基于SOI高压集成技术的电平位移电路设计

随着智能功率IC的发展.其应用领域和功能都在不断地扩展。而作为智能功率IC中的重要一类栅驱动IC在功率开关、显示驱动等领域得到广泛应用。在栅驱动电路中需要电路来实现从低压控制输入到驱动输出的转换。而在一些领域如SOC中的待机模式激活、ESD保护等需要能工作在负电源的电路。

　　(Silicon-On-Insulator)以其高速、低功耗、高度、极小的寄生效应以及良好的隔离等特点，在应用中倍受青睐。其优良的介质隔离性能使得智能功率IC中高低压器件的隔离更为完善。

　　本文设计了电源电压为8～-100V的电平电路，并对电路中的核心LDMOS器件进行了设计和模拟仿真优化。

　　1 电路结构

　　传统正电源应用的电平位移电路结构如图1(a)所示。L1、L2、L3是由逻辑电路部分产生的低压时序控制信号，N1、N2、N3为nLDMOS器件，P1、P2、P3为高压平pLDMOS器件。由P1，P2和N1、N2构成的电平位移单元将L1、L2的低压逻辑信号转变为可以控制P3管的高压电平，与L3一起控制由P3和N3组成的反向输出级，从而实现从低压逻辑信号到高压驱动输出的转换。

　　在正电源电平位移电路中，由于nLDMOS的源极为低压，所以可以通过低压逻辑部分来控制其开关状态，而源极为高压的pLDMOS则通过电平位移来控制。当高压驱动电压为8～-00V，低压逻辑部分工作电压为0～8V时，电平位移转换部分的电压分布本身没有改变，但是在和低压控制端接合时，与传统的正电源相比电平发生了改变，就需要重新设计低压逻辑的控制方式。此时，nLDMOS的源极为-100V电压，显然不能通过低压逻辑控制部分的0～8V电压来实现控制，而pLDMOS的源极为8V电源。因此采用了低压逻辑输出直接控制pLDMOS，而nLDMOS则通过电平位移来控制的方法，如图1(b)所示。