。第一電壓產生電路用以根據第一電壓及第二電壓來產生第三中間電壓。電壓偵測電路耦接至第一電壓產生電路，用以偵測第三電壓來產生偵測結果。電壓偵測電路協同第一電壓產生電路，根據第三中間電壓及偵測結果來產生第一中間電壓。第二電壓產生電路耦接至第一電壓產生電路，用以根據第一中間電壓及第三電壓來產生第二中間電壓。

在本發明一實施例中，上述之第一電壓大於第二電壓，第二電壓大於第三電壓。

基於上述，在本發明之範例實施例中，第一位準移位器可用以偵測第三電壓，並且根據偵測結果來產生多個中間電壓，因此其位準轉換電路具有自我動態調整其操作電壓及輸出電壓的功能。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100、300‧‧‧位準轉換電路

110、310‧‧‧第一位準移位器

120、320‧‧‧第二位準移位器

200、400‧‧‧數位邏輯電路

310a‧‧‧第一位準移位器單元

310b‧‧‧電壓偵測暨產生電路

312‧‧‧第一電壓產生電路

312a‧‧‧第一緩衝器

312b‧‧‧第二緩衝器

314‧‧‧電壓偵測電路

314a、314b、314c、314d‧‧‧電流鏡

316‧‧‧第二電壓產生電路

316a‧‧‧第三緩衝器

Vctrl‧‧‧第一控制訊號

Vctrl1‧‧‧第二控制訊號

Vctrl2‧‧‧第三控制訊號

VSP‧‧‧第一電壓

GND‧‧‧第二電壓

VSN‧‧‧第三電壓

VSP2‧‧‧第一中間電壓

VSN1‧‧‧第二中間電壓

VSP1‧‧‧第三中間電壓

V_max‧‧‧中壓元件的耐壓上限

V1、V2‧‧‧目標電壓

VTH‧‧‧臨界位準

VRA‧‧‧額定電壓位準

VREF_VSP1‧‧‧第一參考電壓

VREF_VSP2‧‧‧第二參考電壓

Istart‧‧‧電流

R1、R2、R3、R4‧‧‧電阻

M1A、M1B、M2A、M2B、M3A、M3B、M4A、M4B、M5、M6‧‧‧電晶體

P1‧‧‧開機程序

P2‧‧‧正常操作程序

P3‧‧‧關機程序

T1、T5‧‧‧第一轉換期間

T2、T4‧‧‧第二轉換期間

T3‧‧‧第三轉換期間

S600、S610、S620‧‧‧電壓位準轉換方法的步驟

圖1繪示本發明一相關技術的位準轉換電路的概要方塊圖。

圖2繪示圖1的位準轉換電路中各電壓訊號的概要波形圖。

圖3繪示本發明一實施例的位準轉換電路的概要方塊圖。

圖4繪示圖3的位準轉換電路中各電壓訊號的概要波形圖。

圖5繪示圖3之實施例的第一位準移位器的部分電路圖。

圖6繪示本發明一實施例之電壓位準轉換方法的步驟流程圖。

在本發明之範例實施例中，位準轉換電路包括電壓偵測電路，用以偵測其輸出訊號操作所在之功率域的一電壓位準。位準轉換電路利用電壓偵測電路，動態地依據所偵測的電壓位準，自動調整其各級位準轉換器所需的操作電壓及其輸出訊號之電壓位準，從而達到使用較低的耐壓元件來實現電壓位準轉換的功能。在本揭露中，電壓偵測電路所偵測的對象是以輸出訊號操作所在之負功率域的最低負電壓位準作為例示說明，但本發明並不限於此。為更清楚地瞭解本發明，以下將配合圖式，以至少一範例實施例來詳細說明。

