包括中间电源CMOS反相器inverter_M、第一高压NMOS晶体管匪I和第二高压NMOS晶体管匪2、以及第一高压PMOS晶体管PM3和第二高压PMOS晶体管PM4。所述第二级升压转换器300包括的各晶体管之间的连接关系如下:
[0030]所述第一高压NMOS晶体管匪I的漏极和第一高压PMOS晶体管PM3的漏极相连接至第二高压PMOS晶体管PM4的栅极，所述第一高压NMOS晶体管匪I的栅极和低压CMOS反相器inverter_M的正极相连接至所述第一级输出端X，所述第二高压NMOS晶体管NM2的漏极和第二高压PMOS晶体管PM4的漏极相连接至第一高压PMOS晶体管PM3的栅极且作为用于输出所述高压电源VDD1的第二级输出端0UT，所述第二高压NMOS晶体管PM4的栅极和低压CMOS反相器inverter_M的负极相连接，所述第一高压NMOS晶体管匪I的源极和第二高压NMOS晶体管匪2的源极相连至所述电源地Vss，所述第一高压PMOS晶体管PM3的源极和第二高压PMOS晶体管PM4的源极相连接并与所述高压电源VDD1相连。
[0031]进一步的，所述第一高压NMOS晶体管匪I和第二高压NMOS晶体管匪2均具有第三阈值电压Vtn2，所述第三阈值电压Vtn2低于所述中间电源VDDM且高于所述低电源信号IN,以及所述第一高压PMOS晶体管PM3和第二高压PMOS晶体管PM4均具有第四阈值电压Vtp2，所述第四阈值电压Vtp2低于所述高压电源VDD10。
[0032]结合图2-3，对所述用于1/0接口的两级升压转换电路进行如下分析:
[0033]在所述第一级升压转换器200中，所述低电源信号IN连接至所述第一中间电源匪OS晶体管的栅极,且经由所述低压CMOS反相器inverter反相输出至所述第二中间电源WOS晶体管的栅极，则:
[0034]当所述低电源信号IN的电平从“0_>1”进行切换时，所述低压CMOS反相器inverter输出的电平为“1->0”，则所述第二中间电源NMOS晶体管NM6的栅源电极的压差小于其第一阈值电压Vtnl,所述低电源信号IN控制所述第二中间电源NMOS晶体管NM6关断；而所述第一中间电源NMOS晶体管匪5的栅源电极的压差，即所述低电源信号IN大于其第一阈值电压Vtnl,所述低电源信号IN控制所述第一中间电源NMOS晶体管匪5导通,从而使所述第一中间电源NMOS晶体管匪5的漏极的电压为电源地Vss，因此位于所述第二中间电源PMOS晶体管PM8的栅源电极的压差，即所述中间电源VDDM大于其第二阈值电压Vtpl，则所述第二中间电源PMOS晶体管PM8导通，所述第一级升压转换器200经所述第一级输出端X将所述中间电源VDDM输出，故所述第一级输出端X可将电平由输出；
[0035]当所述低电源信号IN的电平从“1_>0”进行切换时，所述第一中间电源NMOS晶体管匪5的栅源电极的压差，即所述低电源信号IN小于其第一阈值电压Vtnl，所述低电源信号IN控制所述第一中间电源NMOS晶体管匪5关断；而所述低电源信号IN的电平从“ 1->0”经所述低压CMOS反相器inverter反相输出为则所述第二中间电源NMOS晶体管NM6的栅源电极的压差大于其第一阈值电压Vtnl，所述低电源信号IN控制所述第二中间电源NMOS晶体管NM6导通，从而使所述第二中间电源NMOS晶体管NM6的漏极的电压为电源地Vss,因此位于所述第一中间电源PMOS晶体管PM7的栅源电极的压差，即所述中间电源VDDM大于所述第一中间电源PMOS晶体管PM7的第二阈值电压Vtpl，则所述第一中间电源PMOS晶体管PM7导通，所述第一级升压转换器200经所述第一级输出端X将所述中间电源VDDM下拉，故所述第一级输出端X可将电平从“ 1_>0”输出。
[0036]所述第一级输出端将电平从拉升或将电平“1_>0”下拉的结果输出至所述第二级升压转换器300中的第一高压NMOS晶体管匪I的栅极，且经由所述中间电源CMOS反相器inverter_M反相输出至所述第二高压NMOS晶体管匪2的栅极，则:
[0037]当所述第一级输出端X输出的电平从进行切换时，所述中间电源CMOS反相器inVerter_M输出的电平为“ 1->0”，则所述第二高压NMOS晶体管匪2的栅源电极的压差小于其第三阈值电压Vtn2，则所述第二高压NMOS晶体管匪2关断；而所述第一高压NMOS晶体管NMl的栅源电极的压差，即所述中间电源VDDM大于其第三阈值电压Vtn2，所述中间电源VDDM控制所述第一高压NMOS晶体管匪I导通，从而使所述第一高压NMOS晶体管匪I的漏极的电压为电源地Vss，因此位于所述第二高压PMOS晶体管PM4的栅源电极的压差，即所述高压电源VDD1大于其第四阈值电压Vtp2，则所述第二高压PMOS晶体管PM4导通，所述第二级升压转换器300经所述第二级输出端0UT，将所述高压电源VDD1输出，故所述第二级输出端OUT可从电平输出；
