本實(shí)用新型涉及一種高低壓轉(zhuǎn)換電路，尤其涉及一種低成本的高低壓轉(zhuǎn)化集成電路。

背景技術(shù)：

很多電子系統(tǒng)的供電電壓采用10V以上的高壓，特別是一些布線長(zhǎng)、壓降大的電路，但是電子系統(tǒng)中用到的一些用于信號(hào)采集與處理的集成電路通常工作在5V以下的電源電壓，因此，需要用到高壓低壓轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生集成電路可以工作的電源電壓。

圖1是傳統(tǒng)的高壓低壓轉(zhuǎn)換集成電路，由于MOS管M1，放大器和帶隙基準(zhǔn)直接工作在高壓下，必須使用特殊的高壓器件，而高壓器件需要增加特殊的掩模版，大大地增加了集成電路制造成本。

圖2是傳統(tǒng)的使用外部結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的高壓低壓轉(zhuǎn)換電路，采用外部耐高壓的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管J1產(chǎn)生輸出的低壓VOUT，這樣可以避免在集成電路中使用高壓器件，降低了集成電路制造成本。圖3是電路的啟動(dòng)波形，在帶隙基準(zhǔn)的參考電壓輸出之前，VOUT先上升到結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管閾值電壓的絕對(duì)值附近。由于結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的一致性很差，閾值電壓波動(dòng)范圍大，如果不做篩選，當(dāng)閾值電壓接近0時(shí)，VOUT的初始上升電壓不夠高，帶隙基準(zhǔn)啟動(dòng)不了，VOUT不能上升到最終的目標(biāo)值；當(dāng)閾值電壓大于VOUT的目標(biāo)值時(shí)也有問(wèn)題，最終環(huán)路處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)，影響電路的性能。因此，對(duì)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的篩選增加了生產(chǎn)管理控制的成本。此外，結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管本身的價(jià)格不菲，尤其是耐壓高的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種高低壓轉(zhuǎn)換集成電路，其制作成本低，且電路可靠性高。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：一種高低壓轉(zhuǎn)換集成電路，包括放大器和帶隙基準(zhǔn)，所述放大器的正相輸入端與電阻R3和電阻R4的分壓相連，其反相輸入端與帶隙基準(zhǔn)的輸出端相連，外部器件包括電阻R1和雙極型三極管N1，內(nèi)部電路采用堆疊的MOS管M1和MOS管M2；所述電阻R1的一端與雙極型三極管N1的集電極與輸入的高壓VIN相連，其另一端與雙極型三極管N1的基極以及MOS管M1的漏極相連，雙極型三極管N1的發(fā)射極與輸出的低壓VOUT相連；

所述MOS管M1的柵極與電阻R2的一端相連，電阻R2的另一端與輸出低壓VOUT相連以防止靜電放電(ESD)，MOS管M1的源極與MOS管M2的漏極相連，MOS管M2的柵極與放大器的輸出端相連，MOS管M2的源極與地相連。

本實(shí)用新型的外部器件采用低成本的電阻R1和雙極型三極管N1，代替了傳統(tǒng)的價(jià)格昂貴但是一致性很差的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，大大降低了集成電路制造的成本；其內(nèi)部電路采用兩個(gè)堆疊的MOS管M1和MOS管M2，輸出高于VOUT的雙極型三極管的基極控制電壓，且兩個(gè)堆疊的MOS管均采用非高壓器件，在大大降低了集成電路的制造成本的同時(shí)，也提高了電路的可靠性。

作為優(yōu)選，所述MOS管M1和MOS管M2的版圖采用叉指結(jié)構(gòu)，利用寄生的二極管實(shí)現(xiàn)高壓的靜電放電(ESD)保護(hù)，同時(shí)，在版圖拉寬MOS管M2的漏極以提高其ESD保護(hù)能力。

作為優(yōu)選，該電路構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的負(fù)反饋系統(tǒng)，通過(guò)放大器的輸入檢測(cè)帶隙基準(zhǔn)產(chǎn)生的參考電壓與電阻R3和電阻R4的分壓之間的誤差,調(diào)整放大器的輸出，使輸出的低壓VOUT穩(wěn)定在目標(biāo)值上。

作為優(yōu)選，所述電阻R1用于高低壓轉(zhuǎn)換集成電路的自啟動(dòng)，當(dāng)VIN開(kāi)始施加電壓時(shí)，由電阻R1兩端的壓差所產(chǎn)生的啟動(dòng)電流會(huì)使雙極型三極管N1的基極電壓逐漸升高，由于跟隨作用，VOUT的電壓也隨之升高，達(dá)到一定電壓時(shí)，帶隙基準(zhǔn)完成啟動(dòng)，輸出穩(wěn)定的參考電壓VREF。當(dāng)VOUT通過(guò)R3和R4的分壓接近VREF時(shí)，放大器的輸出控制MOS管M2的柵極產(chǎn)生下拉電流，使電阻R1兩端的壓差和雙極型三極管N1的基極電壓趨于穩(wěn)定，VOUT輸出穩(wěn)定的低壓。

