[发明专利]一种在高压线性电压转换器中的串联式补偿电路

说明书

本发明公开了一种在高压线性电压转换器中的串联式补偿电路，涉及芯片的补偿电路技术领域，解决线性电压转换器可靠度低的技术问题。本发明包括n+1个串联的高压补偿电容、高压传输晶体管、第一高压开关晶体管以及第二高压开关晶体管，所述第一高压开关晶体管、高压补偿电容、第二高压开关晶体管依次串联，所述高压传输晶体管与所述高压补偿电容并联，在每两个串联的所述高压补偿电容之间均接入一可调电压。本发明串联多个高压补偿电容，在每两个串联的高压补偿电容之间分别接入可调电压，从而有效保护了晶体管的安全，从而提升了线性电压转换器的可靠度。

技术领域

本发明涉及芯片的补充电路技术领域，尤其涉及一种在高压线性电压转换器中的串联式补偿电路。

背景技术

在SoC(System on Chip，SoC)电源架构中，上层采用数个线性电压转换器，主要目的有两个：一是，直流电压降转(5V-to-1V)，提供低电压给下层的核心电路；二是，让下层多个模拟或数字负载电路彼此之间有很好的隔离度，进而提高传输效能。

其中，线性电压转换器区可分为核心级和输出级，核心级主要是参考电压跟反馈电压通过误差放大器，让线性电压转换器有一个稳定的电压输出。输出级为高压传输晶体管、高压补偿电容、反馈电阻跟负载电容所构成，还包括关闭线性电压转换器的两个高压开关晶体管。其中两个反馈电阻的比例，是根据参考电压跟所需的输出电压去做设计。为了维持系统稳定度，高压补偿电容是必须的。目前，线性电压转换器常使用PMOS晶体管(P-channel MOSFET)作为高压补偿电容与高压传输晶体管。

由于家居设备常见的输出电压是直流5V，因此线性电压转换器要能够承受大于3.3V耐压。如果是采用较旧有制程技术，大部分晶体管厂商提供的MOS晶体管能力都可以承受5V耐压，对于线性电压转换器设计上是容易的；而较先进的制程技术，尽管晶体管厂商有提供高压MOS晶体管，但仅针对漏级到源级可以保证承受5V耐压，而栅极到源级或栅极到漏级，因为栅极氧化层变薄的关系，还是无法承受5V耐压，晶体管厂商也就没有提供相关技术保证。因此需要解决在采用先进制程的MOS晶体管时，如何降低其栅极到源级或栅极到漏级的工作电压，使其作为高压补偿电容时不会被烧坏，从而确保线性电压转换器的可靠度。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述问题，提供一种在高压线性电压转换器中的串联式补偿电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种在高压线性电压转换器中的串联式补偿电路，其特征在于，包括n+1个串联的高压补偿电容M1、高压传输晶体管M2、第一高压开关晶体管M3以及第二高压开关晶体管M4，所述第一高压开关晶体管M3、高压补偿电容M1、第二高压开关晶体管M4依次串联，所述高压传输晶体管M2与所述高压补偿电容M1并联，在每两个串联的所述高压补偿电容M1之间均接入一可调电压Vc(i)，其中，i∈[1,n]，n为大于0的自然数；在多个所述高压补偿电容M1依次串联的结构中，每两个相互串联的所述高压补偿电容M1之间，其中一个所述高压补偿电容M1的栅极与另一所述高压补偿电容M1的漏极与源级均连接，连接处接入一所述可调电压Vc(i)，其中，i∈[1,n]，n为大于0的自然数；串联在首位所述高压补偿电容M1，其漏极与源级均与所述高压传输晶体管M2的栅极、第一高压开关晶体管M3的漏极连接，串联在末尾的所述高压补偿电容M1，其栅极与所述高压传输晶体管M2的漏极、第二高压开关晶体管M4的漏极均连接；所述高压传输晶体管M2的源级、第一高压开关晶体管M3的源级均连接一输入电压(Vin)；所述第二高压开关晶体管M4的源级接地；所述第一高压开关晶体管M3的栅极连接第一偏置电压(Ven)，第二高压开关晶体管M4的栅极连接第二偏置电压(Venb)；所述可调电压Vc(i)的电压值按照如下公式计算：可调电压Vc(i)的电压值灵敏度D＝Vin/(n+1)；可调电压Vc(i)的电压值Vi＝Vi-1-D；其中，可调电压Vc(1)的电压值V1＝Vin-D，Vin为所述输入电压(Vin)的电压值。

进一步地，所述高压补偿电容M1均为P-MOS晶体管。