一种用于超宽范围电压转换的低功耗电平转换器

1.本发明涉及信号处理技术领域，具体涉及一种用于超宽范围电压转换的低功耗电平转换器。


背景技术：

2.现代复杂的片上系统(soc)已广泛采用多个电源域，以在满足性能要求的同时降低功耗。而多个电源域之间通过需要增加电平转换器，以满足多个电源域之间的数据传输，例如在多电源电压系统中，通过电平转换器实现从低压(vddl)电源域到高压(vddh)电源域的信号传递。传统的电平转换器结构包括很多种，例如交叉耦合电平转换器(ccls)和电流镜电平转换器(cmls)。其中，交叉耦合电平转换器通过互补上拉网络(pun)和下拉网络(pdn)实现了接近于零的静态功耗，但是其在电平转换切换时所转换电平之间的电压差范围有限，且转换能耗高。而电流镜电平转换器通过电流镜电路提高了电平转换时电平的电压差范围，但是其在电平转换时会存在较高的静态电流，从而导致产生额外的静态功耗。


技术实现要素：

3.本发明主要解决的技术问题是如何提高电平转换时电平的电压差范围，并降低静态电流。
4.根据第一方面，一种实施例中提供一种用于超宽范围电压转换的低功耗电平转换器，包括：下拉电路、互补上拉电路、第一充电电路、第二充电电路和电平输出模块；
5.所述下拉电路的第一控制端用于输入低压电源域的电平，第二控制端用于输入与所述低压电源域的电平类型相反的电平，所述下拉电路的第一输出端分别连接所述互补上拉电路的第一输出端和第二控制端，并形成节点q1，所述下拉电路的第二输出端分别连接所述互补上拉电路的第二输出端和第一控制端，并形成节点q2；
6.所述第一充电电路的控制端用于输入低压电源域的电平，输出端连接节点q2，所述第二充电电路的控制端用于输入与所述低压电源域的电平类型相反的电平，输出端连接节点q1；
7.所述电平输出模块的输入端用于至少连接节点q1或者节点q2，所述电平输出模块用于至少根据节点q1或者节点q2的电位输出高压电源域的电平，所述高压电源域的电平与低压电源域的电平的类型相同；
8.其中，所述下拉电路用于在低压电源域的电平为高电平时，将所述节点q1下拉至低电平，以及在低压电源域的电平为低电平时，将所述节点q2下拉至低电平，在所述下拉电路将所述节点q1下拉至低电平的过程中，所述第一充电电路用于输出电流至节点q2，使得节点q2的电位上升，在所述下拉电路将所述节点q2下拉至低电平的过程中，所述第二充电电路用于输出电流至节点q1，使得节点q1的电位上升，所述互补上拉电路用于在所述节点q1为低电平时，将所述节点q2上拉至高压电源域的高电平，以及在所述节点q2为低电平时，将所述节点q1上拉至高压电源域的高电平。
9.根据第二方面，一种实施例中提供一种用于超宽范围电压转换的低功耗电平转换器，包括：下拉电路、互补上拉电路、第一充电电路、第二充电电路和电平输出模块；
10.所述下拉电路的第一控制端和第二控制端均用于输入低压电源域的电平，所述下拉电路的第一输出端分别连接所述互补上拉电路的第一输出端和第二控制端，并形成节点q1，所述下拉电路的第二输出端分别连接所述互补上拉电路的第二输出端和第一控制端，并形成节点q2；
11.所述第一充电电路和第二充电电路的控制端均用于输入所述低压电源域的电平，所述第一充电电路的输出端连接节点q2，所述第二充电电路的输出端连接节点q1；
12.所述电平输出模块的输入端至少用于连接节点q1或者节点q2，所述电平输出模块用于至少根据节点q1或者节点q2的电位输出高压电源域的电平，所述高压电源域的电平与低压电源域的电平的类型相同；
13.其中，所述下拉电路用于在低压电源域的电平为高电平时，将所述节点q1下拉至低电平，以及在低压电源域的电平为低电平时，将所述节点q2下拉至低电平，在所述下拉电路将所述节点q1下拉至低电平的过程中，所述第一充电电路用于输出电流至节点q2，使得节点q2的电位上升，在所述下拉电路将所述节点q2下拉至低电平的过程中，所述第二充电电路用于输出电流至节点q1，使得节点q1的电位上升，所述互补上拉电路用于在所述节点q1为低电平时，将所述节点q2上拉至高压电源域的高电平，以及在所述节点q2为低电平时，将所述节点q1上拉至高压电源域的高电平。
