【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及宽电压开关和集成电路芯片。
技术介绍
1、在集成电路芯片中，芯片电源向芯片内核提供电源电压。为了降低功耗，通常在芯片电源和芯片内核之间设置开关。当开关闭合时，芯片电源向芯片内核供电；当开关断开时，芯片电源不向芯片内核供电，以在需要时对芯片内核进行关断处理。
2、电源电压存在多种电压域，如1.2v、1.8v、2.5v、2.7v、3.0v、3.3v和5.0v等，存在一种场景：电源电压在某些时候为2.7v，为芯片内核提供2.7v的供电；电源电压在另外一些时候为5.5v，为芯片内核提供5.5v的供电。在该场景下，为了适应这些电压域，可以选择耐受电压较高的开关，诸如耐受最高电压5.5v的pmos管或pnp型bjt管等。
3、然而，在选择芯片设计工艺时，为了兼顾速度和成本考虑，通常都只存在两种电压域的器件。例如，对于mos管（metal oxide semiconductor field effect transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管，本文中简称为mos管），典型的工作电压为1.2v和2.5v；而对于bjt管（bipolar junction transistor，双极性结型晶体管，本文中简称为bjt管），典型的工作电压为1.5v和3.3v。因此不会额外选择耐受电压更高的器件，此时，无论是2.5v的mos管，还是3.3v的bjt管，均无法单独承受5.5v的高电源电压。
4、此外，在采用pnp型bjt管作为开关的情况下，当pnp型bjt管导通时，如果电流较大，则其基极也会消耗
5、因此，亟需一种手段来适应宽范围的电源电压，可以可靠地实现对芯片电源和芯片内核之间的开关的闭合和断开。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供宽电压开关和集成电路芯片，可以适应宽范围的电源电压，采用低电压域器件可靠地实现开关的闭合和断开，无需为不同的电源电压设置不同的开关，节省掩膜费用。
2、本专利技术公开了一种宽电压开关，包括电平转换电路和分压电路；所述电平转换电路包括第一至第八晶体管，所述第一至第四晶体管为第一类型晶体管，所述第五至第八晶体管为第二类型晶体管，每个晶体管均包括控制端、第一端、第二端；所述第一晶体管的第一端和所述第二晶体管的第一端均与电源电压相连，所述第一晶体管的控制端与所述第二晶体管的第二端相连，所述第二晶体管的控制端与所述第一晶体管的第二端相连，所述第一晶体管的第二端和所述第二晶体管的第二端还分别与所述第三晶体管的第一端和所述第四晶体管的第一端相连，所述第三晶体管的第二端和所述第四晶体管的第二端分别与所述第五晶体管的第二端和所述第六晶体管的第二端相连，所述第五晶体管的第一端和所述第六晶体管的第一端分别与所述第七晶体管的第二端和所述第八晶体管的第二端相连，所述第七晶体管的第一端和所述第八晶体管的第一端均接地；所述第七晶体管的控制端和所述第八晶体管的控制端分别接收互补的使能信号；所述第四晶体管的第二端与所述第六晶体管的第二端相连后用于提供输出电压；分压电路，用于对所述电源电压进行分压，所述分压电路的输入端与所述电源电压相连，所述分压电路的输出端分别与所述第三晶体管的控制端、所述第四晶体管的控制端、所述第五晶体管的控制端和所述第六晶体管的控制端相连，所述分压电路的输出端用于输出跟随所述电源电压变化的分压电压。
3、在本方案中，分压电路向电平转换电路提供分压电压以作为相应晶体管的偏置电压，因为分压电压是对电源电压的分压，所以分压电压的电压值小于电源电压，并且分压电压跟随电源电压动态变化，当电源电压较高时，分压电压也较高，从而电平转换电路中各晶体管分摊的电压被减小，可以避免相应晶体管被击穿；当电源电压较低时，分压电压也较低，使得需要被导通的晶体管的栅源电压大于开启电压，保证电平转换电路中的相应晶体管可以导通。因此，无论电源电压的高低，均可以通过分压，使得分压电压与电源电压的电压差满足以下要求：既可以保证电平转换电路中的相应晶体管导通，从而基于使能信号控制是否将电源电压传递至输出电压，同时也可以避免相应晶体管被击穿，从而相应晶体管可以统一采用低电压域器件（例如2.5v的器件），并且节省了掩膜费用。
4、可选地，晶体管可以采用mos管，相对于bjt管，mos管也不会消耗更多的电流，从而不会额外增加功耗。
5、在一个实施例中，电源电压的电压值和分压电压的电压值满足下式：，其中，为电源电压的电压值，为分压电压的电压值，为第一类型晶体管的阈值电压的绝对值。可选地，分压电压的电压值为电源电压的电压值的一半或更小。
6、在本方案中，分压电路产生的分压电压低于电源电压并且随着电源电压的变化而动态变化，当电源电压的电压值较高时，分压电压的电压值也可以较高，而当电源电压的电压值较低时，分压电压的电压值也可以较低。
7、在一个实施例中，分压电路包括第一电阻和第二电阻；第一电阻的第一端与电源电压相连，第一电阻的第二端与第二电阻的第一端相连，第二电阻的第二端接地，第一电阻的第二端还分别与第三晶体管的控制端、第四晶体管的控制端、第五晶体管的控制端和第六晶体管的控制端相连。
8、在本方案中，通过调整电阻阻值来调整分压比例，可以形成不同的分压电压的电压值。
9、在一个实施例中，分压电路还包括运算放大器；第一电阻的第二端与运算放大器的正向输入端相连，运算放大器的反向输入端与运算放大器的输出端相连，运算放大器的输出端还分别与第三晶体管的控制端、第四晶体管的控制端、第五晶体管的控制端和第六晶体管的控制端相连。
