电平移位电路的制作方法

本发明关于电平移位电路。

背景技术：

图3示出现有的电平移位电路300的电路图。

现有的电平移位电路300具备：高电平电源端子301、输出端子302、接地端子303、浮动电源304、低电平电源305、pwm端子306、脉冲发生电路311、电阻316、317、高耐压nmos晶体管314、315、323、324、由反相器电路318、319及rs触发电路320构成的逻辑电路310、驱动电路321、322、以及低压侧驱动信号输入端子307。

参照图3，对现有的电平移位电路300的连接进行说明。

脉冲发生电路311的输入与pwm端子306连接。高耐压nmos晶体管314的栅极与脉冲发生电路311的第1输出连接，源极与接地端子303连接，漏极与电阻316的一端和反相器电路318的输入连接。高耐压nmos晶体管315的栅极与脉冲发生电路311的第2输出连接，源极与接地端子303连接，漏极与电阻317的一端和反相器电路319的输入连接。

rs触发电路320的置位端子s与反相器电路318的输出连接，复位端子r与反相器电路319的输出连接，输出端子q与驱动电路321的输入连接。

驱动电路321的输出与高耐压nmos晶体管323的栅极连接。高耐压nmos晶体管323的源极与输出端子302连接，漏极与高电平电源端子301连接。

浮动电源304的一端与电阻316的另一端和电阻317的另一端和驱动电路321的电源输入连接，另一端与输出端子302和驱动电路321的低电平电源输入连接。驱动电路322的输入与低压侧驱动信号输入端子307连接，电源输入与低电平电源305的一端连接，低电平电源输入与接地端子303连接。高耐压nmos晶体管324的栅极与驱动电路322的输出连接，源极与接地端子303连接，漏极与输出端子302连接。低电平电源305的另一端与接地端子303连接。

对现有的电平移位电路300的动作进行说明。

首先，对在pwm信号发生上升沿的情况下的动作进行描述。在此，pwm信号为具有与低电平电源305的电压相等的振幅的信号。

脉冲发生电路311以所输入的pwm信号的上升沿的定时向第1输出信号s1输出冲息触发（one-shot）脉冲，向高耐压nmos晶体管314的栅极输入。高耐压nmos晶体管314将信号s1的冲息触发脉冲转换为电流，通过向电阻316供给该电流而在电阻316的一端发生电压hv1。

反相器电路318向rs触发电路320的置位端子s供给电压hv1的反相信号s2。rs触发电路320通过该动作来置位，作为输出信号q0从输出端子q输出high电平。此外，逻辑电路310如图示那样因浮动电源304进行动作。

驱动电路321对所输入的high电平的信号q0进行缓冲，以输出信号drv驱动高耐压nmos晶体管323。由此，高耐压nmos晶体管323导通，输出端子302的输出电压out上升。在低压侧驱动信号输入端子307被输入高耐压nmos晶体管323和324交替地导通截止那样的信号，在信号q0为high电平的主状态下，被输入low电平。即，高耐压nmos晶体管324截止。

接着，对于继上述动作而在pwm信号发生下降沿的情况下的动作进行描述。

脉冲发生电路311以所输入的pwm信号的下降沿的定时作为第2输出信号r1输出冲息触发脉冲，向高耐压nmos晶体管315的栅极输入。高耐压nmos晶体管315将信号r1的冲息触发脉冲转换为电流，通过向电阻317供给该电流，在电阻317的一端发生电压hv2。

反相器电路319向rs触发电路320的复位端子r输出电压hv2的反相信号r2。rs触发电路320通过该动作而复位，作为输出信号q0从输出端子q输出low电平。

驱动电路321对所输入的low电平进行缓冲而使高耐压nmos晶体管323截止。在高耐压nmos晶体管323截止后，低压侧驱动信号输入端子307被输入high电平。即，高耐压nmos晶体管324在高耐压nmos晶体管323截止后导通。通过这样的动作，输出端子302的电压out下降。

这样，具有与低电平电源305的电压相等的振幅的pwm信号，被转换（电平移位）为具有与浮动电源304的电压相等的振幅的信号，作为输出信号q0从逻辑电路310的输出端子q输出。

利用这样的输出信号q0，驱动高耐压nmos晶体管323，从而得到具有高电平电源端子301与接地端子303之间的振幅的输出电压out。

这样的与电平移位电路300同样的结构的电平移位电路，例如，示于专利文献1。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2011－109843号公报。

技术实现要素：

【发明要解决的课题】

然而，现有的电平移位电路中，电压out的电压变动经由浮动电源304、电阻316、高耐压nmos晶体管314的栅极－漏极间电容传播到脉冲发生电路311，有可能对脉冲发生电路311施加超过耐压的电压，破坏脉冲发生电路311。另外，电压out的电压变动即便在浮动电源304、电阻317、高耐压nmos晶体管315的栅极－漏极间电容的路径中也同样传播。利用图4的时序图进行具体的说明。

