一种基于三级管限压的电压转换电路及方法与流程

本发明属于集成电路，具体涉及一种基于三级管限压的电压转换电路及方法。

背景技术：

1、随着多通道、多功能芯片在射频通信、无线网络通信领域的快速发展，射频前端收发电路也要求向高集成、结构紧凑、价格低廉以及多功能的方向发展。射频放大器时发射机和接收机的重要模块，在高集成化的今天，模拟电路与射频电路的结合已经是当前趋势。

2、在射频电路中，1.8v与3.3v是放大器中常用的控制电压，但多数工艺存在使用问题，即，部分工艺没有高压管，单管电压仅能限制在2.5v，而3.3v的控制电压会损坏电路。

3、普通2.5v耐压管的长期使用电压|vgd|＝|vgs|＝|vds|<2.75v，vbd与vbs均小于2.95v。

4、纵然vds可通过叠管实现，也可以通过更换为2.5v下的drift mos管来实现耐压满足要求，但vgs的耐压不变。所以部分电路在高压下实现功能时无法保证长期可靠性要求，而常见的解决方案是更换管种类。

5、由此可以看出，在不更换管种类的情况下，需要额外电路结构来实现可靠性要求。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于三级管限压的电压转换电路及方法，解决了传统低压晶体管结构无法在高压下使用的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种基于三级管限压的电压转换电路，包括第一电压转换网络、第二电压转换网络、第一电阻限流网络、第二电阻限流网络、第三电阻电流网络、限压三极管网络以及电路开关网络；

3、所述第二电压转换网络的第一输入端与第二输入端均作为所述电压转换电路的输入端，所述第二电压转换网络的第一输出端与第二输出端均作为所述电压转换电路的输出端；所述电路开关网络的第一输入端与第二电压转换网络的第一输出端连接；所述电路开关网络的第二输入端与第二电压转换网络的第二输出端连接；所述电路开关网络的第一输出端与限压三极管网络的第一输入端连接；所述电路开关网络的第二输出端与限压三极管网络的第二输入端连接；所述限压三极管网络的第一输出端与第一电压转换网络的第一输入端连接；所述限压三极管网络的第二输出端与第一电压转换网络的第二输入端连接；所述第一电压转换网络的第一输出端与第二电阻限流网络连接；所述第一电压转换网络的第二输出端与第三电阻电流网络连接；

4、所述第一电压转换网络还与第一电阻限流网络连接；所述第二电压转换网络还分别与第二电阻限流网络以及第三电阻电流网络连接。

5、本发明的有益效果是：本发明采用三极管的二极管接法限制gate端电压，利用电阻进行分压限流，有效解决了传统低压晶体管结构无法再高压下使用的情况，使得当前电路可以实现良好高供电电压的使用，同时还可以兼顾信号速度，具有耐高压、信号变化速率快等优点。

6、进一步地，所述第二电压转换网络包括晶体管m3以及晶体管m4；所述晶体管m3与晶体管m4均为drift nmos管；

7、所述晶体管m3的栅极作为所述第二电压转换网络的第一输入端；所述晶体管m4的栅极作为所述第二电压转换网络的第二输入端；所述晶体管m3的源极以及晶体管m4的源极接地；所述晶体管m3的漏极作为所述第二电压转换网络的第一输出端；所述晶体管m4的漏极作为所述第二电压转换网络的第二输出端。

8、进一步地，所述电路开关网络包括晶体管m5以及晶体管m6；

9、所述晶体管m5的源极作为所述电路开关网络的第一输入端；所述晶体管m6的源极作为所述电路开关网络的第二输入端；所述晶体管m5的漏极作为所述电路开关网络的第一输出端；所述晶体管m6的漏极作为所述电路开关网络的第二输出端；所述晶体管m5的源极与晶体管m6的源极均与使能开关信号en连接。

10、上述进一步方案的有益效果为：电路在实现正常电平转换的同时，可以通过改变电路开关网络的mos管的输入电压来控制不同信号互相干扰的问题。在需要1.8v工作时，通过使能开关信号en关断电路开关网络的mos管，避免电压转换电路启动。

11、进一步地，所述限压三极管网络包括三极管q1以及三极管q2；

12、所述三极管q1的基极与三极管q1的集电极连接，并作为所述限压三极管网络的第一输入端；所述三极管q2的基极与三极管q2的集电极连接，并作为所述限压三极管网络的第二输入端；所述三极管q1的发射极作为所述限压三极管网络的第一输出端；所述三极管q2的发射极作为所述限压三极管网络的第二输出端。

13、上述进一步方案的有益效果为：本发明中二极管采用三极管两端短路的方式实现，由于三极管构造不同，高耐压深槽隔离的bjt管的vcb可耐3.3v以上，通过三极管导通对电压的钳位作用，能有效提升第一电压转换网络中gate端的电压，提高了vgs电压的耐压性和可靠性。

14、进一步地，所述第一电压转换网络包括晶体管m1以及晶体管m2；所述晶体管m1与晶体管m2均为drift pmos管；

15、所述晶体管m1的栅极作为所述第一电压转换网络的第一输入端；所述晶体管m2的栅极作为所述第一电压转换网络的第二输入端；所述晶体管m1的源极作为所述第一电压转换网络的第一输出端；所述晶体管m2的源极作为所述第一电压转换网络的第二输出端。

16、上述进一步方案的有益效果为：通过第一电压转换网络和第二电压转换网络实现1.8v到3.3v的电压转换。

17、进一步地，所述第一电阻限流网络包括电阻r1、电阻r2、电阻r3以及电阻r4；

18、所述电阻r1的一端分别与晶体管m1的漏极、电阻r2的一端、晶体管m2的漏极以及电源电压vdd连接；所述电阻r1的另一端与电阻r3的一端连接；所述电阻r3的一端与第一电压转换网络的第一输入端连接；所述电阻r2的另一端与电阻r4的一端连接；所述电阻r4的另一端与第一电压转换网络的第二输入端连接。

19、进一步地，所述第二电阻限流网络包括电阻r5，所述第三电阻电流网络包括电阻r6；

20、所述电阻r5的一端与第一电压转换网络的第一输入端连接；所述电阻r5的另一端与第二电压转换网络的第一输出端连接；所述电阻r6的一端与第一电压转换网络的第二输入端连接；所述电阻r6的另一端与第二电压转换网络的第二输出端连接。

21、上述进一步方案的有益效果为：第一电阻限流网络、第二电阻限流网络以及第三电阻电流网络的作用有两点，一是进行限流在电路偶然进入三态时有效限制电流大小，二是进行分压。

22、本发明还提供了一种基于三级管限压的电压转换方法，包括以下步骤：

23、s1、将1.8v信号和使能开关信号en同时输入电压转换电路；

24、s2、控制使能开关信号en，并判断使能开关信号en的电平高低，当使能开关信号en为低电平时，则进入步骤s3，当使能开关信号en为高电平时，则进入步骤s4；

25、s3、关闭电压转换电路，1.8v信号不通过电压转换电路，直接输出1.8v信号；

26、s4、开启电压转换电路，将1.8v信号转换为3.3v信号，并通过电压转换电路的输出端进行输出，完成电压转换。

27、本发明的有益效果是：通过控制使能开关信号en，能够控制电压转换电路的输出信号，能够稳定的输出1.8v或3.3v电压，使得当前电路可以灵活选择所需输出的信号，并实现良好高供电电压的使用。