圖1繪示本發明一相關技術的位準轉換電路的概要方塊圖。圖2繪示圖1的位準轉換電路中各電壓訊號的概要波形圖。請參考圖1及圖2，此例的位準轉換電路100包括兩個位準轉換級，分別為第一位準移位器110以及第二位準移位器120。第一位準移位器110接收第一控制訊號Vctrl，並且對第一控制訊號Vctrl進行位準調整，以據此輸出第二控制訊號Vctrl1。接著，第二位準移位器120接收第二控制訊號Vctrl1，並且對第二控制訊號 Vctrl1的位準進行調整，以，據此輸出第三控制訊號Vctrl2至其下一級電路200。下一級電路200例如是包括中壓元件的數位邏輯電路。在此例中，作為輸入訊號的第一控制訊號Vctrl係操作於介在第一電壓VSP與第二電壓GND之間的正功率域，作為輸出訊號的第三控制訊號Vctrl2操作係於介在第二電壓GND與第三電壓VSN之間的負功率域。

相較於本發明實施例，在此相關技術中，第三中間電壓VSP1是位準介於第一電壓VSP與第二電壓GND之間的正電壓，其可由第一電壓VSP來產生。第二中間電壓VSN1是小於第二電壓GND的負電壓。在開機程序P1、正常操作程序P2及關機程序P3，位準轉換電路100必須確保第一位準移位器110及第二位準移位器120內部的操作電壓均不會超過中壓元件的耐壓上限V_max。此處的操作電壓包括第三中間電壓VSP1與第二中間電壓VSN1的差值VSP1-VSN1，第二電壓GND與第二中間電壓VSN1的差值GND-VSN1，以及第二電壓GND與第三電壓VSN的差值GND-VSN。因此，在開機程序P1，第二中間電壓VSN1必須在第三電壓VSN到達其目標電壓V2之前先到達目標電壓V1。並且，在關機程序P3，第二中間電壓VSN1必須在第三電壓VSN到達其目標電壓之後再到達目標電壓，以確保第二控制訊號Vctrl1可正常控制第二位準移位器120，從而防止錯誤的訊號輸入至第二位準移位器120而造成第二位準移位器120有異常電流產生。在關機程序P3，第二中間電壓VSN1與第三電壓VSN的目標電壓都是0 伏特。

在此例中，位準轉換電路100的外部電路(未繪示)必須提供第一電壓VSP、第三中間電壓VSP1及第三電壓VSN。並且，第二中間電壓VSN1是較第三電壓VSN高的負電壓。如前所述，在開關機程序P1、P3，第二中間電壓VSN1與第三電壓VSN在時序上需有一定先後順序，以避免位準轉換器輸出錯誤的位準至其下一級電路而產生異常電流。

圖3繪示本發明一實施例的位準轉換電路的概要方塊圖。圖4繪示圖3的位準轉換電路中各電壓訊號的概要波形圖。請參考圖3及圖4，本實施例的位準轉換電路300包括一第一位準移位器310以及一第二位準移位器320。第一位準移位器310包括第一位準移位器單元310a以及電壓偵測暨產生電路310b。第一位準移位器310用以在一電壓轉換期間將一第一控制電壓Vctrl轉換為一第二控制電壓Vctrl1。在此，第一電壓VSP與第二電壓GND是用以偏壓第一位準移位器310，使其操作在正功率域，即第一電壓VSP與第二電壓GND之間，因此第一位準移位器310所接收的輸入訊號Vctrl是操作在第一電壓VSP與第二電壓GND之間。同時，在電壓轉換期間，第一位準移位器310會偵測第三電壓VSN的位準變化，並且根據偵測結果來產生多個中間電壓。此處的中間電壓包括第一中間電壓VSP2、第二中間電壓VSN1及第三中間電壓VSP1，如圖4所示。

在本實施例中，根據第一位準移位器310的偵測結果， 第一中間電壓VSP2與第二中間電壓VSN1會響應於第三電壓VSN的改變來進行調整，以實現自我動態調整操作電壓及輸出電壓的功能。另外，在本實施例中，受第一中間電壓VSP2與第二中間電壓VSN1偏壓的影響，第一位準移位器310所輸出的第二控制電壓Vctrl1是操作在第一中間電壓VSP2與第二中間電壓VSN1之間。

