[发明专利]CMOS驱动电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关驱动电路，特别涉及一种CMOS驱动电路。

背景技术

随着半导体行业的飞速发展，各类功率芯片的应用领域不断扩大，例如，交流电机的控制、平板显示器的驱动电路、打印机驱动电路以及声音功放系统等等，而这些驱动芯片都需要驱动负载。

功率晶体管(MOSFET)具有导通电阻低、负载电流大的优点，因而非常适合用作开关电源(switch-mode power supplies，SMPS)的整流组件。功率MOSFET重要特征就是其导通电阻Ron，Ron越大，说明功率MOSFET的输出功率越大，转换效率越高。理想状态下导通电阻Ron为零，功率MOSFET在实际工作中，导通电阻由如下公式表示：

Ron=1μCOXWL(VGS-VT)]]>

其中，μ为载流子的迁移率，C_OX为功率MOSFET的单位面积的栅极电容；为功率MOSFET的宽长比；(V_GS-V_T)为过驱动电压，其中V_GS为功率MOSFET的栅极上加的调制驱动电压，V_T为功率MOSFET的阈值电压。由上式可以看出，越大，(V_GS-V_T)越大，Ron越小。在现有技术中，通常通过增加功率MOSFET的宽长比即通过增加功率MOSFET的面积来提高功率MOSFET的输出功率。但是，增加面积就增加了集成电路的成本。同时，由上式还可以看出，功率MOSFET的Ron还与过驱动电压(V_GS-V_T)有关，过驱动电压(V_GS-V_T)越大，Ron越小，表明功率MOSFET的输出功率越大，功率MOSFET输入的调制驱动电压V_GS通常通过驱动电路实现。

当前，通常采用具有至少一级缓冲级的CMOS驱动电路驱动功率MOSFET。所述CMOS驱动电路的每个缓冲级在电源与地之间有一个PMOS晶体管和一个NMOS晶体管，CMOS结构可以实现在一个控制信号的前提下，PMOS晶体管为开启态(关闭态)时候，NMOS晶体管为关闭态(开启态)。当PMOS晶体管为开启态、NMOS晶体管为关闭态的时候，输出端与电源短接，输出高电位；而当PMOS晶体管为关闭态、NMOS晶体管为开启态的时候，输出端与地短接，输出低电位。

专利号为7126388的美国专利公开一种CMOS驱动电路，参照附图1给出现有技术的CMOS驱动电路100的两级缓冲级27，该专利公开的CMOS驱动电路由多级缓冲级构成，每个缓中级的PMOS晶体管55的源极与直流电压输入端41相连、漏极与NMOS晶体管56漏极相连并且引出作为本级缓冲级的输出端49；NMOS晶体管56的源极接端口50，端口50一般情况下接地；PMOS晶体管55的栅极与NMOS晶体管56的栅极相连且与上一缓冲级的输出端相连；首级缓冲级的PMOS晶体管的栅极与NMOS晶体管的栅极输入由时钟产生的时序信号，末级缓冲级的输出端与功率晶体管的栅极相连，每个缓冲级的PMOS晶体管和NMOS晶体管的面积比上一缓冲级的晶体管的面积要大，以获得较大的驱动电流。

但是采用上述CMOS驱动电路驱动功率晶体管，其输出的调制驱动电压为单一电压，如果这个电压比较低，功率晶体管的输出功率就比较小。要增大功率晶体管的输出功率，需要增大功率晶体管的面积，这就增加了生产成本。在有些多电压系统中，比如电压变换电路中，现有技术的CMOS驱动电路未能灵活利用高电压的驱动能力。

发明内容

本发明解决的问题提供一种CMOS驱动电路，充分利用多电压系统中电压变换电路的高电压作为其中一个直流输入电压，通过将两个直流输入电压中较高电压转换成调制驱动电压并通过输出端输出，提高了CMOS驱动电路的驱动负载能力。