[发明专利]一种电平位移电路

说明书

技术领域

本发明属于芯片设计技术领域，具体涉及一种电平位移电路的设计。

背景技术

半导体芯片内部不同电源电压的电路模块之间信号的变换，涉及到电平位移电路的使用。目前半导体功率器件技术发展迅猛，实际应用要求的工作电压越来越高，可达到千伏级的高电压。但半导体功率器件的驱动控制信号通常由普通的数字信号电路产生，其电压的幅度通常为几伏。因此，信号在低压电路和高压电路之间的变换越来越重要，同时随着高压部分电压的升高，这种高低电平的位移变换会变得越来越困难。

目前比较常用的一种集成的高压电平位移电路如图1所示。其中VH为高端浮动电源，VB为高端浮动地，MP1和MP2须为高压PMOS管，该电路具有较小的功耗。但是该电路在高压应用时，MP1和MP2管的栅极与源极之间，漏极和源极之间需要承受很高的电压。而高低压器件的设计和工艺制造比较复杂，并且随着高压部分的工作电压越来越高，高低压器件的隔离将变得更加困难，成本也越来越高。

变压器可以通过初级端线圈和次级端线圈的匝数比实现电压的变换，因此变压器可以实现高低压电平的位移。集成变压器是一种采用半导体工艺技术制作的变压器，初级端的电路和次级端的电路是通过绝缘介质层进行隔离的。集成变压器通常具有较高的带宽，其初级和次级线圈的自激频率一般高达几百兆赫兹至几千兆赫兹，而通常的功率集成器件的驱动控制信号频率是几十兆赫兹至几百兆赫兹。由于集成变压器的线圈具有低电感，高阻抗的特点，较小的电感/电阻(L/R)比值一般使得低频数字控制信号无法直接通过。例如初级线圈的输入端数字信号脉宽大于电感/电阻(L/R)比值，该集成变压器将很容易出现电流饱和。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的电平位移电路的设计中隔离比较困难的问题，提出了一种电平位移电路。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种电平位移电路，其特征在于，包括振荡器单元、可变增益放大器单元、集成变压器单元、回路电阻、普通放大器单元、检波单元和比较器单元，具体连接关系如下：

可变增益放大器单元连接外部的输入电平；

振荡器单元的输出端连接可变增益放大器单元；

可变增益放大器单元的输出端连接集成变压器单元的初级端；

集成变压器单元的次级端连接回路电阻和普通放大器单元的输入端连接；

普通放大器单元的输出端连接检波单元的输入端，检波单元输出端连接比较器单元的输入端；

比较器单元的输出端即为电平位移电路的输出端。

本发明的有益效果：本发明通过集成变压器单元实现的电平位移电路，借助集成变压器单元良好的隔离特性，解决了电平位移电路的设计中隔离比较困难的问题；同时实现输入电压信号的整体电平位移，即输入电压信号的高电平电位和低电平电位一起位移相同的幅度；并且借助载波的概念，通过振荡器单元使得各种频率的低频电压控制信号都能够进行电平位移。

附图说明

图1为现有的一种电平位移电路图。

图2为本发明所述的电平位移电路框图。

图3为本发明实施例的电平位移电路的振荡器单元结构示意图。

图4为本发明实施例的电平位移电路的可变增益放大器单元结构示意图。

图5为本发明实施例的电平位移电路的普通放大器单元结构示意图。

图6为本发明实施例的电平位移电路的两种检波单元结构示意图，其中图6(a)所示的为并联型二极管包络检波电路，图6(b)为串联型二极管包络检波电路。

图7为本发明实施例的电平位移电路的比较器单元结构示意图。

图8为本发明实施例的电平位移电路的波形示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

如图2所示，本实施例的电平位移电路包括振荡器单元、可变增益放大器单元、集成变压器单元、回路电阻、普通放大器单元、检波单元和比较器单元，具体连接关系如下：可变增益放大器单元连接外部的输入电平；振荡器单元的输出端连接可变增益放大器单元；可变增益放大器单元的输出端连接集成变压器单元的初级端；集成变压器单元的次级端连接回路电阻和普通放大器单元的输入端连接；普通放大器单元的输出端连接检波单元的输入端，检波单元输出端连接比较器的输入端；比较器单元的输出端即为电平位移电路的输出端。