另外，本實施例的電壓轉換期間包括第一轉換期間T1、T5、第二轉換期間T2、T4以及第三轉換期間T3，如圖4所示。相較於圖1所揭露的相關例，本實施例的開機程序P1包括第一轉換期間T1與第二轉換期間T2，正常操作程序P2包括第三轉換期間T3，關機程序P3包括第二轉換期間T4與第一轉換期間T5。在電壓轉換期間，第一中間電壓VSP2、第二中間電壓VSN1及第三中間電壓VSP1三者之間的位準關係原則上是第三中間電壓VSP1大於第一中間電壓VSP2，第一中間電壓VSP2大於第二中間電壓VSN1，以確保第一位準移位器310及第二位準移位器320內部的操作電壓均不會超過中壓元件的耐壓上限V_max。惟在第一轉換期間T1、T5，第三中間電壓VSP1可能實質上等於第一中間電壓VSP2。

接著，第二位準移位器320耦接至第一位準移位器310，用以在電壓轉換期間將第二控制電壓Vctrl1轉換為一第三控制電壓Vctrl2，以控制下一級電路400。同時，第二位準移位器320也會根據第一位準移位器310所產生的中間電壓來產生第三控制電 壓Vctrl2。在此例中，第一中間電壓VSP2與第三電壓VSN是用以偏壓第二位準移位器320，使其在第三轉換期間T3操作在負功率域，因此第二位準移位器320所輸出的第三控制電壓Vctrl2是介於第一中間電壓VSP2與第三電壓VSN之間。

進一步而言，圖5繪示圖3之實施例的第一位準移位器的部分電路圖。具體而言，圖5所繪示者係圖3之第一位準移位器310當中的電壓偵測暨產生電路310b。請參考圖3至圖5，本實施例的電壓偵測暨產生電路310b包括一第一電壓產生電路312、一電壓偵測電路314以及一第二電壓產生電路316。第一電壓產生電路312用以根據第一電壓VSP及第二電壓GND來產生第三中間電壓VSP1。電壓偵測電路314耦接至第一電壓產生電路312，用以偵測第三電壓VSN來產生偵測結果。在此例中，電壓偵測電路314協同第一電壓產生電路312工作，兩者根據第三中間電壓VSP1及偵測結果來產生第一中間電壓VSP2。第二電壓產生電路316耦接至第一電壓產生電路312，用以根據第一中間電壓VSP2及第三電壓VSN來產生第二中間電壓VSN1。

具體而言，本實施例的第一電壓產生電路312包括第一緩衝器312a及第二緩衝器312b。第一緩衝器312a是以電壓追隨器(voltage follower)的組態來實施，其偏壓在第一電壓VSP及第二電壓GND之間。第一緩衝器312a的輸入端接收第一參考電壓VREF_VSP1，輸出端輸出第三中間電壓VSP1至電阻R1之一端。此外，本實施例的第二緩衝器312b也是以電壓追隨器的組態來實 施，並且偏壓在第一電壓VSP及第二電壓GND之間。第二緩衝器312b的輸入端耦接至電阻R1之另一端，以接收第二參考電壓VREF_VSP2，並且第二緩衝器312b據此在其輸出端輸出第一中間電壓VSP2至第二電壓產生電路316。

在本實施例中，電壓偵測電路314包括多個疊接(cascode)的電流鏡314a至314d以及電阻R2、R3。電流鏡314a至314d用以偵測第三電壓VSN的位準變化，並且將偵測結果以電流Istart的變化來表現。因此，響應於第三電壓VSN的位準變化，電壓偵測電路314會從第一緩衝器312a汲取電流Istart，從而協同第一緩衝器312a與電阻R1在第二緩衝器312b的輸入端產生第二參考電壓VREF_VSP2。

