[发明专利]一种用于芯片使能零关断电流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,具体涉及一种用于芯片使能零关断电流的高压转低压电源电路。

背景技术

高压供电的集成电路，其内部可分为高压电源模块和低压电源模块，高压电源模块的供电直接由外接高压电源提供，低压电源模块的供电需要用高压电源转化为低压电源后供电。对于整个芯片系统，芯片使能模块是最先开始动作的模块，此模块一般不能采用低压模块供电，因为从上电顺序来说是由芯片使能模块发出有效控制信号后，高压转低压电源模块才开始工作。因此需要构架一个采用高压电源直接供电的芯片使能模块，且随着对于节能的要求越来越高，当芯片处于关断状态时，要求整个芯片的静态电流基本为零，如何根据这两个要求架构的芯片使能模块成为高性能高压芯片都需要解决的问题。

解决这方面的问题现行的方法有两种，一种是使芯片使能模块无论是在开启状态还是在关断状态都会消耗很小的静态电流，但这种方式首先是没有满足关断静态电流为零的要求，且为了使静态电流很小，电路内部需要串接很大的电阻来限制静态电流，增加了芯片成本，这种方式的优点的工作比较稳定，缺点是性能指标较差，实现成本较高。另外一种是采用特殊器件比如JFET，利用JFET的器件特性，在芯片处于关断状态时，由JFET提供一个经过高压转换为低压电源的电压给内部逻辑电路供电，由于内部逻辑电路是数字电路，数字电路在静态工作时消耗的电流基本为零，且能输出有效的控制信号，因此用JFET之类的器件架构的芯片使能模块电路简单，实现起来比较方便，但由于JFET是特殊器件，工艺实现需要增加额外光刻，且器件特性比较难以控制，风险性比较大。

鉴于现行的产品成本的考虑以及芯片工作电压越来越高，需要一种新的架构来解决芯片使能电路的供电问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于芯片使能零关断电流的高压转低压电源电路，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，对器件的耐压要求不高。

本发明一种用于芯片使能零关断电流的高压转低压电源电路，包括使能控制电路，高压PMOS管比例电流镜，二极管串联网络，电流放大输出电路。使能控制电路由高压NMOS管N1和第一电阻R1组成，高压NMOS管N1的栅端接输入控制信号IN1，源端接地电平，漏端接第一电阻R1的一端。根据NMOS管的器件特性，当控制信号IN1的电压小于高压NMOS管N1的开启电压VTH时，高压NMOS管N1处于截止状态，流过此高压NMOS管N1的电流为零，当控制信号IN1的电压大于高压NMOS管N1的开启电压VTH时，高压NMOS管N1开始导通，有电流流过此高压NMOS管，第一电阻R1的作用是用来限制流过高压NMOS管N1的电流，第一电阻R1的另外一端接高压PMOS管比例电流镜的第一高压PMOS管P1的漏端和栅端。

高压PMOS管比例电流镜由第一高压PMOS管P1和第二高压PMOS管P2组成，第一高压PMOS管P1和第二高压PMOS管P2的源端同时接高压电源VDD，栅端连接在一起接到第一高压PMOS管P1的漏端，由于第一高压PMOS管P1和第二高压PMOS管P2的栅端和源端的电压差始终一致，所以流过这两个高压PMOS管的电流基本上与这两个高压PMOS管的沟道宽度W和沟道长度L的比值K有关。比值K的设置可以根据电路需求设定。第一高压PMOS管P1的漏端接使能控制电路1中第一电阻R1的一端，第二高压PMOS管P2的漏端接二极管串联网络的输入端和电流放大输出电路的输入端。

二极管串联网络，由多个二极管串联组成，二极管的连接方式为第一二极管D1的负端接地电位，正端接第二二极管D2的负端，第二二极管D2的正端接第三二极管D3的负端，二极管的个数N由电路需求决定。第N二极管DN的正端接高压PMOS管比例电流镜中第二高压PMOS管的漏端和电流放大输出电路中NPN三极管Q1的基极端。

电流放大输出电路由NPN三极管Q1和第二电阻R2组成。NPN三极管Q1的集电极接高压电源VDD，基极接高压PMOS管比例电流镜中第二高压PMOS管的漏端和二极管串联网络中第N二极管DN的正端。发射极接第二电阻R2的一端，同时作为低压电源VOUT的输出。第二电阻R2的另外一端接地电平

本发明利用高压NMOS管的器件特性，第一高压NMOS管N1的漏端相对于地电位可以耐高压，所以在第一高压NMOS管N1处于关断状态时，其漏端的电位接近高压电源VDD，器件可以安全工作。