具有自适应旁路电路的浮动高电压电平变换器的制作方法

本说明书涉及电压电平变换器，且更具体地，涉及浮动高电压电平变换器。

背景技术：

1、电压电平变换器，也称为电压电平移位器，是将给定信号从一个电压域变换到另一电压域的电路，这对于利用多个电压域的应用是有用的。在其间执行变换的电压域可不同，但可包含例如第一逻辑域和第二逻辑域(例如，其中电平变换器将ttl信号移位到ecl信号或cmos信号或反过来的情况，其中ttl是指晶体管到晶体管逻辑，ecl是指发射极耦合逻辑，且cmos是指互补金属氧化物半导体)，或低电压域和高电压域(例如，其中电平变换器将相对低电压信号移位到相对高电压信号或反过来的情况)。

2、浮动高电压电平变换器用于将从低电压电路接收到的输入控制信号的高电平和低电平移位到具有浮动电源轨和参考(地)轨的高电压电路的高电平和低电平。浮动电源轨与参考轨之间的电位差可相对较低(例如，小于5伏，例如2伏或3伏)，但浮动电源轨和浮动参考轨的相应绝对值可根据应用而变化，且可为相对高的电压(例如，2伏到700伏)。

3、许多电平变换器设计是可用的，每个设计都提供了给定应用可能期望的某些益处，但在例如传播速度、共模瞬态抗扰度(cmti)和功率耗散等性能参数之间可能存在权衡。因此，电平变换器仍然存在许多重要的问题。

技术实现思路

1、本文描述了用于增强浮动高电压电平变换器的低电压操作的技术。

2、一个实例是一种电压电平变换器电路。所述电压电平变换器电路包含第一场效应晶体管(fet)和第二fet，所述第一fet和所述第二fet各自具有耦合到第一(例如，低电压)供应参考端子的相应源极，所述第一fet的栅极经配置以接收输入信号，且所述第二fet的栅极经配置以接收所述输入信号的反相版本。所述电压电平变换器电路另外包含第三fet和第四fet，所述第三fet和所述第四fet各自具有耦合到浮动的第二(例如，高电压)供应参考端子的相应栅极，所述第三fet的漏极耦合到所述第一fet的漏极，所述第四fet的漏极耦合到所述第二fet的漏极，所述第三fet的源极耦合到第一输出端子，且所述第四fet的源极耦合到第二输出端子。所述电压电平变换器电路另外包含第五fet和第六fet，所述第五fet和所述第六fet各自具有耦合到浮动(例如，高电压)供电端子的相应源极，所述第五fet的漏极耦合到所述第一输出端子，所述第六fet的漏极耦合到所述第二输出端子，所述第五fet的栅极耦合到所述第二输出端子，且所述第六fet的栅极耦合到所述第一输出端子。所述电压电平变换器电路另外包含从所述第一输出端子耦合到所述第三fet的所述栅极的第一旁路电路，以及从所述第二输出端子耦合到所述第四fet的所述栅极的第二旁路电路。

3、另一实例是一种用于浮动电平变换器的自适应旁路电路。所述浮动电平变换器可将电压电平从第一电压域(例如，低电压域)变换到第二电压域(例如，高电压域)。所述自适应旁路电路包含切换电路和比较器电路。所述切换电路跨所述浮动电平变换器的保护元件耦合。所述比较器电路经配置以响应于所述第二电压域的参考轨小于阈值(例如，因此指示低电压操作)而激活所述切换电路以绕过所述保护元件，且响应于所述第二电压域的所述参考轨不小于所述阈值(例如，因此不指示低电压操作)而解除激活所述切换电路，从而不绕过所述保护元件。

技术特征：

1.一种电压电平变换器电路，其包括：

2.根据权利要求1所述的电压电平变换器电路，其中所述浮动供电端子是第一供电端子，所述电压电平变换器电路另外包括反相器，所述反相器经配置以产生所述输入信号的所述反相版本，所述反相器耦合到第二供电端子。

3.根据权利要求1所述的电压电平变换器电路，其中所述第五fet的所述漏极通过第一电阻器耦合到所述第一输出端子，且所述第六fet的所述漏极通过第二电阻器耦合到所述第二输出端子。