14.据上述实施例的用于超宽范围电压转换的低功耗电平转换器，通过第一充电电路向节点q2进行充电，或者第二充电电路向节点q1进行充电，从而可以消除或降低互补上拉电路和下拉电路之间在节点q1或者节点q2的竞争，使得节点q1或者节点q2可以顺利的被下拉电路拉至低电平，从而实现电平转换的切换。由于互补上拉电路和下拉电路之间消除或降低了竞争，因此可以使得电平转换时电平的电压差范围较宽，而且还可以降低电平转换时的转换能耗。并且由于第一充电电路和第二充电电路只在下拉电路将节点q1或节点q2下拉至低电平的过程中，向节点q1或节点q2进行短暂的充电，因此第一充电电路和第二充电电路也只是消耗较小的功耗，而不会增加额外的功耗，从而使得电平转换器的整体功耗降低。
附图说明
15.图1为背景技术中的交叉耦合电平转换器；
16.图2为一种实施例的用于超宽范围电压转换的低功耗电平转换器的电路图；
17.图3为一种实施例的用于超宽范围电压转换的低功耗电平转换器的高电平转换切换为低电平转换的示意图；
18.图4为一种实施例的用于超宽范围电压转换的低功耗电平转换器的低电平转换切换为高电平转换的示意图；
19.图5为另一种实施例的用于超宽范围电压转换的低功耗电平转换器的电路图。
具体实施方式
20.下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式
中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本技术能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本技术相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本技术的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
21.另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
22.本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
23.请参考图1，交叉耦合电平转换器包括由晶体管p9和p10构成的互补上拉网络，以及晶体管n9和晶体管n10构成的下拉网络，其可以实现接近于零的静态功耗。但是其在电平转换进行切换时，例如由高电平转换切换为低电平转换时，存在vddl驱动的弱下拉网络和vddh驱动的强互补上拉网络之间的电流竞争，例如晶体管p9和晶体管n9在节点q4的电流竞争，晶体管p10和晶体管n10在节点q5的电流竞争，由此可能导致电平转换的失败，还会产生较高的转换能耗，因此为了减少电平转换的失败，只能使得其在电平转换时所转换电平之间的电压差范围有限。
24.在本发明实施例中，在电平转换进行切换的过程中，通过第一充电电路或第二充电电路对下拉电路和互补上拉电路之间的连接节点进行充电，从而可以消除或降低下拉电路和互补上拉电路之间的电流竞争，从而提高电平转换时电平的电压差范围和降低转换能耗。并且第一充电电路和第二充电电路的充电时间短暂，不会增加较多的功耗，从而可以使得电平转换器的整体功耗降低。
25.需要说明的是，本发明中的晶体管，如无特殊说明，则其可以是任何结构的晶体管，比如双极型晶体管(bjt)、场效应晶体管(fet)或者薄膜晶体管(tft)。当晶体管为双极型晶体管时，其控制极是指双极型晶体管的基极，第一极可以为双极型晶体管的集电极或发射极，对应的第二极可以为双极型晶体管的发射极或集电极，在实际应用过程中，“发射极”和“集电极”可以依据信号流向而互换；当晶体管为场效应晶体管时，其控制极是指场效应晶体管的栅极，第一极可以为场效应晶体管的漏极或源极，对应的第二极可以为场效应晶体管的源极或漏极，在实际应用过程中，“源极”和“漏极”可以依据信号流向而互换。
