[发明专利]电平转换电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将信号幅值从低电压转换至高电压的电平转换电路，更具体地，涉及一种电平转换电路，在这种电平转换电路中，在转换电路和栅极驱动器中使用低压元件替代高压元件，使得即使当工作电压的幅值较低时也能执行快速切换操作，从而容易地构造电路并改善电路的驱动能力。

背景技术

通常，对系统的元件使用不同的电压以减少系统的功耗。因此，需要电平转换器来在不同电压之间精确地传输信号。

图1是传统电平转换器的电路图。

参见图1，传统电平转换器1包括输入电路2、转换电路3以及电压生成电路4。

转换电路3包括低压NMOS晶体管Tr15和Tr16、高压NMOS晶体管Tr13和Tr14、以及高压PMOS晶体管Tr11和Tr12。电压生成电路4所生成的偏置电压VB1被施加到高压NMOS晶体管Tr13和Tr14的栅极。

在图1所示的电平转换器中，在相同的转换电路配置中改善了偏置电压的性能。

也就是说，第二驱动电压VD2没有对所生成的偏置电压VB1造成影响，从而转换电路的工作速度没有降低。

由于第二驱动电压VD2对改善的偏置电压VB1没有影响，故第一节点N1和第二节点N2处的电压在转换电路中保持恒定。因此，第二驱动电压VD2的变化对低压NMOS晶体管Tr15和Tr16的工作特性没有影响，从而转换电路的快速工作得以维持。

在这种情况下，存在低压NMOS晶体管Tr15和Tr16必须在低工作电压下使用的局限。根据电平转换器的特性，第二驱动电压VD2具有比第一驱动电压VD1更高的电势。因此，高压NMOS晶体管Tr13和Tr14被增加，以使用由第一驱动电压VD1操作的低压NMOS晶体管Tr15和Tr16。

低压NMOS晶体管Tr15和Tr16的漏极电压是通过从偏置电压VB1分别减去高压NMOS晶体管Tr13和Tr14的栅极-源极电压VGS而获得的值。

因此，电压生成电路4生成并提供了适用于低压NMOS晶体管Tr15和Tr16的正常工作的电压VB1。在这种情况下，NMOS晶体管Tr13和Tr14的漏极电压大致变成重复第二驱动电压VD2和0V(即，GND)的切换电压。为了这个目的，必须使用高压NMOS晶体管，以使转换电路在为高电压的第二驱动电压下正常工作。

同样地，配置适于电路的工作电压的元件，从而获得期望的电平转换信号。

高压PMOS晶体管Tr11和Tr12的漏极分别连接至高压NMOS晶体管Tr13和Tr14的漏极。因此，当高压PMOS晶体管Tr11(Tr12)彼此锁存连接时，必须使用高压元件以使输出信号仅对被输入信号的转换起反应。通过这种配置，有可能获得稳定的逻辑转换操作。

在传统电平转换器中，使用NMOS晶体管Tr15和Tr16来获得快速的工作特性。然而，必须增加高压NMOS晶体管作为低压和高压隔离元件，从而使用低压NMOS晶体管Tr15和Tr16。因此，高压元件的影响依然存在，并且通过低压NMOS晶体管Tr15和Tr16与高压NMOS晶体管Tr13和Tr14之间的相互作用来确定输入侧的工作特性。

如传统电平转换器的工作中所描述，由于高压NMOS晶体管Tr13和Tr14的使用，必须使用高压PMOS晶体管Tr11和Tr12作为执行锁存器的操作的元件。因此，处于负载侧的锁存器的工作特性受到高压元件的影响。

电平被转换的输出信号大致执行第二驱动电压VD2与接地电压GND之间的转换。然而，用于处理电平被转换的输出信号的电路必须被配置为高压元件。因此，增加了高压元件的尺寸，并降低了高压元件的工作速度。

发明内容

因此，本发明致力于解决现有技术中所出现的问题，并且本发明的目的是提供一种电平转换电路，其能够通过允许转换电路和栅极驱动器工作在低电压下来减少系统的整体工作电压并实现快速的工作速度。