应用于负电源的电平位移电路及器件设计.pdf
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2019-09-05
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编辑：Todd
应用于负电源的电平位移电路及器件设计
摘要：本文设计了一种应用于负电源的电平位移电路。实现从 0～8V 低压逻
辑输入到 8～-100V 高压驱动输出的转换。分析了该电路的结构和工作原理。基
于此电路结构设计了满足应用要求的高压薄膜 SOI LDMOS 器件。分析了器件的工
作状态以及耐压机理，并利用工艺器件联合仿真对器件的电学特性进行了优化设
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平位移电路来实现从低压控制输入到高压驱动输出的电平
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
的电平位移电路。
SOI（Silicon-On-Insulator）技术以其高速、低功耗、高集成度、极小的
寄生效应以及良好的隔离等特点，在集成电路设计应用中倍受青睐。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。
本文基于 SOI 高压集成技术设计了电源电压为 8～-100V 的电平位移电路，
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 为高压 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。
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