低功耗高压侧电压调整器的制作方法

1.本发明涉及集成电路技术。


背景技术：

2.电压调整器是模拟和数字电路中的核心模块之一，一个具有相对稳定的参考电压源。电压调整器源是一种拥有比较广泛应用的固定电压电路，在dc/dc，adc，dac以及dram等集成电路设计中应用广泛，用于给电路提供一个与电源电压和温度无关的直流电压信号。一个传统的dc-dc高压侧调整器电压电路如图2所示，其原理是通过一个快速迟滞比较器将bst电压与vref电压进行比较，比较的结果控制对bst电压充电的时间，将其控制高压测试的电压。这样一个高精度的比较器，会增加整体电路的设计复杂程度，并且会产生额外的功耗。一个低功耗的应用是要尽可能降低整体电路功耗的，所以传统的bst电压调整器不适用与低功耗应用。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是，提供一种结构简单功耗更低的高压侧电压调整器电路。
4.本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，低功耗高压侧电压调整器，包括dc-dc电平转换模块和控制模块，所述dc-dc电平转换模块的第一参考点和第二参考点之间设置有第一电容，在调压电容和高电平端之间设置有第一开关，第一开关的控制端与控制模块连接，所述控制模块为电压检测电路，所述电压检测电路用于检测第一电容两端的电压，当其达到预设的阈值时切换第一开关的状态。
5.进一步的，所述控制模块包括：
6.第一pmos管，其源极通过第一电阻接第一参考点，栅极和漏极通过电流源接第二参考点；
7.第二pmos管，其源极通过第二电阻接第一参考点，栅极接第一pmos管的栅极，漏极接第一nmos管的漏极和栅极；
8.第三pmos管，其源极通过第三电阻接第一参考点，栅极接第一pmos管的栅极，漏极接第二nmos管的漏极；
9.第四pmos管，其源极通过第四电阻接第一参考点，栅极接第一pmos管的栅极，漏极通过反相器接输出端；
10.第一nmos管，其源极通过第五电阻接第二参考点；
11.第二nmos管，其源极通过第六电阻接第二参考点，栅极与第一nmos管的栅极连接；
12.第三nmos管，其源极接第四pmos管的漏极，漏极和栅极与第二nmos管的漏极连接；
13.第四nmos管，其源极接第二参考点，栅极与第二nmos管的漏极连接；
14.齐纳二极管，其正极接第二nmos管的漏极，负极接第一参考点。
15.本发明通过隔离工艺将整个电路设计在一个隔离层里，使其能够应用于高压侧浮
动电压下的工作环境；其次减少了一个较高精度的比较器结构，采用增加一个迟滞电路增加电路稳定性，简化了电路和增加了电路的响应速度，整体需要的功耗较少；本发明通过特定器件齐纳二极管击穿限定高压侧电源电压。
附图说明
16.图1是一种高压dc-dc的结构示意图。
17.图2是现有技术的控制模块的电路图。
18.图3是本发明提出的低功耗高压侧电压调整器；
具体实施方式
19.电压调整器包括dc-dc电平转换模块和控制模块。图1示出了高压dc-dc电平转换模块结构，包括第一开关k1，第二开关k2，第三开关k3,第一电容cboost，第二电容c，第一二极管d，第一电感l，以及一个电阻r。图2是现有技术的控制模块，其需要一个比较器。
20.参见图3，本发明的控制模块为电压检测电路，所述电压检测电路用于检测第一电容两端的电压，当其达到预设的阈值时切换第一开关k1的状态。
21.具体的说，本发明的控制模块包括：
22.第一pmos管mp1，其源极通过第一电阻r1接第一参考点，栅极和漏极通过电流源接第二参考点；
23.第二pmos管mp2，其源极通过第二电阻r2接第一参考点，栅极接第一pmos管的栅极，漏极接第一nmos管的漏极和栅极；
24.第三pmos管mp3，其源极通过第三电阻r3接第一参考点，栅极接第一pmos管的栅极，漏极接第二nmos管mn2的漏极；
25.第四pmos管mp4，其源极通过第四电阻r4接第一参考点，栅极接第一pmos管的栅极，漏极通过反相器接输出端；
26.第一nmos管mn1，其源极通过第五电阻r5接第二参考点；
27.第二nmos管mn2，其源极通过第六电阻r6接第二参考点，栅极与第一nmos管的栅极连接；
28.第三nmos管mn3，其源极接第四pmos管的漏极，漏极和栅极与第二nmos管的漏极连接；
29.第四nmos管mn4，其源极接第二参考点，栅极与第二nmos管的漏极连接；
30.齐纳二极管dw，其正极接第二nmos管的漏极，负极接第一参考点。
31.电路工作时，电流源i给电路提供偏置电流，电流镜开始工作，此时cb电压未达到击穿齐纳二极管的大小，第一开关k1闭合，第一电容cboost处于充电状态，cb电压不断增大。当cb电压上升到击穿齐纳二极管的大小时，齐纳二极管被击穿，电路输出信号发生反转，断开第一开关k1，停止给第一电容cboost充电，cb电压不再增大。电流源i可以控制整体电路电流大小，降低整体电路功耗。第三nmos管mn3可以加快电路响应速度。
32.本发明对电路的主要优化方向在于低功耗、高压和响应速度,借用电流源来控制整体电路功耗问题；通过隔离工艺，整体电路设计在一个隔离层里，能够应用于高压侧浮动电压下的工作环境；相比传统的电压调整器来说，减少了一个高精度比较器结构。本发明采
用增加一个迟滞电路增加电路稳定性，简化了电路和增加了电路的响应速度；借用特定器件齐纳二极管结构的击穿电压特性来限定高压侧电源电压。


