[发明专利]增强可靠性的高压电平移位电路和方法

说明书

本发明揭示了一种增强可靠性的高压电平移位电路和方法，该电路将低电压域输入信号电平移位成高电压域输出信号，所述高压电平移位电路包括耦合电路，该耦合电路被配置为响应于所述高电压域信号的上升沿和/或下降沿，并保持高电压域输出信号状态。本发明利用RC耦合电路在HV_VSS/HV_VDD上升沿、下降沿产生脉冲信号，保持高压端latch的状态，避免latch出现误翻转，解决了高压电路中HV_VSS/HV_VDD变化斜率非常大时引起错误翻转的问题。

技术领域

本发明属于涉及一种电平移位电路，具体涉及一种增强可靠性的高压电平移位电路和方法。

背景技术

电平移位电路有广泛的应用，例如在DC/DC、马达驱动器、负载开关等电路中电平移位电路可控制高边功率管的导通关闭。

结合图1和2所示，传统的电平移位电路应用在DC/DC、马达驱动电路中，特别是高压的情况，存在可靠性问题，也即latch状态会误翻转，输出信号OUT的高低逻辑状态与输入信号ON不一致。此问题的根源是：

1、DC/DC、马达驱动电路中，HV_VDD与HV_VSS之间压差固定，但HV_VSS会在0V附近和一个高压电压之间快速切换，并且切换时的斜率可能高达5V/ns。

2、高压电路中，PM3/PM4/NM3~NM6都必须使用高压MOS，其漏极、源极寄生电容明显，也即ON_HV/OFF_HV节点有较大寄生电容，如图1所示的Cpar1/Cpar2。

3、在输入信号高低变换时，Cpar1/Cpar2需要快速的充电才能保证输出逻辑正确，以下以输入ON的上升沿为例说明，如图3中(a)所示：

输入信号ON变高，ON_HV变低等于HV_VSS电压，OFF_HV变高等于HV_VDD；NM1/PM2导通，NM2/PM1截止。

然后HV_VSS/HV_VDD出现很快的上升沿。上升沿过程中，ON_HV/OFF_HV也需要跟随HV_VSS/HV_VDD快速上升。对于ON_HV和OFF_HV节点，由于NM1和NM2的寄生二极管具有较强的电流能力，因此可以快速为Cpar1和Cpar2充电，并且把ON_HV和OFF_HV节点上推至相同电位。

当HV_VSS/HV_VDD刚刚停止上升，PM3,PM4均无法导通。此时锁存器latch的四个器件的工作状态完全相同，处于“失锁”状态，此时ON_HV和OFF_HV任何一个节点受到扰动，都可能使锁存器再次锁定。而输出结果正确与否，取决于哪一个节点受到了扰动。

4、类似的，如图3中(b)所示，输入ON信号变低，OUT会出现相反状态，然后HV_VSS/HV_VDD出现很快的下降沿，需要为Cpar1和Cpar2快速放电。由于PM1,PM2的寄生二极管具有较强的电流能力，因此可以快速为Cpar1和Cpar2放电，并且把ON_HV和OFF_HV节点下拉至相同电位。后续出现“失锁”以及扰动导致latch锁定在错误状态与ON信号变高原理相同。

5、同样，如果PCB、bonding wire等的寄生电感太大，HV_VSS/HV_VDD产生了高频振荡，其中的高速上升/下降沿也会引发电平移位电路产生错误输出。

如何提供一种可靠性的高压电平移位电路，是一个急需解决的问题。

发明内容

本发明一实施例提供一种增强可靠性的高压电平移位电路和方法，特别在高电压、高摆率的情形，可以避免输出信号状态出错。包括：

提供一种增强可靠性的高压电平移位电路，将低电压域输入信号电平移位成高电压域输出信号，所述高压电平移位电路包括耦合电路，该耦合电路被配置为响应于所述高电压域信号的上升沿和/或下降沿，并保持高电压域输出信号状态。

一实施例中，所述耦合电路为RC耦合电路。