作為優(yōu)選，所述MOS管M1、MOS管M2、放大器和帶隙基準(zhǔn)均為非高壓器件。采用高壓器件使得集成電路制作成本增加，本專利的MOS管M1、MOS管M2均采用普通的器件，但是卻可以產(chǎn)生高于VOUT的雙極型三極管N1的基極控制電壓，避免了使用特殊的高壓器件，大大降低了制造成本，同時(shí)，也提高了電路的穩(wěn)定性。

本實(shí)用新型的有益效果：本實(shí)用新型在外部采用低成本的電阻和雙極型三極管代替?zhèn)鹘y(tǒng)的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，在內(nèi)部采用兩個(gè)堆疊的MOS管輸出高于VOUT的雙極型三極管的基極控制電壓。本實(shí)用新型用普通的器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的高壓器件，解決了傳統(tǒng)電路比較難處理的自啟動(dòng)問(wèn)題和高壓ESD問(wèn)題，在降低集成電路制造成本的同時(shí)，還提高了電路的可靠性。兩個(gè)堆疊的MOS管的版圖采用特殊的叉指結(jié)構(gòu)，利用寄生的二極管實(shí)現(xiàn)了高壓的ESD保護(hù)，同時(shí)在版圖拉寬M2的漏極以提高其ESD保護(hù)能力。

附圖說(shuō)明

圖1是傳統(tǒng)的高低壓轉(zhuǎn)換集成電路；

圖2是傳統(tǒng)的使用外部結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的高低壓轉(zhuǎn)換集成電路；

圖3是傳統(tǒng)的高低壓轉(zhuǎn)換集成電路的啟動(dòng)波形；

圖4是本實(shí)用新型低成本的高低壓轉(zhuǎn)換集成電路；

圖5是圖4的啟動(dòng)波形；

圖6是本實(shí)用新型堆疊的MOS管M1和MOS管M2的版圖；

其中：10.放大器，20，帶隙基準(zhǔn)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖4所示，為本實(shí)用新型一種高低壓轉(zhuǎn)化集成電路，包括放大器10和帶隙基準(zhǔn)20，所述放大器10的正相輸入端與電阻R3和電阻R4的分壓相連，其反向輸入端與帶隙基準(zhǔn)20的輸出端相連，外部器件包括電阻R1和雙極型三極管N1，內(nèi)部電路采用堆疊的MOS管M1和MOS管M2；所述電阻R1的一端與雙極型三極管N1的集電極與輸入的高壓VIN相連，其另一端與雙極型三極管N1的基極以及MOS管M1的漏極相連，雙極型三極管N1的發(fā)射極與輸出的低壓VOUT相連；

所述MOS管M1的柵極與電阻R2的一端相連，電阻R2的另一端與輸出低壓VOUT相連以防止靜電消除(ESD)，MOS管M1的源極與MOS管M2的漏極相連，MOS管M2的柵極與放大器的輸出端相連，MOS管M2的源極與地相連。

如圖5所述，所述的外部電阻R1可實(shí)現(xiàn)高壓低壓轉(zhuǎn)換集成電路的自啟動(dòng)，當(dāng)VIN開(kāi)始施加電壓時(shí)，由電阻R1兩端的壓差所產(chǎn)生的啟動(dòng)電流會(huì)使雙極型三極管N1的基極電壓逐漸升高，由于跟隨作用，VOUT的電壓也隨之升高，達(dá)到一定電壓時(shí)，帶隙基準(zhǔn)20完成啟動(dòng)，輸出穩(wěn)定的參考電壓VREF。當(dāng)VOUT通過(guò)R3和R4的分壓接近VREF時(shí)，放大器10的輸出控制MOS管M2的柵極產(chǎn)生下拉電流，使電阻R1兩端的壓差和雙極型三極管N1的基極電壓趨于穩(wěn)定，VOUT輸出穩(wěn)定的低壓。所述的外部雙極型三極管N1的基極和發(fā)射極之間的結(jié)電壓的一致性遠(yuǎn)高于結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的閾值電壓的一致性，便于大批量生產(chǎn)的管理控制。

如圖6所示，所述的MOS管M1和MOS管M2版圖采用特殊的叉指結(jié)構(gòu)，利用寄生的二極管D1實(shí)現(xiàn)了高壓的ESD保護(hù)，同時(shí)在版圖拉寬M2的漏極以提高其ESD保護(hù)能力。

本實(shí)用新型所述電路構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的負(fù)反饋系統(tǒng)，通過(guò)放大器10的輸入檢測(cè)帶隙基準(zhǔn)20產(chǎn)生的參考電壓和電阻R3與電阻R4的分壓之間的誤差，調(diào)整放大器10的輸出，使輸出的低壓VOUT穩(wěn)定在目標(biāo)值上。