基于低电压源的电平转换电路及电平转换方法与流程

本发明涉及电路设计领域，具体来说涉及一种基于低电压源的电平转换电路及电平转换方法。

背景技术：

1、在模拟电路、数字模拟混合电路或pcb板级电路中，经常要用到电平转换(levelshift)电路。常规的电平转换电路结构如图1所示，通常由两个电压源(低电压源vccl_supply和高电压源vcch_supply)、一个低电压源反相器(由mp1、mn1组成)及六个场效应晶体管(mnls1、mpls1、mpls2、mnrs1、mprs1、mprs2)组成，实现从低压到高压的电平转换。

2、由于现有的电平转换电路要同时用到低电压源vccl_supply和高电压源vcch_supply，增加了电路设计的难度和复杂度。

技术实现思路

1、本发明从另一种技术角度出发，提供一种全新的基于低电压源的电平转换电路及电平转换方法，在不需要高电压源的情况下，只采用一个低电压源，就能将低电压的控制信号转变为高电压的控制信号。

2、为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：

3、本发明一方面提供了一种基于低电压源的电平转换电路，包括低电压源、反相器和电压转换电路，所述低电压源与所述反相器的电源端连接；

4、所述反相器与所述电压转换电路之间设有升压电容电路，所述升压电容电路控制电流从所述低电压源流向所述电压转换电路，并生成两倍于所述低电压源电压值的转换高电压，且通过所述电压转换电路输出所述转换高电压。

5、上述的电平转换电路，所述升压电容电路包括第一单向导通管、第二单向导通管和升压电容，所述第一单向导通管和所述第二单向导通管连接，控制电流从所述低电压源流向所述电压转换电路，所述升压电容的下极板与所述反相器的输出端连接，上极板连接所述第一单向导通管和所述第二单向导通管的连接端，并在所述连接端生成两倍于所述低电压源电压值的转换高电压。

6、可选地，上述的电平转换电路，所述第一单向导通管和所述第二单向导通管为pmos管，所述第一单向导通管的源极与所述低电压源连接，所述第一单向导通管的栅极与漏极连接并与所述升压电容的上极板连接，所述第二单向导通管的源极与所述第一单向导通管的漏极连接，所述第二单向导通管的栅极与漏极连接并与所述电压转换电路的一端连接。

7、可选地，上述的电平转换电路，所述第一单向导通管和所述第二单向导通管为nmos管，所述第一单向导通管的栅极与漏极连接并与所述低电压源连接，所述第一单向导通管的源极与所述升压电容的上极板连接，所述第二单向导通管的栅极与漏极连接并与所述第一单向导通管的源极连接，所述第二单向导通管的源极与所述电压转换电路的一端连接。

8、可选地，上述的电平转换电路，所述第一单向导通管为二极管、pmos管或nmos管，所述第二单向导通管为二极管、pmos管或nmos管。

9、上述的电平转换电路，所述升压电容电路还包括电压保持电容，所述电压保持电容的上极板与所述电平转换电路的一端连接，所述电压保持电容的下极板接地。

10、可选地，上述的电平转换电路，所述反相器包括第一反相器和第二反相器；其中，

11、所述第一反相器包括第一pmos管和第一nmos管，所述第一pmos管的栅极和所述第一nmos管的栅极连接作为所述第一反相器的输入端并接入输入电压，所述第一pmos管的漏极和所述第一nmos管的漏极连接作为所述第一反相器的输出端，所述第一反相器的输出端与所述第二反相器的输入端连接，所述第一pmos管的源极与所述低电压源连接，所述第一nmos管的源极接地；

12、所述第二反相器包括第二pmos管和第二nmos管，所述第二pmos管的栅极和所述第二nmos管的栅极连接作为所述第二反相器的输入端，所述第二pmos管的漏极和所述第二nmos管的漏极连接作为所述第二反相器的输出端，所述第二反相器的输出端与所述升压电容的下极板连接，所述第二pmos管的源极与所述低电压源连接，所述第二nmos管的源极接地。

13、上述的电平转换电路，所述电压转换电路包括第三pmos管、第四pmos管、第五pmos管、第六pmos管，以及第三nmos管和第四nmos管；

14、所述第三pmos管的源极与所述第四pmos管的源极连接并与所述第二单向导通管的输出端连接，所述第三pmos管、第四pmos管的漏极分别与所述第五pmos管、第六pmos管的源极连接，所述第五pmos管、第六pmos管的漏极分别与所述第三nmos管、第四nmos管的漏极连接，所述第三nmos管、第四nmos管的源极接地；