值得一提的是，本實施例的第一電壓產生電路312是以包括兩個緩衝器來例示說明，但本發明並不限於此。在其他實施例中，第一電壓產生電路312也可不配置第二緩衝器312b，而由電壓偵測電路314協同第一緩衝器312a與電阻R1來產生第一中間電壓VSP2，並且直接輸出第一中間電壓VSP2至第二電壓產生電路316，不需要經由第二緩衝器312b再傳遞至第二電壓產生電路316。

另外，在本實施例中，第二電壓產生電路316包括第三緩衝器316a、疊接的電晶體M5、M6以及電阻R4。第三緩衝器316a是以電壓追隨器的組態來實施，其偏壓在第一中間電壓VSP2及第三電壓VSN之間。第三緩衝器316a的輸入端接收第三參考 電壓VREF_VSN1，輸出端輸出第二中間電壓VSN1至下一級電路。疊接的電晶體M5、M6之一端耦接至第三緩衝器316a的偏壓路徑，另一端耦接至第三緩衝器316a的輸入端。電阻R4之一端耦接至第三緩衝器316a的輸入端，另一端耦接至第三電壓VSN。

接著，底下說明本實施例的第一位準移位器310在開機程序、正常操作程序以及關機程序的操作方式，以及各電壓訊號在不同程序的變化情形，請繼續參考圖3至圖5。

在位準轉換電路300進入開機程序之前，第三電壓VSN為0伏特，此時第一中間電壓VSP2等於第二參考電壓VREF_VSP2，第二參考電壓VREF_VSP2等於第三中間電壓VSP1，即VSP2=VREF_VSP2=VSP1。並且，第二中間電壓VSN1等於第三參考電壓VREF_VSN1，第三參考電壓VREF_VSN1等於第一中間電壓VSP2減去N1個開啟電壓Vov(turn on voltage)，即VSN1=VREF_VSN1=VSP2-N1×Vov。在圖5的實施態樣中，Vov例如是指電晶體M5、M6的開啟電壓，並且N1=2。

接著，在時序進入開機程序的第一轉換期間T1時，第三電壓VSN開始下降，惟在此期間，第三電壓VSN仍大於或等於臨界位準VTH。此時，第二中間電壓VSN1響應於第三電壓VSN而逐漸下降，以及第三中間電壓VSP1在此期間實質上維持不變。此外，第一中間電壓VSP2實質上維持不變或響應於第三電壓VSN而逐漸下降。於本實施例中，第一中間電壓VSP2維持不變且等於第三中間電壓VSP1，但在其它實施例中，第一中間電壓VSP2可 以設計為不相等於第三中間電壓VSP1。至少為了確保位準轉換電路300內部的操作電壓不會超過中壓元件的耐壓上限V_max，在第一轉換期間T1，第一中間電壓VSP2大於第二中間電壓VSN1，第二中間電壓VSN1大於第三電壓VSN。

之後，在時序進入開機程序的第二轉換期間T2時，第三電壓VSN小於臨界位準VTH並且大於額定電壓位準VRA。此處的臨界位準VTH，就圖5的實施態樣而言，其值為-N2×Vov，其中Vov例如是指各電流鏡的電晶體的開啟電壓，並且此例的N2=4。在第二轉換期間T2，當第三電壓VSN小於臨界位準VTH時，電壓偵測電路314會開始從第一緩衝器312a汲取電流Istart，隨著第三電壓VSN持續往額定電壓位準VRA下降，第一中間電壓VSP2及第二中間電壓VSN1會響應於第三電壓VSN逐漸下降，其中第一中間電壓VSP2是從第三中間電壓VSP1開始逐漸下降，直到被電流鏡314a至314d箝制在第二電壓GND。至少為了確保位準轉換電路300中，第一位準移位器310與第二位準移位器320內部的操作電壓不會超過中壓元件的耐壓上限V_max，在第二轉換期間T2，第三中間電壓VSP1大於第一中間電壓VSP2，第一中間電壓VSP2大於第二中間電壓VSN1，第二中間電壓VSN1大於第三電壓VSN。另外，在第二轉換期間T2，第三中間電壓VSP1實質上維持不變。

