[发明专利]电压电平变换电路

说明书

总的来说，本发明涉及电压电平移位电路，更具体地说，它涉及半导体电压电平变换电路，其输出电压可变换到高于电源电压和半导体电路的击穿电压。

在电子系统及子系统中，一般的做法是用半导体集成电路技术来实现不同晶体管之间的接口。更一般的做法是把不同种类的晶体管集成在同一半导体芯片上。为了实现这种不同种类晶体管间的接口，在不同种类的接口上常常要用电压电平变换才能使电路正常工作。比如，为了实现射极合逻辑（ECL）与金属氧化物场效应晶体管（MOSFET）电路间的接口，就必需把电压在1.5伏和15伏之间变换。

当必须实现低压电路与高电压电路的接口时，不同工艺间的接口设计存在更多困难。一个典型例 子可能包含有低压CMOS电路，由于其低功耗和高晶体管密度而被电子系统所采用，可能要求用CMOS电路来驱动一些高电压电路，比如显示驱动器和汽车控制电路。这些高电压电路的击穿电压通常比低压电路允许的电压高。

在汽车电路中，常用高击穿电压的双极型及Mos功率晶体管来驱动诸如无滑制动装置。电子燃油泵、风档刮水器、电子门窗及电子锁等的线圈及直流马达。而这些高压晶体管通常是用低功率低压控制电路来控制和驱动的。对于驱动线包和马达来说，横向和垂直的DMOS功率场效应管特别有用，因为这种晶体管呈现非常低的导通电阻，因而在其负载端子上的电压降很小。这种功率场效应晶体管可以非常有效地驱动线圈和直流马达，因为它能经受高电压。

为了使功率场效应晶体管的导通电阻减到最小，必须使驱动其栅极的电压高出功率部件的电源电压。汽车中的电池电压，因而也是功率场效应晶体管的电源电压可以在大约5.5伏到36伏间变化。目前功率场效应晶体管的击穿电压可超过80伏。因此，可以期望驱动功率场效应晶体管栅极的电压高于电源电压而又小于功率场效应管的击穿电压。因为低压半导体电路具有卓越的晶体管密度且便于制造，它们作为高压电路的驱动和控制电路极其有用，还可省去高压接口。

这样，需要做的就是一半导体电压电平变换电路，它提供的输出电压要变换到既高于电源电压又高于半导体电路的击穿电压。

因此，本发明的目的是要提供一种改进的半导体电压电平变换电路。

本发明的另一目的是要提供这样一种半导体电压电平变换电路：其输出电压的幅度大于半导体的击穿电压。

本发明的又一目的是提供一种半导体电压电平变换电路，其输出电压的频率是输入信号频率的两倍。

本发明的再一个目的是其提供的半导体电压电平变换电路的输出电压的幅度大于电源电压。

在用一种形式实现本发明的上述目的和其它目的时，提供了一种用单晶片集成电路形式制造的电压电平变换电路，它接在第一和第二电源电压端子之间，它们分别接收第一和第二电源电压，并在其输出端提供输出电压，而其输出电压的幅度既大于该第一电源电压，又大于其半导体器件的击穿电压。

接口电路的输入端用来接收输入信号，其接口电路把输入信号的电压电平变换到大于输入电压但小于该半导体的击穿电压。一电压变换电路接在该接口电路和输出端之间，它进一步对输入信号进行变换，使变换后的信号的幅度大于半导体器件的击穿电压。

从结合下面附图的详细说明中，可以更好地了解本发明的上述和其它目的、性能及优点。

图1是本发明的一个较好实施例的构成图。

图2是该实施例中所示结点的信号波形图。

图1示出了一种可用标准半导体处理技术制造的电压电平变换电路，它包含电流镜12、接口电路13和电压变换电路14。电流镜12由场效应管7和8组成。它们的源极接到电源端子1，它们的栅极接到场效应管7的漏极。场效应管8的漏极接到电压结点3。场效应管7的连接使它构成一个二极管，可调节场效应管8的栅极电压，从而使场效应管7中流过的电流是场效应管8中电流的镜象。

场效应晶体管9和11的源极接到电源端2，它们的栅极分别接输入端5和6，它们的漏极分别与场效应管7和8的漏极相连。加到输入端子5的偏压调节流过电流镜12的电流量。加到输入端子6的控制信号可使电流镜接通或开断。加到电压结点3的变换电压由电源电压端子1的电池电压的大小和流过电流镜12的电流的大小来决定。