15、所述第五pmos管的栅极与所述第三nmos管的栅极连接并接入输入电压，所述第六pmos管的栅极与所述第四nmos管的栅极连接并接入所述输入电压的反相电压；

16、所述第四pmos管的栅极与所述第五pmos管的漏极连接，所述第三pmos管的栅极与所述第六pmos管的漏极连接并作为所述电压转换电路的输出电压端。

17、可选的，上述的电平转换电路，所述第五pmos管的体极与源极连接，所述第六pmos管的体极与源极连接。

18、可选的，上述的电平转换电路，所述第五pmos管的体极与所述第六pmos管的体极连接，并与所述第二单向导通管的输出端连接。

19、为了更好的实现发明目的，本发明另一方面还提供了一种基于低电压源的电平转换方法，包括低电压源、反相器和电压转换电路，所述低电压源与所述反相器的电源端连接，所述方法包括：

20、在所述反相器与所述电压转换电路之间设置升压电容电路，所述升压电容电路包括第一单向导通管、第二单向导通管和升压电容，所述第一单向导通管和所述第二单向导通管连接，所述升压电容的下极板与所述反相器的输出端连接，上极板连接所述第一单向导通管和所述第二单向导通管的连接端；

21、通过所述第一单向导通管和所述第二单向导通管控制电流从所述低电压源流向所述电压转换电路；

22、通过所述升压电容在所述第一单向导通管和所述第二单向导通管的连接端生成两倍于所述低电压源电压值的转换高电压，并通过所述电压转换电路输出所述转换高电压。

23、技术实现要素：中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

24、本申请所提供的基于低电压源的电平转换电路，通过在反相器与电压转换电路之间设置升压电容电路，升压电容电路控制电流从低电压源流向电压转换电路，并生成两倍于低电压源电压值的转换高电压，然后通过电压转换电路输出所述转换高电压。本方案在不需要高电压源的情况下，只采用一个低电压源，通过所述升压电容电路产生两倍于低电压源电压值的转换高电压，实现了由低电压向高电压的电平转换，省略了高电压源，简化了电路设计。

技术特征：

1.一种基于低电压源的电平转换电路，包括低电压源、反相器和电压转换电路，所述低电压源与所述反相器的电源端连接，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的电平转换电路，其特征在于，所述升压电容电路包括第一单向导通管、第二单向导通管和升压电容，所述第一单向导通管和所述第二单向导通管连接，控制电流从所述低电压源流向所述电压转换电路，所述升压电容的下极板与所述反相器的输出端连接，上极板连接所述第一单向导通管和所述第二单向导通管的连接端，并在所述连接端生成两倍于所述低电压源电压值的转换高电压。

3.根据权利要求1或2所述的电平转换电路，其特征在于，所述第一单向导通管和所述第二单向导通管为pmos管，所述第一单向导通管的源极与所述低电压源连接，所述第一单向导通管的栅极与漏极连接并与所述升压电容的上极板连接，所述第二单向导通管的源极与所述第一单向导通管的漏极连接，所述第二单向导通管的栅极与漏极连接并与所述电压转换电路的一端连接。

4.根据权利要求1或2所述的电平转换电路，其特征在于，所述第一单向导通管和所述第二单向导通管为nmos管，所述第一单向导通管的栅极与漏极连接并与所述低电压源连接，所述第一单向导通管的源极与所述升压电容的上极板连接，所述第二单向导通管的栅极与漏极连接并与所述第一单向导通管的源极连接，所述第二单向导通管的源极与所述电压转换电路的一端连接。

5.根据权利要求1或2所述的电平转换电路，其特征在于，所述升压电容电路还包括电压保持电容，所述电压保持电容的上极板与所述电平转换电路的一端连接，所述电压保持电容的下极板接地。

6.根据权利要求1或2所述的电平转换电路，其特征在于，所述反相器包括第一反相器和第二反相器；

7.根据权利要求1或2所述的电平转换电路，其特征在于，所述电压转换电路包括第三pmos管、第四pmos管、第五pmos管、第六pmos管，以及第三nmos管和第四nmos管；

8.根据权利要求7所述的电平转换电路，其特征在于，所述第五pmos管的体极与源极连接，所述第六pmos管的体极与源极连接。

9.根据权利要求7所述的电平转换电路，其特征在于，所述第五pmos管的体极与所述第六pmos管的体极连接，并与所述第二单向导通管的输出端连接。

10.一种基于低电压源的电平转换方法，包括低电压源、反相器和电压转换电路，所述低电压源与所述反相器的电源端连接，其特征在于，所述方法包括：

技术总结本申请公开了一种基于低电压源的电平转换电路及电平转换方法，涉及电路设计领域。其中，电平转换电路包括低电压源、反相器和电压转换电路，所述低电压源与所述反相器的电源端连接，所述反相器与所述电压转换电路之间设有升压电容电路，所述升压电容电路控制电流从所述低电压源流向所述电压转换电路，并生成两倍于所述低电压源电压值的转换高电压，且通过所述电压转换电路输出转换高电压。本方案在不需要高电压源的情况下，只采用一个低电压源，通过所述升压电容电路产生两倍于低电压源电压值的转换高电压，实现了由低电压向高电压的电平转换，省略了高电压源，简化了电路设计。技术研发人员：张智,唐荣昭,庄海明,马雨晴,李运照,向祥林受保护的技术使用者：苏州芈图光电技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18