一种集成有电平转换、低压差线性稳压电源的单片集成电路的制作方法

本实用新型涉及电子集成、应用型的集成电路设计技术领域，具体涉及一种集成有电平转换、低压差线性稳压电源的单片集成电路。

背景技术：

各自独立集成的电平转换电路、低压差线性稳压电源(LDO)电路在电子市场上分别有着广泛的应用。但是当系统同时需要高压驱动和LDO电路时，通常LDO的输出电压收到其他应用电路的限制，输出电压比较低，而电平转换电路需要将电压较低的系统电平信号转换为电压较高的电平，所需要的电源比较高；因此，电平转换电路通常无法使用LDO输出的电源。往往需要另外增加稳压电源。给电平转换电路供电，至少需要三个模块电路：电平转换电路、高压电源和LDO，其应用系统较为复杂，成本较高。

技术实现要素：

针对上述问题中存在的不足之处，本实用新型提供一种集成有电平转换、低压差线性稳压电源的单片集成电路。

本实用新型公开了一种集成有电平转换、低压差线性稳压电源的单片集成电路，包括：集成在同一芯片上的电平转换电路、LDO和高压电源模块；

所述LDO的输入端与外部电源相连，所述LDO的输出端与所述电平转换电路的低电压端相连，为电平转换电路提供信号处理的低压电源；

所述高压电源模块的输入端与外部电源相连，所述高压电源模块的输出端与所述电平转换电路的高电压端相连，为电平转换电路提供信号处理的高压电源；

所述电平转换电路的低电平端与芯片外部的系统控制电路相连，所述电平转换电路的高电平端与芯片外部被驱动的电子元件相连。

作为本实用新型的进一步改进，所述LDO的输出端还与所述系统控制电路的电源端相连。

作为本实用新型的进一步改进，所述电平转换电路低电平端和高电平端上均设有ESD保护单元，所述ESD保护单元与电平转换电路集成在同一芯片上。

作为本实用新型的进一步改进，所述电平转换电路为多通道电平转换电路，每一通道的低电平端和高电平端上均设有ESD保护单元。

作为本实用新型的进一步改进，所述高压电源模块的输出端还与设置在芯片上的高压引脚相连。

作为本实用新型的进一步改进，还包括集成在同一芯片上的保护监测和控制模块；

所述保护监测和控制模块的输入端与外部电压传感器相连，所述保护监测和控制模块的输出端与所述电平转换电路相连。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型针对现有的应用需求，将电平转换电路、LDO集成在一块集成电路上，简化了系统应用，降低了成本。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例公开的集成有电平转换、低压差线性稳压电源的单片集成电路的应用系统示意图；

图2为本实用新型一种实施例公开的集成有电平转换、低压差线性稳压电源的单片集成电路的功能框图。

图中：

1、电平转换电路；2、LDO；3、高压电源模块；4、ESD保护单元；5、保护监测和控制模块。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细描述：

本实用新型针对现有的应用需求，将电平转换电路、LDO集成在一块集成电路上，简化了系统应用，降低了成本，并提供辅助的保护监测和控制模块，提高了系统工作的可靠性。

本实用新型基于实际的应用需要，使用高压BCD集成电路工艺设计和制造，集成了电平转换电路、LDO及为电平转换电路提供高压电源的高压电源模块及必要的保护功能模块(如本发明所示的保护监测和控制模块)的单片集成电路。

如图1、2所示，本实用新型提供一种集成有电平转换、低压差线性稳压电源的单片集成电路，包括：集成在同一芯片上的电平转换电路1、LDO 2和高压电源模块3；其中：

LDO 2的输入端与外部电源相连，LDO 2的输出端分别与电平转换电路1的低电压端和系统控制电路的电源端相连，为电平转换电路1提供信号处理的低压电源；高压电源模块3的输入端与外部电源相连，高压电源模块3的输出端与电平转换电路1的高电压端相连，为电平转换电路提供信号处理的高压电源；电平转换电路1的低电平端与芯片外部的系统控制电路相连，电平转换电路1的高电平端与芯片外部被驱动的电子元件相连。

本实用新型的集成电路适用于既需要LDO，又需要电平转换的应用系统中。

本实用新型在芯片上集成的电平转换电路可以是多通道的，不因为集成的电平转换电路的通道数目不同，而影响本实用新型的权利。

本实用新型的LDO为现有常规的低压差线性稳压电源，不因包含的实现LDO的子单元模块(如基准源、误差放大器、输出采样及调整单元、调整管、过压/欠压保护、过流/短路保护、过热保护单元等)及参数的差异，而影响本实用新型的权利。

本实用新型的芯片上除集成有电平转换电路1、LDO 2和高压电源模块3外，还可集成保护单元模块，如图2所示的保护监测和控制模块5；保护监测和控制模块5的输入端与外部电压传感器相连，保护监测和控制模块5的输出端与电平转换电路相连；保护监测和控制模块5用于切断电平转换电路1的输出，保护方案、参数的不同，不影响本实用新型的权利。

