中高壓集成電路中的降壓電路的制作方法
【專利摘要】一種中高壓集成電路中的降壓電路，為集成電路中的低壓控制部分的提供電源，該降壓電路包括MOS管N1、電容C1，其特征是，MOS管N1的漏極接外部供電的高壓電源的輸入端VCC，MOS管N1的源極通過電容C1接地，MOS管N1的源極為低壓電源的輸出端VDD向內部控制電路部分供電，MOS管N1的襯底接地，MOS管N1的柵極與一控制電壓信號相連接，所述的MOS管為高壓型N溝道耗盡管或零伏本征管，所述的控制電壓信號的電壓值≥0V。該降壓電路結構簡單、可靠，靜態電流消耗小，具有良好的降壓和穩壓的性能。
【專利說明】
中高壓集成電路中的降壓電路
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種中高壓集成電路中的降壓電路，它可將向集成電路供電的中高壓電源在集成電路內部轉換成低壓電源，本電路可以廣泛應用于高低壓混合的帶有內部邏輯控制的電源管理電路、數模混合電路等場合。
【背景技術】
[0002]高壓集成電路的應用愈來愈廣泛，已經普遍應用于LED驅動、適配器、電器控制等場合。而帶有智能控制型的高壓電路更是發展迅速，愈來愈受到人們的青睞。中高壓型集成電路一般電源供電電壓較高，通常在7V以上，這個電壓很難直接提供給智能控制邏輯電路(一般1.5?5.5v)。雖然低壓邏輯電路的電壓范圍要求不高(一般可以20%以上的允許范圍)，但是直接從高壓供電電壓轉換到低壓，還是經常會遇到很多問題，并耗費較多的資源。
[0003]傳統的解決方法，一種是通過輸入多種電源電壓實現，即既有高壓電源輸入，又有低壓電源輸入，這樣必然占據多個集成電路的引腳，使得集成電路的封裝和線路變得復雜。另外一種實現方式則只需要單個高壓電源輸入，通過集成電路內部的降壓電路實現高電壓到低電壓的轉換。目前采用較多的是通過內部LDO的方式實現降壓，也就是先采用帶隙(Bandgap)基準產生電壓或電流基準，然后用電壓比較器的方式產生一個實際需要的電壓，經過驅動輸出到內部，供內部低壓電路使用。這種方式的優點是輸出電壓較為準確，但是其缺點很明顯:轉換電路消耗的靜態電流較大，電路結構和工藝復雜、資源消耗多，而且在量產時需要比較繁雜的電阻修正過程。

【發明內容】

[0004]本實用新型的目的，是提供一種中高壓集成電路中的降壓電路，為集成電路中的低壓控制部分的提供電源。該電路和傳統電路相比，形式實用可靠，性能良好，可以廣泛應用于中高壓集成電路中的電源管理中。由于低壓邏輯部分的電源供電不需要額外的引腳輸入，因此可以簡化電路的封裝形式，降低芯片成本，便于產品的應用。
[0005]本實用新型的技術方案是，一種中高壓集成電路中的降壓電路，其包括MOS管N1、電容CI，其特征是，MOS管NI的漏極接外部供電的高壓電源的輸入端VCC，MOS管NI的源極通過電容Cl接地，MOS管NI的源極為低壓電源的輸出端VDD向內部控制電路部分供電，MOS管NI的襯底接地，MOS管NI的柵極與一控制電壓信號相連接，所述的MOS管為高壓型N溝道耗盡管或零伏本征管，所述的控制電壓信號的電壓值20V。
[0006]所述的控制電壓信號由電阻R1、二極管Dl、D2構成的電路產生，電阻Rl的一端接高壓電源的輸入端VCC，電阻Rl的另一端接二極管Dl的正極，二極管Dl的負極接二極管D2的正極，二極管D2的負極接地，二極管Dl的正極與MOS管NI的柵極相連接。
[0007]所述的控制電壓信號的電壓值為0V，通過MOS管NI的柵極接地而實現。
[0008]本實用新型的特點是，由于MOS管NI的閾值電壓為負，上電時MOS管NI柵極的控制電壓2 0V，電容Cl兩端的電壓為0，M0S管NI上電后馬上導通，低壓電源輸出端VDD的電壓穩步上升，直到MOS管NI的柵極和源極的電壓差VGS接近開啟電壓Vth，MOS管NI將從導通轉為臨界導通狀態，低壓電源輸出端VDD的電壓基本穩定。若負載增大，電流上升，會導致低壓電源輸出端VDD電壓的下降趨勢，而低壓電源輸出端VDD的電壓降低必然導致VGS的增大，并使得VGS>Vth，導致MOS管NI導通，低壓電源輸出端VDD電壓提升;反之，如果負載減小，電流下降，會導致低壓電源輸出端VDD電壓的上升趨勢，而低壓電源輸出端VDD電壓的上升必然導致VGS的減小，并使得VGS〈Vth，導致耗盡管NI截止，低壓電源輸出端VDD電壓下降。