图4是用于说明现有的电平移位电路300中产生的问题的图，示出与现有的电平移位电路300的各节点的电压对应的电压波形。

如图4所示，若pwm信号在时刻t0从low电平成为high电平，则输出电压out从时刻t0到时刻t1上升。可知在该输出电压out上升的期间t，输出电压out的上升如上述那样传播，在脉冲发生电路311的第1及第2输出信号s1及r1分别发生毛刺状的噪声n，电压会变动。特别是，在输出信号s1的冲息触发脉冲加入噪声n，从而会变得比冲息触发脉冲的最高电压还高的电压在脉冲发生电路311中传播，有破坏脉冲发生电路311的担忧。

本发明为解决如上那样的课题而构思，提供能够避免电平移位动作造成的耐压破坏的电平移位电路。

【用于解决课题的方案】

本发明的电平移位电路，其特征在于具备：输入端子，被供给在基准电压与第1电压之间变动的输入信号；输出端子，输出与所述输入信号对应的输出电压；浮动电源，一端与所述输出端子连接；固定电源，一端与所述基准电压连接，在另一端生成第2电压；第1及第2电阻，一端与所述浮动电源的另一端连接；第1及第2nmos晶体管，漏极分别与所述第1及第2电阻的各自另一端连接；第3及第4电阻，一端分别与所述第1及第2nmos晶体管的各自源极连接；第3及第4nmos晶体管，漏极分别与所述第3及第4电阻的各自另一端连接，源极与所述基准电压连接；脉冲发生电路，基于所述输入信号输出控制所述第3及第4nmos晶体管的导通/截止的第1及第2脉冲信号；以及逻辑电路，因所述浮动电源进行动作，接受在所述第1及第2电阻的各自另一端生成的第1及第2信号，将所述输入信号转换为在所述浮动电源的一端的电压与另一端的电压之间变动的信号并加以输出，所述第1及第2nmos晶体管的栅极与所述第2电压连接，以在所述第3及第4nmos晶体管分别导通时，使所述第3及第4nmos晶体管的漏极电压不超过该第3及第4nmos晶体管的耐压的方式进行动作。

【发明效果】

依据本发明的电平移位电路，当输出电压上升时，即便其变动经由浮动电源及第1及第2电阻传播，该变动也经由第1及第2nmos晶体管的栅极－漏极间电容而旁通到固定电源。因此，防止输出电压的变动向脉冲发生电路传播，能够避免脉冲发生电路的耐压破坏。

附图说明

【图1】是示出本发明的第1实施方式的电平移位电路的电路图。

【图2】是示出本发明的第2实施方式的电平移位电路的电路图。

【图3】是现有的电平移位电路的电路图。

【图4】是用于说明现有的电平移位电路中产生的问题点的图。

具体实施方式

图1是本发明的第1实施方式的电平移位电路100的电路图。

如图1所示，本实施方式的电平移位电路100具备：高电平电源端子101、输出端子102、接地端子103、浮动电源104、低电平电源105、pwm端子106、脉冲发生电路111、电阻128、129、116、117、高耐压nmos晶体管130、131、123、124、由反相器电路118、119及rs触发电路120构成的逻辑电路110、驱动电路121、122、低压侧驱动信号输入端子107、以及低耐压nmos晶体管126、127。

脉冲发生电路111的输入与pwm端子106连接。低耐压nmos晶体管126的栅极与脉冲发生电路111的第1输出连接，源极与接地端子103连接，漏极与电阻128的一端连接。低耐压nmos晶体管127的栅极与脉冲发生电路111的第2输出连接，源极与接地端子103连接，漏极与电阻129的一端连接。

高耐压nmos晶体管130的栅极与低电平电源105的一端连接，源极与电阻128的另一端连接，漏极与电阻116的一端和反相器电路118的输入连接。高耐压nmos晶体管131的栅极与低电平电源105的一端连接，源极与电阻129的另一端连接，漏极与电阻117的一端和反相器电路119的输入连接。

rs触发电路120的置位端子s与反相器电路118的输出连接，复位端子r与反相器电路119的输出连接，输出端子q与驱动电路121的输入连接。驱动电路121的输出与高耐压nmos晶体管123的栅极连接。高耐压nmos晶体管123的源极与输出端子102连接，漏极与高电平电源端子101连接。

浮动电源104的一端与电阻116的另一端和电阻117的另一端连接，另一端与输出端子102连接。驱动电路122的输入与低压侧驱动信号输入端子107连接。高耐压nmos晶体管124的栅极与驱动电路122的输出连接，源极与接地端子103连接，漏极与输出端子102连接。低电平电源105的另一端与接地端子103连接。

逻辑电路110及驱动电路121的电源输入与浮动电源104的一端连接，低电平电源输入与浮动电源104的另一端连接。即，逻辑电路110及驱动电路121因浮动电源104进行动作。另一方面，驱动电路122的电源输入与低电平电源105的一端连接，低电平电源输入与接地端子103连接。即，驱动电路122因低电平电源105进行动作。