4.根据权利要求1所述的电压电平变换器电路，其中所述输入信号是脉宽调制信号。

5.根据权利要求1所述的电压电平变换器电路，其中所述第一和第二fet各自为n型fet(nfet)，且所述第三和第四fet各自为p型fet(pfet)。

6.根据权利要求1所述的电压电平变换器电路，其另外包括差分输出锁存器电路，所述差分输出锁存器电路具有耦合到所述第一输出端子的第一输入、耦合到所述第二输出端子的第二输入、第一锁存输出和第二锁存输出。

7.根据权利要求6所述的电压电平变换器电路，其另外包括逻辑锁存器电路，所述逻辑锁存器电路具有耦合到所述差分输出锁存器的所述第一锁存输出的第一输入、耦合到所述差分输出锁存器的所述第二锁存输出的第二输入，以及第三锁存输出。

8.根据权利要求7所述的电压电平变换器电路，其另外包括经配置以接收所述第三锁存输出且提供输出信号的缓冲器或驱动器电路。

9.根据权利要求1所述的电压电平变换器电路，其中：

10.根据权利要求9所述的电压电平变换器电路，其中所述第七、第八、第九和第十fet中的每一者是n型fet(nmos)fet。

11.一种集成电路，其包括高侧低侧驱动器，所述高侧低侧驱动器包含根据权利要求1所述的电压电平变换器电路，所述电压电平变换器电路是所述高侧低侧驱动器的高侧驱动器电路的部分。

12.一种用于浮动电平变换器的自适应旁路电路，所述浮动电平变换器经配置以将电压电平从第一电压域变换到第二电压域，所述自适应旁路电路包括：

13.根据权利要求12所述的自适应旁路电路，其中所述切换电路和所述比较器电路通过按背靠背配置布置的一对场效应晶体管(fet)实施。

14.根据权利要求13所述的自适应旁路电路，其中所述一对fet包含第一n型fet(nfet)和第二nfet，且所述保护元件包含p型fet(pfet)。

15.根据权利要求14所述的自适应旁路电路，其中所述第一nfet的漏极耦合到所述保护元件的源极，所述第一nfet的源极耦合到所述第二nfet的源极，所述第二nfet的漏极耦合到所述保护元件的栅极，且所述第一和第二nfet的栅极经配置以接收所述浮动电平变换器的输入信号。

16.根据权利要求15所述的自适应旁路电路，其中第三nfet的漏极耦合到所述浮动电平变换器的额外保护元件的源极，所述第三nfet的源极耦合到第四nfet的源极，所述第四nfet的漏极耦合到所述额外保护元件的栅极，且所述第三和第四nfet的栅极经配置以接收所述浮动电平变换器的所述输入信号的反相版本。

17.一种电压电平变换器电路，其包括：

18.根据权利要求17所述的电压电平变换器电路，其中所述第三pfet的所述漏极通过第一电阻器耦合到所述第一输出端子，且所述第四pfet的所述漏极通过第二电阻器耦合到所述第二输出端子。

19.根据权利要求17所述的电压电平变换器电路，其中所述第一和第二nfet各自为nfet，且所述第一和第二pfet各自为pfet。

20.根据权利要求17所述的电压电平变换器电路，其中：

技术总结
本文描述了用于增强浮动电平变换器(100)的能力的技术。举例来说，增加的裕量通过自适应地绕过电压电平变换器(100)的保护元件(309、310)来实现。在实例中，浮动电平变换器(100)可将输入信号从低电压域变换到高电压域。旁路电路(414)跨所述保护元件(309、310)耦合。所述旁路电路(414)选择性地在低电压操作期间接合(例如，由此相对于由高电压保护元件(309、310)引起的损耗提供较低损耗路径且因此增加裕量摆幅)，且响应于所述高电压域的高电压参考轨超过阈值或以其它方式足够高(例如，大于低电压域电源轨的电位)而解除接合。所述旁路电路(414)可在无额外信号控制低电压能力的情况下以相对低复杂性的方式(例如，背靠背高电压FET)实施。

技术研发人员：T·L·戴克,S·K·韦穆里
受保护的技术使用者：德州仪器公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/12