[0009]與現有技術相比本實用新型的電路結構簡單、可靠，靜態電流消耗小，具有良好的降壓和穩壓的性能。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型第一實施例的電路原理圖。
[0011]圖2為本實用新型第二實施例的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0012]第一實施例:中高壓集成電路中的降壓電路，其包括MOS管N1、電容Cl，其特征是，MOS管NI的漏極接外部供電的高壓電源的輸入端VCC，MOS管NI的源極通過電容CI接地，MOS管NI的源極為低壓電源的輸出端VDD向內部控制電路部分供電，MOS管NI的襯底接地，MOS管NI的柵極與一控制電壓信號相連接，所述的MOS管為高壓型N溝道耗盡管或零伏本征管，所述的控制電壓信號由電阻R1、二極管Dl、D2構成的電路產生，電阻Rl的一端接高壓電源的輸入端VCC，電阻Rl的另一端接二極管Dl的正極，二極管Dl的負極接二極管D2的正極，二極管D2的負極接地，二極管Dl的正極與MOS管NI的柵極相連接。
[0013]MOS管NI是電路的核心器件，為高壓型N溝道耗盡管(或零伏本征管)，其參數根據高壓供電電壓和內部低壓控制電路所需電壓來決定。一般要求其開啟電壓Vth為負值(小于或等于Ov)，通常可以在-0.5v左右。另外對MOS管的電流輸出有一定要求，一般根據內部低壓控制電路的需要來設計，內部控制電路要求的電流越大，MOS管的電流輸出能力也要加大。通過調整MOS管的寬長比來實現輸出電流的控制。
[0014]電阻Rl、二極管D1、D2組成控制電壓信號電路，可以產生大約2個二極管的正向壓降，根據內部低壓控制電路所需電壓，可以多串接或少串接二極管的個數。通常電路中Rl可以取值60K左右，當輸入端VCC與輸出端VDD的壓差較大時，這個電阻可以適當提高，而當輸入端VCC與輸出端VDD的壓差較小時，應適當減小這個電阻，以保證MOS管NI柵極上電壓的穩定，并不至于引起靜態電流的過分增加。
[0015]電容Cl是內部控制電路供電電源的濾波電容，并分布于各個負載電路附近，達到穩定工作并減少內部電路噪聲的目的。根據實際情況盡量做大，電容Cl可采用MOS電容或PIP或MIM等各種電容形式實現。
[0016]電阻負載RL代表內部控制電路部分，為示意負載，連接在低壓電源的輸出端VDD與地之間。
[0017]粗略估算，輸出端VDD的電壓計算可以這樣近似
[0018]VDD * Vr + Vth
[0019]其中Vr是R1、D1、D2組成的控制電壓電壓，也就是MOS管NI柵極的電壓，Vth是MOS管NI的開啟電壓，一般為負值。輸出端VDD電壓可以粗略估算為這個兩個電壓的絕對值的和。
[0020]第二實施例:MOS管NI的開啟電壓Vth做到更負的電壓(如-1.5v)時，在輸出端VDD的電壓范圍之內，可以省略二極管和電阻，亦即MOS管NI的柵極直接接地，由于沒有二極管，整個電路受溫度的影響幾乎可以忽略，電路將變得更簡潔更可靠。
[0021]需要說明的是，在目前集成電路工藝中，無論是高壓還是低壓，耗盡管已經成為一種常用器件之一。當然也有一些低壓工藝只提供零開啟電壓的本征管(Native M0S)，也可以利用本電路的工作原理加以運用。
【主權項】
1.一種中高壓集成電路中的降壓電路，其包括MOS管N1、電容Cl，其特征是，MOS管NI的漏極接外部供電的高壓電源的輸入端VCC，M0S管NI的源極通過電容Cl接地，MOS管NI的源極為低壓電源的輸出端VDD向內部控制電路部分供電，MOS管NI的襯底接地，MOS管NI的柵極與一控制電壓信號相連接，所述的MOS管為高壓型N溝道耗盡管或零伏本征管，所述的控制電壓信號的電壓值2 ον。2.根據權利要求1所述的中高壓集成電路中的降壓電路，其特征是，所述的控制電壓信號由電阻R1、二極管Dl、D2構成的電路產生，電阻Rl的一端接高壓電源的輸入端VCC，電阻Rl的另一端接二極管Dl的正極，二極管Dl的負極接二極管D2的正極，二極管D2的負極接地，二極管Dl的正極與MOS管NI的柵極相連接。3.根據權利要求1所述的中高壓集成電路中的降壓電路，其特征是，所述的控制電壓信號的電壓值為OV，通過MOS管NI的柵極接地而實現。
【文檔編號】H02M1/08GK205490105SQ201620236268
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月26日
【發明人】唐偉, 李曙生, 周國付
【申請人】泰州亞芯微電子科技有限公司