繼之，位準轉換電路300進入正常操作程序。在第三轉換期間T3，第三電壓VSN被轉換至額定電壓位準VRA。在第三 轉換期間T3，第一中間電壓VSP2、第二中間電壓VSN1及第三中間電壓VSP1實質上維持不變。至少為了確保位準轉換電路300內部的操作電壓不會超過中壓元件的耐壓上限V_max，在第三轉換期間T3，第三中間電壓VSP1大於第一中間電壓VSP2，第一中間電壓VSP2大於第二中間電壓VSN1，第二中間電壓VSN1大於第三電壓VSN。

接著，位準轉換電路300進入關機程序，第三電壓VSN會從額定電壓位準VRA逐漸上升到第二電壓GND。在關機程序的第二轉換期間T4，第三電壓VSN小於臨界位準VTH並且大於額定電壓位準。在第二轉換期間T4，第三中間電壓VSP1實質上維持不變。第一中間電壓VSP2及第二中間電壓VSN1響應於第三電壓VSN逐漸上升。類似地，至少為了確保位準轉換電路300內部的操作電壓不會超過中壓元件的耐壓上限V_max，在第二轉換期間T4，第三中間電壓VSP1大於第一中間電壓VSP2，第一中間電壓VSP2大於第二中間電壓VSN1，第二中間電壓VSN1大於第三電壓VSN。

在關機程序的第一轉換期間T5，第三電壓VSN大於或等於臨界位準VTH。在第一轉換期間T5，第三中間電壓VSP1實質上維持不變，而第一中間電壓VSP2實質上維持不變或響應於第三電壓VSN而逐漸上升。第二中間電壓VSN1響應於第三電壓VSN而逐漸上升。於本實施例中，第一中間電壓VSP2維持不變且等於第三中間電壓VSP1，但在其它實施例中，第一中間電壓VSP2可 以設計為不相等於第三中間電壓VSP1。類似地，至少為了確保位準轉換電路300內部的操作電壓不會超過中壓元件的耐壓上限V_max，在第一轉換期間T5，第三中間電壓VSP1大於或等於第一中間電壓VSP2。第一中間電壓VSP2大於第二中間電壓VSN1。第二中間電壓VSN1大於第三電壓VSN。

應注意的是，在本實施例中，第一中間電壓VSP2及第二中間電壓VSN1會隨著第三電壓VSN的改變而逐漸上升或逐漸下降，其意指第一中間電壓VSP2及第二中間電壓VSN1是根據固定的斜率逐漸上升或逐漸下降至預定的電壓位準，並且，各電壓在不同期間上升或下降所依循的斜率可以相同或不相同。另外，本實施例的第一位準移位器310在開機程序、正常操作程序以及關機程序的操作方式雖然配合圖5所揭露的電路架構來例示說明，但本發明並不限於此。藉由圖3所揭露的概要方塊圖來表述，也可獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

圖6繪示本發明一實施例之電壓位準轉換方法的步驟流程圖。請同時參照圖3至圖6，本實施例之電壓位準轉換方法至少適用於上述實施例所揭露的位準轉換電路，包括如下步驟。首先，在步驟S600中，在電壓轉換期間，第一位準移位器310偵測第三電壓VSN，並且根據偵測結果來產生多個中間電壓。此處的中間電壓包括第一中間電壓VSP2、第二中間電壓VSN1及第三中間電壓VSP1。接著，在步驟S610中，第一位準移位器310根據第一電壓VSP、第二電壓GND、第二中間電壓VSN1及第三中間電壓 VSP1，將第一控制電壓Vctrl轉換為第二控制電壓Vctrl1。之後，在步驟S620中，第二位準移位器320根據第一中間電壓VSP2及第三電壓VSN，將第二控制電壓Vctrl1轉換為第三控制電壓Vctrl2，以控制位準轉換電路300的下一級電路400。