技术特征：
1.低功耗高压侧电压调整器，包括dc-dc电平转换模块和控制模块，所述dc-dc电平转换模块的第一参考点(cb)和第二参考点(sw)之间设置有第一电容(cboost)，在调压电容和高电平端之间设置有第一开关(k1)，第一开关(k1)的控制端与控制模块连接，其特征在于，所述控制模块为电压检测电路，所述电压检测电路用于检测第一电容两端的电压，当其达到预设的阈值时切换第一开关(k1)的状态。2.如权利要求1所述的低功耗高压侧电压调整器，其特征在于，所述控制模块包括：第一pmos管(mp1)，其源极通过第一电阻(r1)接第一参考点，栅极和漏极通过电流源接第二参考点；第二pmos管(mp2)，其源极通过第二电阻(r2)接第一参考点，栅极接第一pmos管的栅极，漏极接第一nmos管的漏极和栅极；第三pmos管(mp3)，其源极通过第三电阻(r3)接第一参考点，栅极接第一pmos管的栅极，漏极接第二nmos管(mn2)的漏极；第四pmos管(mp4)，其源极通过第四电阻(r4)接第一参考点，栅极接第一pmos管的栅极，漏极通过反相器接输出端；第一nmos管(mn1)，其源极通过第五电阻(r5)接第二参考点；第二nmos管(mn2)，其源极通过第六电阻(r6)接第二参考点，栅极与第一nmos管的栅极连接；第三nmos管(mn3)，其源极接第四pmos管的漏极，漏极和栅极与第二nmos管的漏极连接；第四nmos管(mn4)，其源极接第二参考点，栅极与第二nmos管的漏极连接；齐纳二极管，其正极接第二nmos管的漏极，负极接第一参考点。

技术总结
低功耗高压侧电压调整器，涉及集成电路技术，本发明包括DC-DC电平转换模块和控制模块，所述DC-DC电平转换模块的第一参考点(CB)和第二参考点(SW)之间设置有第一电容(Cboost)，在调压电容和高电平端之间设置有第一开关(K1)，第一开关(K1)的控制端与控制模块连接，其特征在于，所述控制模块为电压检测电路，所述电压检测电路用于检测第一电容两端的电压，当其达到预设的阈值时切换第一开关(K1)的状态。本发明简化了电路和增加了电路的响应速度，整体需要的功耗较少。要的功耗较少。要的功耗较少。


技术研发人员：林亚立 从伟林 冯浪 刘鑫旭 刘中伟 曾婷婷
受保护的技术使用者：成都华微电子科技股份有限公司
技术研发日：2022.08.18
技术公布日：2022/11/29