[发明专利]一种采用高压耗尽NMOS管结构的高压转低压电源电路

说明书

技术领域

   本发明属于集成电路芯片技术，具体涉及一种采用高压耗尽NMOS管结构的高压转低压电源电路。

背景技术

   高压电源供电的集成电路，其内部电路可分为高压电路模块和低压电路模块。高压电路模块的供电直接由外接电源提供，低压电路模块的供电电路需要在芯片内产生，由外接电源产生一个恒定的低压电源给内部低压电路供电。如何产生这个低压电源是每个高压集成电路都必须面对的问题，

   高压电源供电的集成电路，由于其外接电源变化范围比较大，一般是在5V左右到几十伏的范围内都能正常工作。对于其内部的低压电路，在这么宽的电源变化范围内，其低压电路的供电一般需要比较稳定的低压电路供电。因此低压电路供电的稳定性和可靠性对整个系统的稳定工作至关重要。

   目前高压电源转低压电源电路的控制方法有两种，一种是采用类似LDO的电路形式，采用高压运放以及基准电压产生固定不变的低压电源。这种方法的优点是低压输出电源比较恒定，但由于采用负反馈结构，电源电压变化范围大，低压电源的负载不固定等原因，环路的稳定性比较难以控制，设计不好容易产生振荡，这对低压电源来说是不允许的。另外一种是采用特殊器件如JFET器件，利用其器件特性先把高压电源转换成低压电源，然后再采用一般低压电路的控制方法产生固定不变的低压电源，这种方法的优点是结构简单，采用JFET器件就能很方便的把高压电源转换成相对低的低压电源，但受限于JFET的器件特性，其流电流能力一般不强，需要很多个JFET并联才能满足设计的要求，增大了芯片的面积，且JFET器件工艺控制难以保证。

   鉴于现行的高压电源转低压电源的缺点和对电子系统对供电电源的要求越来越高，以及对芯片成本的考虑，需要采用一种新的方法，来可靠的解决高压电源转低压电源的问题。

 

发明内容

本发明的目的在于提供一种稳定可靠的高压电源转低压电源电路，该电路可以适用于任何一种高压供电的集成电路，电路相对简单，工作稳定可靠。

 

为此目的，本发明的采用如下技术方案，该高压转低压电源电路包括低压稳压电路，还包括高压耗尽管，其中高压耗尽NMOS管的漏端接高压电源电压，栅端接一固定电位，源端为高压电源转化为低压电源输出。具体来说高压耗尽NMOS管的漏端接高压电源电压，栅端接一固定电位，源端为高压电源转化为低压电源。根据高压耗尽NMOS管的电流公式I=K(VGS-VTH)2，其中系数K和高压耗尽NMOS管开启电压VTH是常数，VGS是此高压耗尽NMOS管的栅端电压VG和源端电压VS电压差，I是流过高压耗尽NMOS管，根据此公式，如果流过高压耗尽NMOS管的电流、高压耗尽NMOS管的栅端电压VG，系数K和高压耗尽NMOS管开启电压VTH是定值，则高压耗尽NMOS管的源端电压VS电位也将是固定值，此值作为低压稳压电路的供电电压。

 

作为上述方案的优选方案，所述低压稳压电路可由运算放大器，两个比例电阻，PMOS调整管组成，其中运算放大器的电源和PMOS调整管的源端接到高压耗尽NMOS管的源端，运算放大器的负向输入端接基准电压，正向输入端接两个比例电阻的公共端。 根据负反馈的原理，低压稳压电路的输出电压VOUT由公式VOUT=Vbe*(1+R1/R2)求得，只需确定基准电压Vbe,比例电阻R1和R2的值，则低压稳压电路的输出VOUT为一定值。

 

本发明与现有技术相比的有益效果是由于本发明高压电源转低压电源电路直接采用高压耗尽管来做降压器件，相对于采用JFET的方案，从器件特性来说相同面积的高压耗尽管的流电流能力远远大于JFET器件，所以集成在电路内部时所占芯片面积小。同时由于高压耗尽管的器件特性，其开启电压为负值，利用此特性，只需要控制流过高压耗尽管的电流以及其栅端的点位，就很容易从其源端得到低压电源，再由此低压电源给内部的稳压电路供电，得到基本恒定不变的低压电源给内部低压电路供电。