[发明专利]用于数字型DC-DC变换器的高速电平转换电路

说明书

技术领域

本发明涉及电压转换电路，具体地，涉及一种用于数字型DC-DC变换器的高速电平转换电路。

背景技术

模拟开关电源长期以来都是电源技术领域的主流，其低成本和高性能的优势得到了客户的青睐。但是近年来，智能终端设备的发展要求电源技术向智能化，集成化发展，促进了数字开关电源技术的发展。数字开关电源可现场重新编程设置参数，通过外部数字信号可实现不同的复杂功能，同时校准比较简单，改变性能时不需要改变硬件。正是由于这些优点，数字开关电源技术得到迅速发展。

数字开关电源的系统结构如图1所示，主要由控制级，功率级和滤波器构成，其中控制部分采用模数转换器(ADC)检测外部电压和电流信号，转换为数字信号，进入微处理器或DSP进行处理，处理的结果通过低压转高压电路转换为高压信号，通过驱动级控制功率管，实现电压变换的的功能。

因为系统的数字基频频率远大于功率管的开关频率，所以微处理器工作于高频状态，这就要求微处理器运算速度足够快。一般情况下，微处理器采用线宽比较小的低压工艺制程，节省了芯片面积和功耗，提高运算速度。而外部的功率管等模拟部分采用高压工艺。这样微处理器的处理结果就需要一个低压转高压电路，通过转换后驱动功率开关。

现有的低压转高压电路如图2所示，其中M1~M6为高压场效应管。低压信号经过该电路后变为高压信号，高压信号的幅度由M3和M6的Vsg（栅极和源极之间的电压）决定。LVIN为低压信号输入端，HVOUT1和HVOUT2为高压信号输出端，两个信号相位相反。但是该电路翻转速度比较慢，其速度取决于尾电流Id的大小和管子的寄生电容。由于信号不翻转时，该电路仍然存在静态电流，增加了系统的静态功耗。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种用于数字型DC-DC变换器的高速电平转换电路，以实现翻转速度快、静态损耗低的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于数字型DC-DC变换器的高速电平转换电路，包括场效应管M1至M8和非门电路，电路的输入端LVIN连接在场效应管M1的栅极上，并通过非门电路连接在场效应管M2的的栅极上；

场效应管M7的漏极和场效应管M5漏极连接，所述场效应管M1的漏极连接在场效应管M7和场效应管M5间的节点A上，场效应管M8的漏极和场效应管M6漏极连接，所述场效应管M2的漏极连接在场效应管M8和场效应管M6间的节点B上；

场效应管M7的栅极、场效应管M3的栅极、场效应管M6的源极和场效应管M4的漏极连接在电路的输出端HVOUT2上；

场效应管M8的栅极、场效应管M4的栅极、场效应管M5的源极和场效应管M3的漏极连接在电路的输出端HVOUT1上；

场效应管M5的栅极、场效应管M6的栅极、场效应管M3的源极和场效应管M4的源极连接在一起；

场效应管M7的源极和场效应管M8的源极连接在一起；

场效应管M1的源极和场效应管M2的源极接地。

根据本发明的优选实施例，所述场效应管M1至场效应管M8的漏源电压能够承受的最大电压大于高压电平的上限电压HVDD，其栅源耐压的绝对值大于高压电平（HVDD-LVDD）和输入端LVIN输入的低压电平两者的最大值。

本发明的技术方案，通过改变电路的线路构造，通过场效应管电路为转换电路提供基准电流，并通过场效应管的导通和截止，实现正反馈，实现了电路输入端和输出端的快速转换，从而实现了电压翻转速度快、静态损耗为零的目的。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为现有技术中数字开关电源的系统结构示意图；

图2为现有的电平转换电路的电气电路图；

图3为本发明所述的用于数字型DC-DC变换器的高速电平转换电路的电气电路图；

图4为本发明所述的用于数字型DC-DC变换器的高速电平转换电路的仿真结果。

具体实施方式