此外，在本实施方式中，向pwm端子106输入的pwm信号，是具有与低电平电源105的电压相等的振幅的信号。

以下，对本实施方式的电平移位电路100的动作进行详述。

首先，对在pwm信号发生上升沿的情况下的动作进行描述。

脉冲发生电路111以所输入的pwm信号的上升沿的定时向第1输出信号s1输出冲息触发脉冲，向低耐压nmos晶体管126的栅极输入。由此，低耐压nmos晶体管126导通而使漏极电压降低到0v，进而，利用与低耐压nmos晶体管126的漏极串联连接的电阻128和高耐压nmos晶体管130而将信号s1的冲息触发脉冲转换为电流，向电阻116供给该电流，从而在电阻116的一端发生电压hv1。此时，高耐压nmos晶体管130以将源极电压钳位到比低电平电源105的电压还低高耐压nmos晶体管130的阈值的量的方式进行动作。通过该钳位动作，防止低耐压nmos晶体管126的漏极电压超过该低耐压nmos晶体管126的耐压。

反相器电路118向rs触发电路120的置位端子s供给电压hv1的反相信号s2。rs触发电路120通过该动作而置位，作为输出信号q0从输出端子q输出high电平。

驱动电路121对所输入的high电平的信号q0进行缓冲，以输出信号drv驱动高耐压nmos晶体管123。由此，高耐压nmos晶体管123导通，输出端子102的输出电压out上升。低压侧驱动信号输入端子107被输入高耐压nmos晶体管123和124交替地导通截止那样的信号，在信号q0为high电平的主状态下，被输入low电平。即，高耐压nmos晶体管124截止。

接着，对于继上述动作而在pwm信号发生下降沿的情况下的动作进行描述。

脉冲发生电路111以所输入的pwm信号的下降沿的定时向第2输出信号r1输出冲息触发脉冲，向低耐压nmos晶体管127的栅极输入。由此，低耐压nmos晶体管127导通而使漏极电压降低到0v，进而利用与低耐压nmos晶体管127的漏极串联连接的电阻129和高耐压nmos晶体管131，将信号r1的冲息触发脉冲转换为电流，向电阻117供给该电流，从而在电阻117的一端发生电压hv2。此时，高耐压nmos晶体管131以使源极电压钳位到比低电平电源105的电压还低高耐压nmos晶体管131的阈值的量的方式进行动作。通过该钳位动作，防止低耐压nmos晶体管127的漏极电压超过该低耐压nmos晶体管127的耐压。

反相器电路119向rs触发电路120的复位端子r供给电压hv2的反相信号r2。rs触发电路120通过该动作而复位，作为输出信号q0从输出端子q输出low电平。

驱动电路121对所输入的low电平的信号q0进行缓冲，使高耐压nmos晶体管123截止。另一方面，在高耐压nmos晶体管123截止后，低压侧驱动信号输入端子107被输入high电平。即，高耐压nmos晶体管124在高耐压nmos晶体管123截止后导通。通过这样的动作，输出端子102的电压out下降。

这样，具有与低电平电源105的电压相等的振幅的pwm信号、即在接地电压（也称为“基准电压”）与低电平电源105的一端的电压之间变动的信号，被转换（电平移位）为具有与浮动电源104的电压相等的振幅的信号、即在浮动电源104的一端的电压与另一端的电压之间变动的信号，作为输出信号q0从逻辑电路110的输出端子q输出。

利用这样的输出信号q0，驱动高耐压nmos晶体管123，从而得到具有高电平电源端子101与接地端子103之间的振幅的输出电压out。

如以上那样，本实施方式的电平移位电路100设为将高耐压nmos晶体管130、131的栅极连接到低电平电源105的结构，因此传播到高耐压nmos晶体管130、131的漏极的输出电压out的电压变动，经由各自的栅极－漏极间电容而旁通到低电平电源105。因而，抑制了在现有的电平移位电路300中发生的在输出电压out上升的期间在脉冲发生电路的第1及第2输出信号s1及r1产生的电压变动，能够防止脉冲发生电路111的耐压破坏。

图2是示出本发明的第2实施方式的电平移位电路200的电路图。

图2的电平移位电路200成为具备与图1的电平移位电路100中的电阻128、129各自并联连接的电容201、202的结构。关于其他的结构，与图1所示的电平移位电路100同样，因此对于相同结构要素标注相同标号，省略重复的说明。

在低耐压nmos晶体管126切换到导通时，电容201能够发生比电阻128还大的电流，能够使电阻116的一端的节点的电荷高速放电。另外，电容202也对电阻117的一端的节点带来同样的效果。

因而，依据本实施方式，不仅得到与在上述第1实施方式中得到的效果同样的效果，而且通过具备电容201、202，能够使电平移位动作高速化。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不局限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种各样的变更这一点无需赘述。

例如，在上述实施方式中，示出了向pwm端子106输入的pwm信号为具有与低电平电源105的电压相等的振幅的信号的例子，但是即便为具有不同振幅的信号也无妨。

标号说明

100、200电平移位电路；101高电平电源端子；102输出端子；103接地端子；104浮动电源；105低电平电源；106pwm端子；107低压侧驱动信号输入端子；110逻辑电路；111脉冲发生电路；116、117、128、129电阻；114、115、123、124、130、131高耐压nmos晶体管；118、119反相器电路；120rs触发电路；121、122驱动电路；126、127低耐压nmos晶体管；201、202电容。