[0038]当所述第一级输出端X输出的电平从“ 1_>0”进行切换时，所述第一高压NMOS晶体管匪1的栅源电极的压差，即所述中间电源VDDM小于其第三阈值电压Vtn2，所述中间电源VDDM控制所述第一高压NMOS晶体管匪I关断；而所述中间电源VDDM的电平从“ 1_>0”经所述中间电源CMOS反相器inverter_M反相输出为则所述第二高压MOS晶体管匪2的栅源电极的压差大于其第三阈值电压Vtn2，所述中间电源VDDM控制所述第二高压NMOS晶体管匪2导通，从而使所述第二高压NMOS晶体管匪2的漏极的电压为电源地Vss，因此位于所述第一高压PMOS晶体管PM3的栅源电极的压差，即所述高压电源VDD1大于其第四阈值电压Vtp2，则所述第一高压PMOS晶体管PM3导通，所述第二级升压转换器300经所述第二级输出端OUT将所述高压电源VDD1下拉，故所述第二级输出端OUT可将电平从“1->0”输出。
[0039]由此可见，本发明可以将1/0接口接收到的低电平信号IN正确地升压转换成高压电源以供芯片使用。并且本发明的电路结构简单，一旦所述低电源信号给定一个固定信号或为1，或为0，此时所述用于1/0接口的两级升压转换电路无静态功耗。
[0040]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
【主权项】
1.一种用于I/O接口的两级升压转换电路，包括: 第一级升压转换器，所述第一级升压转换器位于一中间电源和一电源地之间，且所述第一级升压转换器根据接收到的一低电源信号输出所述中间电源； 第二级升压转换器，所述第二级升压转换器位于一高压电源和所述电源地之间，且所述第二级升压转换器根据接收到的所述中间电源输出所述高压电源； 其中，所述低电源信号远低于所述高压电源，所述中间电源位于所述低电源信号和高压电源之间，所述低电源信号在所述电源地和中间电源之间的电压摆动。
2.如权利要求1所述的用于I/O接口的两级升压转换电路，其特征在于，所述第一级升压转换器包括: 低压CMOS反相器、第一中间电源NMOS晶体管和第二中间电源NMOS晶体管、以及第一中间电源PMOS晶体管和第二中间电源PMOS晶体管； 所述第一中间电源NMOS晶体管的漏极和第一中间电源PMOS晶体管的漏极相连接至第二中间电源PMOS晶体管的栅极，所述第一中间电源NMOS晶体管的栅极和低压CMOS反相器的正极相连接至用于接入所述低电源信号的输入端，所述第二中间电源NMOS晶体管的漏极和第二中间电源PMOS晶体管的漏极相连接至第一中间电源PMOS晶体管的栅极且作为用于输出所述中间电源的第一级输出端，所述第二中间电源NMOS晶体管的栅极和低压CMOS反相器的负极相连接，所述第一中间电源NMOS晶体管的源极和第二中间电源NMOS晶体管的源极相连至所述电源地，所述第一中间电源PMOS晶体管的源极和第二中间电源PMOS晶体管的源极相连接并与所述中间电源相连。
3.如权利要求2所述的用于I/O接口的两级升压转换电路，其特征在于，所述第二级升压转换器包括: 中间电源CMOS反相器、第一高压NMOS晶体管和第二高压NMOS晶体管、以及第一高压PMOS晶体管和第二高压PMOS晶体管； 所述第一高压NMOS晶体管的漏极和第一高压PMOS晶体管的漏极相连接至第二高压PMOS晶体管的栅极，所述第一高压NMOS晶体管的栅极和低压CMOS反相器的正极相连接至所述第一级输出端，所述第二高压NMOS晶体管的漏极和第二高压PMOS晶体管的漏极相连接至第一高压PMOS晶体管的栅极且作为用于输出所述高压电源的第二级输出端，所述第二高压NMOS晶体管的栅极和低压CMOS反相器的负极相连接，所述第一高压NMOS晶体管的源极和第二高压NMOS晶体管的源极相连至所述电源地，所述第一高压PMOS晶体管的源极和第二高压PMOS晶体管的源极相连接并与所述高压电源相连。
4.如权利要求2所述的用于1/0接口的双级升压转换电路，其特征在于，所述第一中间电源NMOS晶体管和第二中间电源NMOS晶体管均具有第一阈值电压,所述第一阈值电压低于所述低电源信号。
5.如权利要求2所述的用于1/0接口的双级升压转换电路，其特征在于，所述第一中间电源PMOS晶体管和第二中间电源PMOS晶体管均具有第二阈值电压，所述第二阈值电压低于所述中间电源。
6.如权利要求3所述的用于1/0接口的降压转换电路，其特征在于，所述第一高压NMOS晶体管和第二高压NMOS晶体管均具有第三阈值电压，所述第三阈值电压低于所述中间电源且高于所述低电源信号。
7.如权利要求3所述的用于I/O接口的降压转换电路，其特征在于，所述第一高压PMOS晶体管和第二高压PMOS晶体管均具有第四阈值电压，所述第四阈值电压低于所述高压电源。
【专利摘要】本发明提供的用于I/O接口的两级升压转换电路，包括:位于中间电源和电源地之间、且根据接收到的一低电源信号输出中间电源的第一级升压转换器；位于高压电源和电源地之间、且根据接收到的中间电源输出高压电源的第二级升压转换器；低电源信号远低于高压电源，中间电源位于低电源信号和高压电源之间，低电源信号在电源地和中间电源之间的电压摆动。由此本发明解决了当I/O接口接收到的低电源信号远远小于实际电路需要的高压电源时，可正确地根据接收到的低电源信号输出拉升电源或下拉电源以供实际电路使用的问题。
【IPC分类】H02M3-157
【公开号】CN104638919
【申请号】CN201310567420
【发明人】杭金华, 王俊, 郭之光, 马莹, 程惠娟, 倪昊
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2013年11月14日