26.实施例一：
27.本实施例提供一种用于超宽范围电压转换的低功耗电平转换器，其用于将低压电源域的电平(in)转换为高压电源域的电平(out)，例如将低压电源域的高电平vddl转换为高压电源域的高电平vddh，或者将低压电源域的低电平转换为高压电源域的低电平。以下实施例中，以高压电源域和低压电源域共用同一个地来进行说明，即高压电源域和低压电源域的地电位相同。请参考图2，用于超宽范围电压转换的低功耗电平转换器包括下拉电路10、互补上拉电路20、第一充电电路30、第二充电电路40和电平输出模块50，以下对其进行
具体的说明。
28.下拉电路10具有电源端、第一控制端、第二控制端、第一输出端和第二输出端。其中，下拉电路10的第一控制端用于输入低压电源域的电平(in)，例如低电平或高电平，下拉电路10的第二控制端用于输入与低压电源域的电平类型相反的电平(inb)，例如低压电源域的电平为高电平时，则输入低压电源域的低电平，下拉电路10的电源端连接地电位。下拉电路10用于根据其控制端的电平控制其第一输出端和第二输出端的输出，例如当输入的低压电源域的电平为高电平时，下拉电路10通过其第一输出端输出低电平，反之则通过其第二输出端输出低电平。由此可知，下拉电路10可以根据低压电源域的电平将其第一输出端或第二输出端的电位下拉至低电平。一些实施例中，可以通过反相器将输入下拉电路10的第一控制端的低压电源域的电平进行转换后，再输入至下拉电路10的第二控制端。
29.互补上拉电路20具有电源端、第一控制端、第二控制端、第一输出端和第二输出端。其中，互补上拉电路20的第一输出端、第二控制端与下拉电路10的第一输出端连接，并形成节点q1，互补上拉电路20的第二输出端、第一控制端与下拉电路10的第二输出端连接，并形成节点q2，互补上拉电路20的电源端连接高压电源域的高电平vddh。互补上拉电路20用于根据其控制端的电平控制其第一输出端和第二输出端的输出，例如当其第一控制端输入低电平时，互补上拉电路20通过其第一输出端输出高压电源域的高电平vddh，反之则通过其第二输出端输出高压电源域的高电平vddh。由此可知，互补上拉电路20可以根据其控制端的电平将其第一输出端或第二输出端的电位上拉至高压电源域的高电平vddh。
30.第一充电电路30的控制端用于输入低压电源域的电平，第一充电电路30的输出端连接节点q2。在下拉电路10将节点q1下拉至低电平的过程中，即低压电源域的电平由低电平变为高电平时，第一充电电路30用于通过其输出端输出电流至节点q2，以通过向节点q2充电使其电位上升。
31.第二充电电路40的控制端用于输入与低压电源域的电平类型相反的电平，第二充电电路40的输出端连接节点q1。在下拉电路10将节点q2下拉至低电平的过程中，即低压电源域的电平由高电平变为低电平，第二充电电路40用于通过其输出端输出电流至节点q1，以通过向节点q1充电使其电位上升。一些实施例中，可以通过反相器将输入第一充电电路30的控制端的低压电源域的电平进行转换后，再输入至第二充电电路40的控制端。
32.电平输出模块50用于根据节点q1或者节点q2的电位输出高压电源域的电平，该高压电源域的电平与低压电源域的电平的类型相同。一些实施例中，电平输出模块50的输入端连接节点q1，当节点q1被下拉电路10下拉至低电平时，电平输出模块50输出高压电源域的高电平vddh，当节点q1被互补上拉电路20上拉至高压电源域的高电平vddh时，电平输出模块50输出高压电源域的低电平，从而实现低压电源域的电平转换为高压电源域的电平。一些实施例中，电平输出模块50的输入端连接节点q2，当节点q2被互补上拉电路20上拉至高压电源域的高电平vddh时，电平输出模块50输出高压电源域的高电平vddh，当节点q2被下拉电路10下拉至低电平时，电平输出模块50输出高压电源域的低电平。
