电平移位电路的制作方法_3

文档序号:9423158阅读:来源:国知局
高压侧电源端子Vb的端子电压从电路电源端子VCC经二极管8供给。另一方面,当该输出电压电平转变为高电平时,高压侧基准端子Vs的端子电压也同样转变,高压侧电源端子Vb的端子电压经电容器9追随该输出电压电平的变化,超过电路电源端子VCC的端子电压而升压。该升压了的高压侧电源端子Vb的端子电压不通过逆偏压状态的二极管8向电路电源端子VCC侧放电,而维持高电压状态。此外,由于该升压了的高压侧电源端子Vb的端子电压作为电源电压被供给到比较器14,所以从高压侧输出端子Vh输出的高压侧输出信号的输出电平也同样地升压。通过以上,高压侧电路2构成为浮动电路,由此与自举电路协作,能够将高耐压M0SFET7a的栅极电压驱动为充分高的电压。
[0055]一对电压抑制电路15a、15b抑制电流产生电路3的第一电流输出端子Na和第二电流输出端子Nb的端子电压在电路动作中过度上升。由此,防止对与各电流输出端子Na、Nb连接的MOSFETlOb、1c施加过剩的压力。电压抑制电路15a、15b的详细内容将在后面叙述。
[0056]接着,说明本发明电路I的电路动作。首先,参照图2所示的电压波形图说明没有一对电压抑制电路15a、15b的情况下的动作。图2中从上级依次示意性地表示高压侧输入信号SIH、低压侧输入信号SIL、非反相输入端子Np、反相输入端子Nn、高电压输出端子0UT、第一电流输出端子Na、第二电流输出端子Nb各自的电压波形。而且,图2所示的电压值不是准确表示与实际的电路动作中的电压值成比例的值,而是示意性地表示电压变化的概略。而且,高压侧输入信号SIH、低压侧输入信号SIL、高电压输出端子OUT、第一电流输出端子Na和第二电流输出端子Nb各自的电压是以电路基准端子VSS为基准的电压,非反相输入端子Np和反相输入端子Nn各自的电压是以高压侧基准端子Vs为基准的电压。
[0057]如图2所示,在时刻t0,高压侧输入信号SIH为高电平,低压侧输入信号SIL为低电平,高耐压M0SFET7a为导通状态,高耐压M0SFET7b为断开状态,如以下说明,对高电压输出端子OUT输出高电压Vhh。在该稳定状态(状态H)下,MOSFET12a由于栅极被施加低电平的基准电压Vss而成为断开状态,MOSFET12b由于栅极被施加高电平的电源电压Vcc而成为导通状态。在该状态下,在M0SFET12b和电阻元件13b中流动流入电流产生电路3的MOSFETlOc的电流12,在电阻元件13b的两端产生与电流12相应的电压降AV2。另一方面,由于M0SFET12a为断开状态,所以在电阻元件13a没有电流流动,电阻元件13a的两端间的电压降AVl为0V。
[0058]此外,在该稳定状态下,由于M0SFET12a为断开状态,且流入MOSFETlOb的电流Il为零,所以第一电流输出端子Na的端子电压成为基准电压Vss (接地电压=OV)。另一方面,MOSFET12b为导通状态,MOSFET12b的栅极源极间电压被自动调节,使得流动与流入MOSFETlOc的电流12相同的电流,所以第二电流输出端子Nb的端子电压成为该被调节的MOSFET12b的源极电压。
[0059]由于高压侧电路2作为浮动电路动作,所以高压侧电源端子Vb的电压成为在高电压输出端子OUT的输出电压Vhh上加上了电压Va而得的电压(Vhh+Va ),该电压Va为与从电源电压Vcc减去二极管8的电压降后的电压大致相等的电压。另一方面,高压侧电源端子Vb的电压也成为高电压输出端子OUT的输出电压Vhh。因而,以高压侧电源端子Vb为基准时,非反相输入端子Np的电压与高压侧电源端子Vb的电压V a大致相等,反相输入端子Nn的电压大致等于从高压侧电源端子Vb的电压V a减去电阻元件13b的电压降Δ V2而得的电压(Va - AV2)。由此,非反相输入端子Np的电压比反相输入端子Nn的电压高,所以从比较器14将高压侧基准端子Vs作为基准输出高电平的电压(Va ),将电压Va预先设定为比高耐压M0SFET7a的阈值电压高,由此如图2所示,对高电压输出端子OUT输出高电压Vhh。
[0060]接着,假设在时刻tl,高压侧输入信号SIH从高电平转变为低电平的情况。高压侧输入信号SIH转变为低电平时,MOSFET12a由于栅极被施加高电平的电压Vcc,从断开状态变化为导通状态,M0SFET12b由于栅极被施加低电平的电压Vss而从导通状态变化为断开状态。其结果是,在M0SFET12a和电阻元件13a中流动流入电流产生电路3的MOSFETlOb的电流II,在电阻元件13a的两端产生与电流Il相应的电压降AVI。另一方面,由于M0SFET12b成为断开状态,所以电流不流入电阻元件13b,电阻元件13b的两端间的电压降AV2 为 OV0
