【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及寬電壓開關和集成電路芯片。
技術介紹
1、在集成電路芯片中，芯片電源向芯片內核提供電源電壓。為了降低功耗，通常在芯片電源和芯片內核之間設置開關。當開關閉合時，芯片電源向芯片內核供電；當開關斷開時，芯片電源不向芯片內核供電，以在需要時對芯片內核進行關斷處理。
2、電源電壓存在多種電壓域，如1.2v、1.8v、2.5v、2.7v、3.0v、3.3v和5.0v等，存在一種場景：電源電壓在某些時候為2.7v，為芯片內核提供2.7v的供電；電源電壓在另外一些時候為5.5v，為芯片內核提供5.5v的供電。在該場景下，為了適應這些電壓域，可以選擇耐受電壓較高的開關，諸如耐受最高電壓5.5v的pmos管或pnp型bjt管等。
3、然而，在選擇芯片設計工藝時，為了兼顧速度和成本考慮，通常都只存在兩種電壓域的器件。例如，對于mos管（metal?oxide?semiconductor?field?effect?transistor，金屬氧化物半導體場效應晶體管，本文中簡稱為mos管），典型的工作電壓為1.2v和2.5v；而對于bjt管（bipolar?junction?transistor，雙極性結型晶體管，本文中簡稱為bjt管），典型的工作電壓為1.5v和3.3v。因此不會額外選擇耐受電壓更高的器件，此時，無論是2.5v的mos管，還是3.3v的bjt管，均無法單獨承受5.5v的高電源電壓。
4、此外，在采用pnp型bjt管作為開關的情況下，當pnp型bjt管導通時，如果電流較大，則其基極也會消耗
5、因此，亟需一種手段來適應寬范圍的電源電壓，可以可靠地實現對芯片電源和芯片內核之間的開關的閉合和斷開。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供寬電壓開關和集成電路芯片，可以適應寬范圍的電源電壓，采用低電壓域器件可靠地實現開關的閉合和斷開，無需為不同的電源電壓設置不同的開關，節省掩膜費用。
2、本專利技術公開了一種寬電壓開關，包括電平轉換電路和分壓電路；所述電平轉換電路包括第一至第八晶體管，所述第一至第四晶體管為第一類型晶體管，所述第五至第八晶體管為第二類型晶體管，每個晶體管均包括控制端、第一端、第二端；所述第一晶體管的第一端和所述第二晶體管的第一端均與電源電壓相連，所述第一晶體管的控制端與所述第二晶體管的第二端相連，所述第二晶體管的控制端與所述第一晶體管的第二端相連，所述第一晶體管的第二端和所述第二晶體管的第二端還分別與所述第三晶體管的第一端和所述第四晶體管的第一端相連，所述第三晶體管的第二端和所述第四晶體管的第二端分別與所述第五晶體管的第二端和所述第六晶體管的第二端相連，所述第五晶體管的第一端和所述第六晶體管的第一端分別與所述第七晶體管的第二端和所述第八晶體管的第二端相連，所述第七晶體管的第一端和所述第八晶體管的第一端均接地；所述第七晶體管的控制端和所述第八晶體管的控制端分別接收互補的使能信號；所述第四晶體管的第二端與所述第六晶體管的第二端相連后用于提供輸出電壓；分壓電路，用于對所述電源電壓進行分壓，所述分壓電路的輸入端與所述電源電壓相連，所述分壓電路的輸出端分別與所述第三晶體管的控制端、所述第四晶體管的控制端、所述第五晶體管的控制端和所述第六晶體管的控制端相連，所述分壓電路的輸出端用于輸出跟隨所述電源電壓變化的分壓電壓。