33.以下对用于超宽范围电压转换的低功耗电平转换器的工作原理进行说明。
34.请参考图2，当电平转换器进行低压电源域向高压电源域的低电平转换时，下拉电路10的第一控制端输入低压电源域的低电平，下拉电路10的第二控制端输入低压电源域的高电平vddl，因此节点q2被下拉至低电平，使得互补上拉电路20的第一控制端输入低电平，
因此节点q1被上拉至高压电源域的高电平vddh。然后电平输出模块50根据节点q1或者节点q2的电位输出高压电源域的低电平，从而实现电平转换器输入低压电源域的低电平时，可以输出高压电源域的低电平。
35.请参考图2，当电平转换器进行低压电源域向高压电源域的高电平转换时，下拉电路10的第一控制端输入低压电源域的高电平vddl，下拉电路10的第二控制端输入低压电源域的低电平，因此节点q1被下拉至低电平，使得互补上拉电路20的第二控制端输入低电平，因此节点q2被上拉至高压电源域的高电平vddh。然后电平输出模块50根据节点q1或者节点q2的电位输出高压电源域的高电平vddh，从而实现电平转换器输入低压电源域的高电平vddl时，可以输出高压电源域的高电平vddh，
36.请参考图3，当电平转换器由低压电源域向高压电源域的高电平转换切换为低电平转换时，下拉电路10的第一控制端和第一充电电路30的控制端所输入低压电源域的高电平vddl变为低电平，下拉电路10的第二控制端和第二充电电路40的控制端所输入低压电源域的低电平变为高电平。此时，由于节点q1和节点q2还维持在高电平转换时的状态，即节点q1的电位为低电平，节点q2的电位为高压电源域的高电平vddh。因此，在下拉电路10的第二输出端将节点q2的电位下拉至低电平的过程中，需要与互补上拉电路20的第二输出端进行竞争，因此存在电平转换失败的可能。但此时，由于第二充电电路40的输出端可以向节点q1进行充电，使得节点q1的电位上升，例如上升至高电平，从而让互补上拉电路20的第二控制端由低电平变为高电平，使得互补上拉电路20的第二输出端无法维持将节点q2上拉至高压电源域的高电平vddh，或者降低其维持的能力。这样一来，便可以降低下拉电路10和互补上拉电路20之间在节点q2的竞争，甚至消除两者之间的竞争，因此，节点q2会被下拉电路10下拉至低电平，使得互补上拉电路20的第一控制端输入低电平，此时第二充电电路40的输出端停止向节点q1进行充电，而节点q1会被互补上拉电路20上拉至高压电源域的高电平vddh，最后电平输出模块50输出高压电源域的低电平。
37.请参考图4，当电平转换器由低压电源域向高压电源域的低电平转换切换为高电平转换时，下拉电路10的第一控制端和第一充电电路30的控制端所输入低压电源域的低电平变为高电平，下拉电路10的第二控制端和第二充电电路40的控制端所输入低压电源域的高电平vddl变为低电平。此时，由于节点q1和节点q2还维持在低电平转换时的状态，即节点q1的电位为高压电源域的高电平vddh，节点q2的电位为低电平。因此，在下拉电路10的第一输出端将节点q1的电位下拉至低电平的过程中，需要与互补上拉电路20的第一输出端进行竞争，因此同样也存在电平转换失败的可能。对此，通过第一充电电路30的输出端向节点q2进行充电，使得节点q2的电位上升，例如上升至高电平，从而让互补上拉电路20的第一控制端由低电平变为高电平，使得互补上拉电路20的第一输出端无法维持将节点q1上拉至高压电源域的高电平vddh，或者降低其维持的能力。这样一来，节点q1就会被下拉电路10下拉至低电平，使得互补上拉电路20的第二控制端输入低电平，此时第一充电电路30的输出端停止向节点q2进行充电，而节点q2会被互补上拉电路20上拉至高压电源域的高电平vddh，最后电平输出模块50输出高压电源域的高电平vddh。