本实用新型电平转换电路1低电平端和高电平端上均设有ESD保护单元4，ESD保护单元4与电平转换电路1集成在同一芯片上；本实用新型不因集成电路中使用了不同的端口ESD保护单元，而影响本实用新型的权利。

本实用新型集成电路中各个模块的连接关系如图2所示，LDO 2的输出为系统(系统控制电路)提供一个合适的低压电源，并且与电平转换电路1相连，为电平转换电路1提供信号处理的低压电源；高压电源模块3提供的高压电源与电平转换电路1相连，各个输入、输出端口与ESD保护单元4相连；保护监测和控制模块5通过感应外部的电压信号幅度，当感应到的外部电压达到设计的保护阈值时，该模块输出信号与电平转换电路1相连，控制电平转换信号的输出。

本实用新型各个模块的参数和指标可根据实际应用需要进行确定，如LDO的输入电压的范围、输出电压及其精度、输出电流的能力、输出电压的负载调整率等参数，并可以采用修条的方法，调整输出电压的精度，并可采取适当的措施，防止输出电流通过过流或对地短路，过热保护单元、增加过压、欠压等保护措施等。高压电源模块为电平转换电路提供高压电源，根据电平转换电路的输出信号的电平幅度设计高压电源的参数。电平转换电路的输入信号通常来自控制系统的电平，电平的幅度较低；如TTL电平、3.3V/5V的CMOS电平等，通常控制系统的电源由本电路中的LDO提供电源。保护单元，通常根据应用系统的需求，通过感应外部的一个模拟信号，经过集成电路内部的处理，控制电平转换电路的输出。

以上各个模块、电平转换的通道数量、端口ESD保护的设计都有相对成熟的方案，可以根据实际的应用需要，确定设计的参数。各个模块之间的连接关系都是集成电路设计所必须的基本技术。本实用新型的核心就是将电平转换功能和LDO功能集成在一起，集成的各个模块之间的实现方案、参数指标的改变，电平转换的通道数量、保护单元的方案，参数指标的改变等都不能作为违反本实用新型专利的理由。

本实用新型在设计时，需要根据系统应用的要求，选择集成的LDO、电平转换的参数和技术指标；根据LDO、高压驱动的参数和技术指标，选择合适的集成电路制造工艺，通过选择合适的BCD工艺，满足输入电压、电平转换电压的范围；分别设计各个功能模块的电路拓扑结构，并选择合适的器件参数，实现相应的功能，并设计相应的辅助功能模块，使电路协调工作，满足应用的需要。具体的：

功能模块LDO，根据选择的集成电路制造工艺提供的元件和模型，设计基准参考源，输出采样单元，误差放大器，调整管尺寸等基本单元，并辅助上电启动电路单元、过热保护、过流保护、短路保护、过压/欠压保护电路等单元。基准参考源应重点关注基准电压的精度和温度系数，采样单元的匹配，误差放大器的增益和输入失调电压，调整管的类型和尺寸应根据LDO的输入电压范围及输出电流来进行设计。过热保护单元应根据实际使用需要，重点关注过热保护和温度点，过压和欠压应根据应用需要，设计适当的过压和欠压点，综合设计模块的电流指标，最好还应关注系统环路的稳定性。为了保证LDO模块输出电压的精度，可以设计FUSH或激光修条，改变采样电路模块的采样点，使得LDO的输出电压满足应用对电源电压精度的要求。

给电平转换电路提供高压电源模块，实现的方法可以与LDO类似，也可以采用其它的方案，高压电源模块产生的高压电源供内部电平转换电路使用，也可根据需要将电源输出提供给外部使用。图2中未将高压电源模块的输出引出，如果需要将电源提供给外部其它电路使用，需要考虑高压电源的驱动能力，并且要将高压电源的输出用引脚引出。

电平转换电路的功能是将控制系统的驱动信号的电平幅度转换为较高的电平幅度，这个幅度由高压电源模块的输出电源电压决定。控制系统的电源通过由本电路的LDO提供，电平转换电路有经典拓扑结构，但元件参数应根据LDO的输出电压和高压电源电压进行优化。

保护单元是根据应用需要的保护功能进行设计，如欠压检测单元、短路/过流保护单元，并不限于这些功能保护。图2所示的保护监测和控制模块5是一个实例，通过感应外部的一个模块电压进行设计。对于同一个集成电路中有两种工作的电源，ESD保护单元不仅需要设计合理的保护能力，还应注意不同电源之间的配合，合理的选择保护元件，保证电路能正常的工作。

本实用新型提供的集成电路，不仅为系统应用提供了LDO，同时集成了电平转换电路，适合既需要LDO，又需要高压驱动的应用场合，使得系统变得更为简洁，提高了集成度，降低了成本，提高了工作的可靠性。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。