另外，本發明之實施例的電壓位準轉換方法可以由圖3至圖5實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

綜上所述，在本發明之範例實施例中，位準轉換電路的電壓偵測電路用以偵測其輸出訊號操作所在之功率域的電壓位準。電壓偵測電路動態地依據所偵測的電壓位準，自動調整其各級位準轉換器所需的操作電壓及輸出訊號之電壓位準，從而達到使用較低的耐壓元件來實現電壓位準轉換的功能。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

300‧‧‧位準轉換電路

310‧‧‧第一位準移位器

310a‧‧‧第一位準移位器單元

310b‧‧‧電壓偵測暨產生電路

320‧‧‧第二位準移位器

400‧‧‧位準轉換電路的下一級電路

Vctrl‧‧‧第一控制訊號

Vctrl1‧‧‧第二控制訊號

Vctrl2‧‧‧第三控制訊號

VSP‧‧‧第一電壓

GND‧‧‧第二電壓

VSN‧‧‧第三電壓

VSP2‧‧‧第一中間電壓

VSN1‧‧‧第二中間電壓

VSP1‧‧‧第三中間電壓

Claims (19)

1. 一種位準轉換電路，包括：一第一位準移位器，用以在一電壓轉換期間將一第一控制電壓轉換為一第二控制電壓，其中該第一控制電壓介於一第一電壓與一第二電壓之間，該第二控制電壓介於一第一中間電壓與一第二中間電壓之間；以及一第二位準移位器，耦接至該第一位準移位器，用以在該電壓轉換期間將該第二控制電壓轉換為一第三控制電壓，以控制一下一級電路，其中該第三控制電壓介於該第一中間電壓與一第三電壓之間，其中該第一位準移位器偵測該第三電壓，並且根據一偵測結果來產生多個中間電壓，該些中間電壓包括該第一中間電壓、該第二中間電壓及一第三中間電壓，以及該第二位準移位器根據該些中間電壓來產生該第三控制電壓。
2. 如申請專利範圍第1項所述之位準轉換電路，其中該電壓轉換期間包括一第一轉換期間，在該第一轉換期間，該第三電壓大於或等於一臨界位準。
3. 如申請專利範圍第2項所述之位準轉換電路，其中在該第一轉換期間，該第三中間電壓實質上維持不變，該第一中間電壓實質上維持不變或響應於該第三電壓而逐漸上升或逐漸下降，並且該第二中間電壓響應於該第三電壓逐漸上升或逐漸下降。
4. 如申請專利範圍第2項所述之位準轉換電路，其中在該第 一轉換期間，該第一中間電壓大於該第二中間電壓，並且該第二中間電壓大於該第三電壓。
5. 如申請專利範圍第1項所述之位準轉換電路，其中該電壓轉換期間包括一第二轉換期間，在該第二轉換期間，該第三電壓小於該臨界位準並且大於一額定電壓位準。
6. 如申請專利範圍第5項所述之位準轉換電路，其中在該第二轉換期間，該第三中間電壓實質上維持不變，並且該第一中間電壓及第二中間電壓響應於該第三電壓逐漸上升或逐漸下降。
7. 如申請專利範圍第5項所述之位準轉換電路，其中在該第二轉換期間，該第三中間電壓大於該第一中間電壓，該第一中間電壓大於該第二中間電壓，並且該第二中間電壓大於該第三電壓。
8. 如申請專利範圍第1項所述之位準轉換電路，其中該電壓轉換期間包括一第三轉換期間，在該第三轉換期間，該第三電壓被轉換至一額定電壓位準。
9. 如申請專利範圍第8項所述之位準轉換電路，其中在該第三轉換期間，該第一中間電壓、第二中間電壓及該第三中間電壓實質上維持不變。