[0061]另一方面,由于在时刻tl低压侧输入信号SIL从低电平转变为高电平,所以高耐压M0SFET7b从断开状态成为导通状态,高电压输出端子OUT的电压电平从高电压Vhh开始下降。追随此,高压侧电路2的高压侧电源端子Vb和高压侧基准端子Vs各自的电压也下降。但是,由于从高压侧电源端子Vb看来的上述电压降AVl和电压降AV2被维持,所以非反相输入端子Np的电压变得比反相输入端子Nn的电压低,因而从比较器14以高压侧基准端子Vs为基准输出低电平的电压(OV)。其结果是,高耐压M0SFET7a的栅极源极间的电压成为低电平,从导通状态转变为断开状态。而且,高电压输出端子OUT的电压电平最终下降至基准电压Vss (接地电压=0V) ο此外,高压侧基准端子Vs的电压也成为基准电压Vss (接地电压=OV),高压侧电源端子Vb的电压从状态H的电压(Vhh+Va)仅下降与高电压输出端子OUT的电压变化量(Vhh)大致相同的电压,下降至电压Va。由此,非反相输入端子Np和反相输入端子Nn各自的电压分别成为电压(Va — AVl)和电压Va。
[0062]此外,由于M0SFET12a从断开状态成为导通状态,所以M0SFET12a的栅极源极间电压自动调节,使得流动与流入MOSFETlOb的电流11相同的电流,第一电流输出端子Na的端子电压从基准电压Vss (接地电压=0V)上升至该调节后的M0SFET12a的源极电压。另一方面,由于M0SFET12b成为断开状态,所以流入MOSFETlOc的电流12成为零,第二电流输出端子Nb下降至基准电压Vss (接地电压=0V)。
[0063]接着,假设在时刻t2高压侧输入信号SIH从低电平转变为高电平,且低压侧输入信号SIL从高电平转变为低电平的情况。
[0064]首先,低压侧输入信号SIL成为低电平,高耐压M0SFET7b成为断开状态。高压侧输入信号SIH成为高电平,所以M0SFET12a由于栅极被施加低电平的基准电压Vss而成为断开状态,MOSFET12b由于栅极被施加高电平的电源电压Vcc而成为导通状态。其结果是,在M0SFET12b和电阻元件13b中流动流入电流产生电路3的MOSFETlOc的电流12,在电阻元件13b的两端产生与电流12相应的电压降AV2。另一方面,由于M0SFET12a成为断开状态,所以电流不流入电阻元件13a,电阻元件13a的两端间的电压降AVl成为0V。
[0065]紧随时刻t2之后,高压侧电源端子Vb的电压下降至紧临时刻t2之前的稳定状态(状态L)的电压状态(电压Va),高压侧基准端子Vs的电压也下降至紧临时刻t2之前的状态L的电压状态(基准电压Vss = 0V)。由此,非反相输入端子Np的电压与高压侧电源端子Vb的电压V α大致相等,反相输入端子Nn的电压与从高压侧电源端子Vb的电压V α减去电阻元件13b的电压降AV2而得的电压(Va — △ V2)大致相等。而且,在紧随时刻t2之后,非反相输入端子Np和反相输入端子Nn各自的电压也以电路基准端子VSS为基准分别成为相同的电压值。
[0066]以上的结果是,由于非反相输入端子Np的电压变得比反相输入端子Nn的电压高,所以从比较器14以高压侧基准端子Vs为基准输出高电平的电压(V α ),高耐压M0SFET7a成为导通状态。以下,设高耐压M0SFET7a成为导通状态的时刻为时刻t3。比时刻t2稍晚,在时刻t3高耐压M0SFET7a成为导通状态时,高耐压M0SFET7b成为断开状态,所以高电压输出端子OUT的电压电平上升。追随该电压上升,高压侧电源端子Vb和高压侧基准端子Vs各自的电压也同样上升,所以导通状态的高耐压M0SFET7a的栅极源极间电压被维持为比阈值电压高的电压Va,高电压输出端子OUT的电压电平上升至高电压Vhh。
[0067]此处,高压侧基准端子Vs的电压完全追随高电压输出端子OUT的电压电平,高压侧电源端子Vb的电压变化也由于经电容器9的静电耦合而大致即刻追随高电压输出端子OUT的电压变化。由于M0SFET12a是断开状态,所以非反相输入端子Np的电压没有产生由电阻元件13a引起的电压降,追随高压侧电源端子Vb的电压变化而电压上升,但是产生与由寄生于非反相输入端子Np的电容与电阻元件13a的电阻值的积表示的时间常量相应的时间延迟。另一方面,由于M0SFET12b是导通状态,所以反相输入端子Nn的电压减去由电阻元件13b引起的电压降量(AV2),并追随高压侧电源端子Vb的电压变化而电压上升,但是产生与由寄生于反相输入端子Nn的电容与电阻元件13b的电阻值的积表示的时间常量相应的时间延迟。该时间延迟的结果是,以高压侧基准端子Vs为基准时,非反相输入端子Np和反相输入端子Nn各自的电压分别暂时成为负电压,但是时刻t3后,非反相输入端子Np与反相输入端子Nn间的电压的大小关系也被维持,因此比较器14的输出电压被维持为电压V α。
[0068]非反相输入端子Np和反相输入端子Nn各自的电压
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