38.由上述实施例可知，当电平转换器在维持低压电源域向高压电源域的低电平转换或者高电平转换时，可以通过互补上拉电路20使得节点q1或者节点q2的电位处于高压电源域的高电平vddh，或者通过下拉电路10的使得节点q1或者节点q2的电位处于低电平，然后
通过输出模块输出高压电源域的低电平或高电平。由于互补上拉电路20的输出端和控制端是交叉耦合的，使得互补上拉电路20和下拉电路10之间的输出端也是交叉输出的，因此可以达到较低的静态功耗。
39.由上述实施例可知，当电平转换器由低压电源域向高压电源域的低电平转换切换为高电平转换时，通过第一充电电路30向节点q2进行充电，以消除或降低互补上拉电路20和下拉电路10之间在节点q1的竞争，使得节点q1可以顺利的由高压电源域的高电平vddh切换为低电平。当电平转换器由低压电源域向高压电源域的高电平转换切换为低电平转换时，通过第二充电电路40向节点q1进行充电，以消除或降低互补上拉电路20和下拉电路10之间在节点q2的竞争，使得节点q2可以顺利的由高压电源域的高电平vddh切换为低电平。由于互补上拉电路20和下拉电路10之间消除或降低了竞争，因此可以使得电平转换时电平的电压差范围较宽，例如低压电源域和高压电源域的高电平vddh之间的压差可以较大，而且还可以降低电平转换时的转换能耗。并且由于第一充电电路30和第二充电电路40只在下拉电路10将节点q1或节点q2下拉至低电平的过程中，向节点q1或节点q2进行短暂的充电，因此第一充电电路30和第二充电电路40也只是消耗较小的功耗，而不会增加额外的功耗，从而使得电平转换器的整体功耗降低。
40.请参考图2，一些实施例中，电平输出模块50包括反相单元，反相单元用于将输入的电平的类型进行反相后输出。其中，反相单元的电源端连接高压电源域的高电平vddh，反相单元的输入端连接节点q1，反相单元的输出端用于输出高压电源域的电平。当节点q1的电位为低电平时，反相单元将低电平反相后输出高压电源域的高电平vddh，当节点q1的电位为高压电源域的高电平vddh时，反相单元将高压电源域的高电平vddh反相后输出高压电源域的低电平。一些实施例中，反相单元可以采用反相器来实现，由于节点q1可以达到高压电源域的高电平vddh的满摆幅，因此反相器在进行反相输出时，不会存在较大的静态电流，从而实现低功耗的反相输出。
41.一些实施例中，反相单元用于将输入的电平的类型进行两次反相后输出。其中，反相单元的电源端连接高压电源域的高电平vddh，反相单元的输入端连接节点q2，反相单元的输出端用于输出高压电源域的电平。当节点q2的电位为低电平时，反相单元将低电平反相两次后输出高压电源域的地电平，当节点q2的电位为高压电源域的高电平vddh时，反相单元将高压电源域的高电平vddh反相两次后输出高压电源域的高电平vddh。一些实施例中，反相单元可以采用两个级联的反相器来实现。
42.请参考图2、图3和图4，一些实施例中，下拉电路10包括晶体管n3和晶体管n4，互补上拉电路20包括晶体管p3和晶体管p4。晶体管n3的第一极分别连接互补上拉电路20的第一输出端和第二控制端，即晶体管p3的第二极和晶体管p4的控制极，以形成节点q1。晶体管n4的第一极分别连接互补上拉电路20的第二输出端和第一控制端，即晶体管p3的控制极和晶体管p4的第二极，以形成节点q2。晶体管n3和晶体管n4的第二极均连接地电位，晶体管p3和晶体管p4的第一极均连接高压电源域的高电平vddh。晶体管n3的控制极用于输入低压电源域的电平，晶体管n4的控制极用于输入与低压电源域的电平类型相反的电平。
43.晶体管n3用于低压电源域的电平为高电平时导通，以将节点q1下拉至低电平，晶体管n4用于低压电源域的电平为低电平时导通，以将节点q2下拉至低电平。晶体管p4用于在节点q1为低电平时导通，以将所述节点q2上拉至高压电源域的高电平vddh，晶体管p3用
于在节点q2为低电平时导通，以将节点q1上拉至高压电源域的高电平vddh。
