[实用新型]适用于电源管理的电平转换模块

说明书

本实用新型涉及微电子技术领域，尤其是适用于电源管理的电平转换模块；它包括上拉模块、电流偏置模块、下拉模块、低压箝位模块和电压比较模块，其中上拉模块分别连接电流偏振模块和下拉模块，下拉模块连接低压箝位模块，所述低压箝位模块连接电压比较模块；功耗低：电平转换器采用电流偏置电路，偏置电流小；同时上拉电路采用双层P型MOS管控制，转换过程中产生的尖峰电流小；层数少：电平转换只用到P型高压薄栅管，其余均为低压管；转换速度快：电平转换器采用正反馈交叉互联电压采样比较的方式；可靠性高：电平转换器有上拉模块保护低压型P管，箝位模块保护低压N型管。

技术领域

本实用新型涉及微电子技术领域，尤其是适用于电源管理的电平转换模块。

背景技术

图1为现有众所周知的降压型变换器，高边功率管PM1采用P型功率管，低边功率管NM1采用N型功率管，随着开关电源集成度的越来越高，高压功率管均集成到芯片内部，如果功率管采用薄栅功率管减小器件制造的层数，从而达到减少成本；为了驱动高边功率管PM1，高边的驱动电路DRIVER电源接VIN，地接VIN-5V的电压差，从而实现驱动高边功率管PM1的目的；同理，低边的驱动电路电源接VDD，地接GND；低边驱动电路需要通过电平转换器H2L_LEVELSHIFT将高电平转换为低电平，送给低边驱动电路DRIVER监测高边功率管PM1的开关状态决定是否开启下管，防止上下管直通产生大电流，毁坏器件。本文所述的电平转换器(也称为电平转换模块)即为图1中的H2L_LEVELSHIFT模块。

图2为现有众所周知的另一款降压型变换器，高边功率管NM2采用N型功率管，低边功率管NM1采用N型功率管。为了驱动高边功率管NM2，高边的驱动电路DRIVER电源接 SW+5V，地接SW，从而实现驱动高边功率管NM2的目的；同理，低边的驱动电路电源接 VDD，地接GND；低边驱动电路需要通过电平转换器H2L_LEVELSHIFT将高电平转换为低电平，送给低边驱动电路DRIVER监测高边功率管NM2的开关状态决定是否开启下管，防止上下管直通产生大电流，毁坏器件。本文所述的电平转换器为图2中的H2L_LEVELSHIFT 模块。

如图3所示，现有的电平转换器分为三个部分：上拉模块、下拉模块和电流比较模块。

工作原理：电平转换器接收高边驱动器HV_DRIVER信号，经过反相器整形后送给上拉模块，当HV_DRIVER为高时，关断PM2，导通PM1产生上拉电流，该电流送入下拉模块；当HV_DRIVER为低时，关断PM1，导通PM2产生上拉电流，该电流送入下拉模块；下拉模块NM1和NM2采用二极管连接的形式，吸收电平转换过程中产生的尖峰电流，从而实现一定的箝位功能，电流比较模块通过镜像管NM3和NM4镜像流过下拉模块中NM1和NM2 的电流，其中流过NM3电流经过PM3和PM4镜像，与NM4电流比较，从而实现高电平到低电平的转换。

注：文中PM1和PM2采用高压薄栅管，其余管子均为低压薄栅管；

HV_VCC：高压电平；

FLOAT_GND:为HV_VCC减5V电压差；

LV_VCC：低压电平；

GND:0V

现有技术的问题和缺点：

a、电平转换速度慢(因为电平转换器采用电流采样做比较的方式，低功耗小电流意味着速度慢，牺牲功耗可换取转换速度) ；

b、低压管存在被击穿可能(在HV_DRIVER转换瞬间，下拉管存在较大过冲，增大电流提高转换速度的同时，也增加了被击穿的风险) ；

如图4所示，现有的另一款电平转换器分为三个部分：上拉模块、下拉模块和电压比较模块。