3、在本方案中，分壓電路向電平轉換電路提供分壓電壓以作為相應晶體管的偏置電壓，因為分壓電壓是對電源電壓的分壓，所以分壓電壓的電壓值小于電源電壓，并且分壓電壓跟隨電源電壓動態變化，當電源電壓較高時，分壓電壓也較高，從而電平轉換電路中各晶體管分攤的電壓被減小，可以避免相應晶體管被擊穿；當電源電壓較低時，分壓電壓也較低，使得需要被導通的晶體管的柵源電壓大于開啟電壓，保證電平轉換電路中的相應晶體管可以導通。因此，無論電源電壓的高低，均可以通過分壓，使得分壓電壓與電源電壓的電壓差滿足以下要求：既可以保證電平轉換電路中的相應晶體管導通，從而基于使能信號控制是否將電源電壓傳遞至輸出電壓，同時也可以避免相應晶體管被擊穿，從而相應晶體管可以統一采用低電壓域器件（例如2.5v的器件），并且節省了掩膜費用。
4、可選地，晶體管可以采用mos管，相對于bjt管，mos管也不會消耗更多的電流，從而不會額外增加功耗。
5、在一個實施例中，電源電壓的電壓值和分壓電壓的電壓值滿足下式：，其中，為電源電壓的電壓值，為分壓電壓的電壓值，為第一類型晶體管的閾值電壓的絕對值。可選地，分壓電壓的電壓值為電源電壓的電壓值的一半或更小。
6、在本方案中，分壓電路產生的分壓電壓低于電源電壓并且隨著電源電壓的變化而動態變化，當電源電壓的電壓值較高時，分壓電壓的電壓值也可以較高，而當電源電壓的電壓值較低時，分壓電壓的電壓值也可以較低。
7、在一個實施例中，分壓電路包括第一電阻和第二電阻；第一電阻的第一端與電源電壓相連，第一電阻的第二端與第二電阻的第一端相連，第二電阻的第二端接地，第一電阻的第二端還分別與第三晶體管的控制端、第四晶體管的控制端、第五晶體管的控制端和第六晶體管的控制端相連。
8、在本方案中，通過調整電阻阻值來調整分壓比例，可以形成不同的分壓電壓的電壓值。
9、在一個實施例中，分壓電路還包括運算放大器；第一電阻的第二端與運算放大器的正向輸入端相連，運算放大器的反向輸入端與運算放大器的輸出端相連，運算放大器的輸出端還分別與第三晶體管的控制端、第四晶體管的控制端、第五晶體管的控制端和第六晶體管的控制端相連。
10、在本方案中，運算放大器的內阻小，利用運算放大器的驅動能力，可以分別驅動第三晶體管的控制端、第四晶體管的控制端、第五晶體管的控制端和第六晶體管的控制端，從而幫助快速充放電。
11、在一個實施例中，寬電壓開關還包括使能產生電路，使能產生電路的輸入端用于接收使能輸入信號，使能產生電路的輸出端分別與第七晶體管的控制端和第八晶體管的控制端相連，用于提供互補的使能信號。
12、在本方案中，使能產生電路基于使能輸入信號向電平轉換電路提供互補的使能信號，從而控制電平轉換電路的通斷，從而控制是否向外輸出電壓，可以可靠地在寬電壓范圍下實現開關的通斷。
13、在一個實施例中，使能產生電路包括第一反相器和第二反相器；第一反相器的控制端用于輸入使能輸入信號，第一反相器的輸出端與第二反相器的控制端相連；第一反相器的輸出端還與第八晶體管的控制端相連，第二反相器的輸出端與第七晶體管的控制端相連。
14、在本方案中，使能產生電路利用兩個串聯的反相器，可以針對單一的輸入使能輸入信號產生互補的使能信號。
15、在一個實施例中，使能產生電路還包括降壓模塊；降壓模塊的輸入端與電源電壓相連，降壓模塊的輸出端分別與第一反相器的電源端和第二反相器的電源端相連，用于提供小于電源電壓的低電壓。
16、在本方案中，降壓模塊可以提供低于電源本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種寬電壓開關，其特征在于，所述寬電壓開關包括：
2.如權利要求1所述的寬電壓開關，其特征在于，所述電源電壓的電壓值和所述分壓電壓的電壓值滿足下式：
3.如權利要求2所述的寬電壓開關，其特征在于，所述分壓電路包括第一電阻和第二電阻；所述第一電阻的第一端與所述電源電壓相連，所述第一電阻的第二端與所述第二電阻的第一端相連，所述第二電阻的第二端接地，所述第一電阻的第二端還分別與所述第三晶體管的控制端、所述第四晶體管的控制端、所述第五晶體管的控制端和所述第六晶體管的控制端相連。