44.由上述可知，在低压电源域的电平为低电平时，晶体管n4和晶体管p3导通，使得q1的电位为高压电源域的高电平vddh，节点q2的电位为低电平。在低压电源域的电平为高电平时，晶体管n3和晶体管p4导通，使得节点q1的电位为低电平，节点q2的电位为高压电源域的高电平vddh。由于晶体管n3、晶体管n4、晶体管p3和晶体管p4之间都是交叉相互导通的，因此，下拉电路10和互补上拉电路20之间实现了接近于零的静态功耗。同时，在低压电源域的电平由低电平切换为高电平，或者由高电平切换为低电平时，晶体管p3和晶体管n3之间在节点q1存在电流竞争，而晶体管p4和晶体管n4之间在节点q2存在电流竞争，因此需要第一充电电路30向节点q2充电，从而削弱晶体管p3的驱动强度，降低其上拉强度，使得晶体管n3很容易将节点q1拉至低电平。而第二充电电路40向节点q1充电，削弱晶体管p4的驱动强度，降低其上拉强度，使得晶体管n4很容易将节点q2拉至低电平，从而消除互补上拉电路20和下拉电路10之间的竞争。
45.本实施例中，晶体管n3和晶体管n4采用n型晶体管，其第一极均为源极，第二极均为漏极，控制极均为栅极。晶体管p3和晶体管p4采用p型晶体管，其第一极均为漏极，第二极均为源极，控制极均为栅极。可以理解的是，可以根据需要改变晶体管的类型或者对连接方式进行适应性的改动，其同样可以实现相同的效果。
46.请参考图2和图4，一些实施例中，第一充电电路30包括第一电流镜电路32、晶体管n1和晶体管n2，一些实施例中，第一电流镜电路32包括晶体管p1和晶体管p2。第一电流镜电路32的电源端连接高压电源域的高电平vddh，即晶体管p1和晶体管p2的第一极。第一电流镜电路32的第一输出端连接晶体管n1的第一极，即晶体管p1的第二极，晶体管p1的第二极还分别连接其控制极和晶体管p2的控制极。第一电流镜电路32的第二输出端连接节点q2，即晶体管p2的第二极。晶体管n1的第二极连接晶体管n2的第一极，晶体管n2的第二极连接地电位。晶体管n1的控制极连接节点q1，晶体管n2的控制极用于输入低压电源域的电平。
47.晶体管n2用于低压电源域的电平为高电平时导通，晶体管n1用于在节点q1为高电平时导通。在晶体管n1和晶体管n2均导通时，晶体管p1和晶体管p2也均导通，并通过晶体管p2的第二极输出电流至节点q2。
48.由上述可知，晶体管n1和晶体管n2用于控制第一电流镜电路32的启闭，即只有晶体管n1和晶体管n2同时导通，第一电流镜电路32才输出电流至节点q2。本实施例中，当电平转换器维持低压电源域向高压电源域的低电平转换时，只有晶体管n1是导通的，此时第一电流镜电路32处于关闭状态，也不会产生静态电流。而在电平转换器由低压电源域向高压电源域的低电平转换切换为高电平转换时，由于下拉电路10和互补上拉电路20之间存在竞争，并将节点q1和节点q2分别维持在高压电源域的高电平vddh和低电平，此时晶体管n1和晶体管n2均导通，从而开启第一电流镜电路32对节点q2充电，使得电平转换器由低压电源域向高压电源域的低电平转换成功切换为高电平转换，并在成功切换后，节点q1和节点q2重新被分别维持在低电平和高压电源域的高电平vddh，保证了互补上拉电路和下拉电路的无静态电流状态，且此时只有晶体管n2是导通的，从而再次关闭第一电流镜电路32，同样也不会产生静态电流。因此，第一充电电路30可以缓解互补上拉电路20和下拉电路10的竞争，同时不会产生静态电流，也不会产生较多的额外功耗。
49.请参考图2和图3，一些实施例中，第二充电电路40包括第二电流镜电路42、晶体管
n5和晶体管n6，一些实施例中，第二电流镜电路42包括晶体管p5和晶体管p6。第二电流镜电路42的电源端连接高压电源域的高电平vddh，即晶体管p5和晶体管p6的第一极。第二电流镜电路42的第一输出端连接晶体管n5的第一极，即晶体管p6的第二极，晶体管p6的第二极还分别连接其控制极和晶体管p5的控制极。第二电流镜电路42的第二输出端连接节点q1，即晶体管p5的第二极。晶体管n5的第二极连接晶体管n6的第一极，晶体管n6的第二极连接地电位，晶体管n5的控制极连接节点q2，晶体管n6的控制极用于输入与所述低压电源域的电平类型相反的电平。