10、在本方案中，运算放大器的内阻小，利用运算放大器的驱动能力，可以分别驱动第三晶体管的控制端、第四晶体管的控制端、第五晶体管的控制端和第六晶体管的控制端，从而帮助快速充放电。
11、在一个实施例中，宽电压开关还包括使能产生电路，使能产生电路的输入端用于接收使能输入信号，使能产生电路的输出端分别与第七晶体管的控制端和第八晶体管的控制端相连，用于提供互补的使能信号。
12、在本方案中，使能产生电路基于使能输入信号向电平转换电路提供互补的使能信号，从而控制电平转换电路的通断，从而控制是否向外输出电压，可以可靠地在宽电压范围下实现开关的通断。
13、在一个实施例中，使能产生电路包括第一反相器和第二反相器；第一反相器的控制端用于输入使能输入信号，第一反相器的输出端与第二反相器的控制端相连；第一反相器的输出端还与第八晶体管的控制端相连，第二反相器的输出端与第七晶体管的控制端相连。
14、在本方案中，使能产生电路利用两个串联的反相器，可以针对单一的输入使能输入信号产生互补的使能信号。
15、在一个实施例中，使能产生电路还包括降压模块；降压模块的输入端与电源电压相连，降压模块的输出端分别与第一反相器的电源端和第二反相器的电源端相连，用于提供小于电源电压的低电压。
16、在本方案中，降压模块可以提供低于电源本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种宽电压开关，其特征在于，所述宽电压开关包括：
2.如权利要求1所述的宽电压开关，其特征在于，所述电源电压的电压值和所述分压电压的电压值满足下式：
3.如权利要求2所述的宽电压开关，其特征在于，所述分压电路包括第一电阻和第二电阻；所述第一电阻的第一端与所述电源电压相连，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端相连，所述第二电阻的第二端接地，所述第一电阻的第二端还分别与所述第三晶体管的控制端、所述第四晶体管的控制端、所述第五晶体管的控制端和所述第六晶体管的控制端相连。
4.如权利要求3所述的宽电压开关，其特征在于，所述第一电阻的阻值和所述第二电阻的阻值满足下式：
5.如权利要求3或4所述的宽电压开关，其特征在于，所述分压电路还包括运算放大器；所述第一电阻的第二端与所述运算放大器的正向输入端相连，所述运算放大器的反向输入端与所述运算放大器的输出端相连，所述运算放大器的输出端还分别与所述第三晶体管的控制端、所述第四晶体管的控制端、所述第五晶体管的控制端和所述第六晶体管的控制端相连。
6.如权利要求5所述的宽电压开关，其
7.如权利要求6所述的宽电压开关，其特征在于，所述使能产生电路包括第一反相器和第二反相器；所述第一反相器的控制端用于输入所述使能输入信号，所述第一反相器的输出端与所述第二反相器的控制端相连；所述第一反相器的输出端还与所述第八晶体管的控制端相连，所述第二反相器的输出端与所述第七晶体管的控制端相连。
8.如权利要求7所述的宽电压开关，其特征在于，所述使能产生电路还包括降压模块；所述降压模块的输入端与所述电源电压相连，所述降压模块的输出端分别与所述第一反相器的电源端和所述第二反相器的电源端相连。
9.如权利要求8所述的宽电压开关，其特征在于，所述电源电压的电压值在2.7V至5.5V的范围内。
10.如权利要求9所述的宽电压开关，其特征在于，所述第一类型晶体管的工作电压为2.5V。
11.如权利要求9所述的宽电压开关，其特征在于，所述降压模块的输出端提供的所述低电压的电压值为2.5V。
12.如权利要求11所述的宽电压开关，其特征在于，所述降压模块包括低压差线性稳压器或分压电路。
13.如权利要求11或12所述的宽电压开关，其特征在于，所述第一反相器和所述第二反相器的工作电压为2.5V。
14.一种集成电路芯片，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种宽电压开关，其特征在于，所述宽电压开关包括：
2.如权利要求1所述的宽电压开关，其特征在于，所述电源电压的电压值和所述分压电压的电压值满足下式：
3.如权利要求2所述的宽电压开关，其特征在于，所述分压电路包括第一电阻和第二电阻；所述第一电阻的第一端与所述电源电压相连，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端相连，所述第二电阻的第二端接地，所述第一电阻的第二端还分别与所述第三晶体管的控制端、所述第四晶体管的控制端、所述第五晶体管的控制端和所述第六晶体管的控制端相连。
4.如权利要求3所述的宽电压开关，其特征在于，所述第一电阻的阻值和所述第二电阻的阻值满足下式：
5.如权利要求3或4所述的宽电压开关，其特征在于，所述分压电路还包括运算放大器；所述第一电阻的第二端与所述运算放大器的正向输入端相连，所述运算放大器的反向输入端与所述运算放大器的输出端相连，所述运算放大器的输出端还分别与所述第三晶体管的控制端、所述第四晶体管的控制端、所述第五晶体管的控制端和所述第六晶体管的控制端相连。
6.如权利要求5所述的宽电压开关，其特征在于，所述宽电压开关还包括：
7.如权利要求6所述的宽电压开关，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：张侨，
申请(专利权)人：上海安其威微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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