4.如權利要求3所述的寬電壓開關，其特征在于，所述第一電阻的阻值和所述第二電阻的阻值滿足下式：
5.如權利要求3或4所述的寬電壓開關，其特征在于，所述分壓電路還包括運算放大器；所述第一電阻的第二端與所述運算放大器的正向輸入端相連，所述運算放大器的反向輸入端與所述運算放大器的輸出端相連，所述運算放大器的輸出端還分別與所述第三晶體管的控制端、所述第四晶體管的控制端、所述第五晶體管的控制端和所述第六晶體管的控制端相連。
6.如權利要求5所述的寬電壓開關，其
7.如權利要求6所述的寬電壓開關，其特征在于，所述使能產生電路包括第一反相器和第二反相器；所述第一反相器的控制端用于輸入所述使能輸入信號，所述第一反相器的輸出端與所述第二反相器的控制端相連；所述第一反相器的輸出端還與所述第八晶體管的控制端相連，所述第二反相器的輸出端與所述第七晶體管的控制端相連。
8.如權利要求7所述的寬電壓開關，其特征在于，所述使能產生電路還包括降壓模塊；所述降壓模塊的輸入端與所述電源電壓相連，所述降壓模塊的輸出端分別與所述第一反相器的電源端和所述第二反相器的電源端相連。
9.如權利要求8所述的寬電壓開關，其特征在于，所述電源電壓的電壓值在2.7V至5.5V的范圍內。
10.如權利要求9所述的寬電壓開關，其特征在于，所述第一類型晶體管的工作電壓為2.5V。
11.如權利要求9所述的寬電壓開關，其特征在于，所述降壓模塊的輸出端提供的所述低電壓的電壓值為2.5V。
12.如權利要求11所述的寬電壓開關，其特征在于，所述降壓模塊包括低壓差線性穩壓器或分壓電路。
13.如權利要求11或12所述的寬電壓開關，其特征在于，所述第一反相器和所述第二反相器的工作電壓為2.5V。
14.一種集成電路芯片，其特征在于，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種寬電壓開關，其特征在于，所述寬電壓開關包括：
2.如權利要求1所述的寬電壓開關，其特征在于，所述電源電壓的電壓值和所述分壓電壓的電壓值滿足下式：
3.如權利要求2所述的寬電壓開關，其特征在于，所述分壓電路包括第一電阻和第二電阻；所述第一電阻的第一端與所述電源電壓相連，所述第一電阻的第二端與所述第二電阻的第一端相連，所述第二電阻的第二端接地，所述第一電阻的第二端還分別與所述第三晶體管的控制端、所述第四晶體管的控制端、所述第五晶體管的控制端和所述第六晶體管的控制端相連。
4.如權利要求3所述的寬電壓開關，其特征在于，所述第一電阻的阻值和所述第二電阻的阻值滿足下式：
5.如權利要求3或4所述的寬電壓開關，其特征在于，所述分壓電路還包括運算放大器；所述第一電阻的第二端與所述運算放大器的正向輸入端相連，所述運算放大器的反向輸入端與所述運算放大器的輸出端相連，所述運算放大器的輸出端還分別與所述第三晶體管的控制端、所述第四晶體管的控制端、所述第五晶體管的控制端和所述第六晶體管的控制端相連。
6.如權利要求5所述的寬電壓開關，其特征在于，所述寬電壓開關還包括：
7.如權利要求6所述的寬電壓開關，其特征在...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張僑，
申請(專利權)人：上海安其威微電子科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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