50.晶体管n6用于低压电源域的电平为低电平时导通，晶体管n5用于在节点q2为高电平时导通。在晶体管n5和晶体管n6均导通时，晶体管p5和晶体管p6也均导通，并通过晶体管p5的第二极输出电流至节点q1。
51.由上述可知，本实施例中的第二充电电路40的工作原理与第一充电电路30的相同，因此第二充电电路40也可以缓解互补上拉电路20和下拉电路10的竞争，同时不会产生静态电流，也不会产生较多的额外功耗，在此不再赘述。本实施例中，通过第一充电电路30和第二充电电路40动态调整互补上拉电路20的上拉强度，从而使得电平转换器具有良好的延迟缩放性，即使当低压电源域的高电平vddl和高压电源域的高电平vddh之间的差异较小时延迟也较小。
52.本实施例中，晶体管n1、晶体管n2、晶体管n5和晶体管n6采用n型晶体管，其第一极均为源极，第二极均为漏极，控制极均为栅极。晶体管p1、晶体管p2、晶体管p5和晶体管p6采用p型晶体管，其第一极均为漏极，第二极均为源极，控制极均为栅极。可以理解的是，可以根据需要改变晶体管类型或者对连接方式进行适应性的改动，其同样可以实现相同的效果。
53.请参考图2和图5，一些实施例中，下拉电路10包括下拉单元和压降单元，一些实施例中下拉单元包括晶体管n3和晶体管n4。压降单元的第一端分别连接互补上拉电路20的第一输出端和第二控制端，即晶体管p3的第二极和晶体管p4的控制极，以形成节点q1。下拉单元的电源端连接地电位，即晶体管n3和晶体管n4的第二极。压降单元的第二端连接下拉单元的第一输出端，即晶体管n3的第一极，以形成节点q3。下拉单元的第一控制端用于输入低压电源域的电平，即晶体管n3的控制极，下拉单元的第二控制端用于输入与所述低压电源域的电平类型相反的电平，即晶体管n4的控制极，下拉单元的第二输出端分别连接互补上拉电路20的第二输出端和第一控制端，即晶体管n4的第一极分别连接晶体管p3的控制极和晶体管p4的第二极，以形成节点q2。
54.压降单元用于在其第一端和第二端之间产生预设降压，晶体管n3用于在低压电源域的电平为高电平时导通，以将节点q3下拉至低电平，并通过压降单元将节点q1下拉至低电平。晶体管n4在低压电源域的电平为低电平时导通，以将节点q2下拉至低电平。
55.由上述可知，由于压降单元可以使得节点q1和节点q3之间产生一压降，使得节点q1的电位总是大于节点q3，从而可以使得晶体管n3和晶体管p3在节点q1竞争时，进一步的削弱晶体管p3，从而进一步的提高电平转换器由低压电源域向高压电源域的低电平转换切换至高电平转换的速度。可以理解的是，压降单元也可以连接在晶体管p4和晶体管n4之间，此时可以将节点q2与电平输出模块50的输入端连接。
56.一些实施例中，压降单元包括晶体管n8。晶体管n8的第一极分别连接其控制极、晶
体管p3的第二极和晶体管p4的控制极，以形成节点q1，晶体管n8的第二极连接晶体管n3的第一极。
57.一些实施例中，压降单元包括电阻。电阻的第一端分别连接晶体管p3的第二极和晶体管p4的控制极，以形成节点q1，电阻的第二端连接晶体管n3的第一极。
58.一些实施例中，压降单元包括二极管。二极管的正极分别连接p3的第二极和晶体管p4的控制极，以形成节点q1，所述二极管的负极连接晶体管n3的第一极。
59.请参考图2和图5，一些实施例中，电平输出模块50包括晶体管p7和晶体管n7。晶体管p7的第一极连接高压电源域的高电平vddh，晶体管p7的控制极连接节点q1，晶体管p7的第二极连接晶体管n7的第一极，晶体管n7的第二极连接地电位，晶体管n7的控制极连接节点q3。当节点q1为高压电源域的高电平vddh时，晶体管n7导通，并使得晶体管p7和晶体管n7之间的节点输出低电平，当节点q3为低电平时，晶体管p7导通，并使得晶体管p7和晶体管n7之间的节点输出高压电源域的高电平vddh。