10. 如申請專利範圍第8項所述之位準轉換電路，其中在該第三轉換期間，該第三中間電壓大於該第一中間電壓，該第一中間電壓大於該第二中間電壓，並且該第二中間電壓大於該第三電壓。
11. 如申請專利範圍第1項所述之位準轉換電路，其中該第 三中間電壓與該第二中間電壓的一差值小於該位準轉換電路所能承受的一耐壓值，該第一中間電壓與該第三電壓的一差值小於該位準轉換電路所能承受的該耐壓值。
12. 如申請專利範圍第1項所述之位準轉換電路，其中第一位準移位器包括：一第一電壓產生電路，用以根據該第一電壓及該第二電壓來產生該第三中間電壓；一電壓偵測電路，耦接至該第一電壓產生電路，用以偵測該第三電壓來產生該偵測結果，其中該電壓偵測電路協同該第一電壓產生電路，根據該第三中間電壓及該偵測結果來產生該第一中間電壓；以及一第二電壓產生電路，耦接至該第一電壓產生電路，用以根據該第一中間電壓及該第三電壓來產生該第二中間電壓。
13. 如申請專利範圍第1項所述之位準轉換電路，其中該第一電壓大於該第二電壓，該第二電壓大於該第三電壓。
14. 一種電壓位準轉換方法，適於一位準轉換電路，該方法包括：在一電壓轉換期間將一第一控制電壓轉換為一第二控制電壓，其中該第一控制電壓介於一第一電壓與一第二電壓之間，該第二控制電壓介於一第一中間電壓與一第二中間電壓之間；以及在該電壓轉換期間將該第二控制電壓轉換為一第三控制電壓，以控制該位準轉換電路的一下一級電路，其中該第三控制電 壓介於該第一中間電壓與一第三電壓之間，其中將該第二控制電壓轉換為該第三控制電壓的步驟之前，該方法更包括：偵測該第三電壓，並且根據一偵測結果來產生多個中間電壓，該些中間電壓包括該第一中間電壓、該第二中間電壓及一第三中間電壓；以及將該第二控制電壓轉換為該第三控制電壓的步驟係根據該些中間電壓來產生該第三控制電壓。
15. 如申請專利範圍第14項所述之電壓位準轉換方法，其中該電壓轉換期間包括一第一轉換期間，在該第一轉換期間，該第三電壓大於或等於一臨界位準，該第三中間電壓實質上維持不變，以及該第一中間電壓實質上維持不變或響應於該第三電壓逐漸上升或逐漸下降，並且該第二中間電壓響應於該第三電壓逐漸上升或逐漸下降，以及該第一中間電壓大於該第二中間電壓，並且該第二中間電壓大於該第三電壓。
16. 如申請專利範圍第14項所述之電壓位準轉換方法，其中該電壓轉換期間包括一第二轉換期間，在該第二轉換期間，該第三電壓小於該臨界位準並且大於一額定電壓位準，以及該第三中間電壓實質上維持不變，並且該第一中間電壓及第二中間電壓響應於該第三電壓逐漸上升或逐漸下降，以及該第三中間電壓大於該第一中間電壓，該第一中間電壓大於該第二中間電壓，並且該第二中間電壓大於該第三電壓。
17. 如申請專利範圍第14項所述之電壓位準轉換方法，其中該電壓轉換期間包括一第三轉換期間，在該第三轉換期間，該第三電壓被轉換至一額定電壓位準，以及該第一中間電壓、第二中間電壓及該第三中間電壓實質上維持不變，以及該第三中間電壓大於該第一中間電壓，該第一中間電壓大於該第二中間電壓，並且該第二中間電壓大於該第三電壓。
18. 如申請專利範圍第14項所述之電壓位準轉換方法，其中該第三中間電壓與該第二中間電壓的一差值小於該位準轉換電路所能承受的一耐壓值，該第一中間電壓與該第三電壓的一差值小於該位準轉換電路所能承受的該耐壓值。
19. 如申請專利範圍第14項所述之電壓位準轉換方法，其中該第一電壓大於該第二電壓，該第二電壓大於該第三電壓。