60.实施例二：
61.本实施例提供一种用于超宽范围电压转换的低功耗电平转换器，其与实施例一的区别在于，下拉电路10的第一控制端和第二控制端均用于输入低压电源域的电平(in)，以及第一充电电路30和第二充电电路40的控制端均用于输入低压电源域的电平(in)，以下对区别进行具体的说明。
62.请参考图5，一些实施例中，下拉电路10包括下拉单元和压降单元，一些实施例中，下拉单元包括晶体管n3和晶体管n4。压降单元的第一端分别连接互补上拉电路20的第一输出端和第二控制端，即晶体管p3的第二极和晶体管p4的控制极，以形成节点q1。压降单元的第二端连接下拉单元的第一输出端，即晶体管n3的第一极，以形成节点q3。下拉单元的第一控制端用于输入低压电源域的电平，即晶体管n3的控制极。下拉单元的第二控制端用于输入低压电源域的电平，即晶体管n4的第二极。下拉单元的第二输出端分别连接互补上拉电路20的第二输出端和第一控制端，即晶体管n4的第一极分别连接晶体管p3的控制极和晶体管p4的第二极，以形成节点q2。晶体管n3的第二极连接地电位，晶体管n4的控制极连接低压电源域的高电平vddl。
63.压降单元用于在其第一端和第二端之间产生预设降压，晶体管n3用于在低压电源域的电平为高电平时导通，以将节点q3下拉至低电平，并通过压降单元将节点q1下拉至低电平。晶体管n4在低压电源域的电平为低电平时导通，以将节点q2下拉至低电平。
64.由上述可知，由于压降单元可以使得节点q1和节点q3之间产生一压降，使得节点q1的电位总是大于节点q3，从而可以使得晶体管n3和晶体管p3在节点q1竞争时，进一步的削弱晶体管p3，从而进一步的提高电平转换器由低压电源域向高压电源域的低电平转换切换至高电平转换的速度。可以理解的是，压降单元也可以连接在晶体管p4和晶体管n4之间，此时可以将节点q2与电平输出模块50的输入端连接
65.请参考图5，一些实施例中，第二充电电路40包括第二电流镜电路42、晶体管n5和晶体管n6，一些实施例中，第二电流镜电路42包括晶体管p5和晶体管p6。第二电流镜电路42的电源端连接高压电源域的高电平vddh，即晶体管p5和晶体管p6的第一极。第二电流镜电路42的第一输出端连接晶体管n5的第一极，即晶体管p6的第二极，晶体管p6的第二极还分别连接其控制极和晶体管p5的控制极。第二电流镜电路42的第二输出端连接节点q1，即晶
体管p5的第二极。晶体管n5的第二极连接晶体管n6的第一极，晶体管n6的第二极用于输入低压电源域的电平，晶体管n5的控制极连接节点q2，晶体管n6的控制极连接低压电源域的高电平vddl。
66.晶体管n6用于低压电源域的电平为低电平时导通，晶体管n5用于在节点q2为高电平时导通。在晶体管n5和晶体管n6均导通时，晶体管p5和晶体管p6也均导通，并通过晶体管p5的第二极输出电流至节点q1。
67.由上述可知，由于晶体管n4和晶体管n6的控制极均输入低压电源域的高电平vddl，然后直接由第二极输入的低压电源域的电平控制导通和截止，因此可以进一步的提高电平转换器由低压电源域向高压电源域的高电平转换切换至低电平转换的速度。
68.请参考图5和图2，一些实施例中，晶体管p1、晶体管p2、晶体管p3、晶体管p4、晶体管p5和晶体管p6，均采用高阈值电压(hvt)的晶体管。晶体管n2、晶体管n6和晶体管n8均采用低阈值电压(lvt)的晶体管。而晶体管n1、晶体管n3、晶体管n4、晶体管n5、晶体管n7和晶体管p7均采用常规阈值电压(rvt)的晶体管。本实施例采用具有较长沟道长度和多指结构的多阈值电压晶体管来实现所提出的电平转换器，从而在转换速度、整体功率和面积效率之间进行较佳平衡。
69.以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。