專利名稱：抑制噪聲的電平移位電路的制作方法
技術領域：
本發明屬于電子電路技術領域，涉及功率模擬集成電路，特別是一種抑制噪聲的電平移位電路，可用于熒光燈電子鎮流器芯片中。
背景技術：
傳統的電子鎮流器等中，通常用變壓器驅動逆變電路，這種用變壓器驅動逆變電路，不但功耗和占用面積較大，而且開關特性欠佳。利用芯片內集成的電平移位電路可以在無需傳統變壓器的情況下將低壓控制信號傳遞給高壓驅動電路，產生所需的高壓驅動信號，能夠節省功耗和面積，且開關特性較好。但是，片內集成的電平移位電路由于通過浮動電源供電，當高端功率管導通時，浮動電源VB和VS劇烈變化，在電平移位對管的寄生電容上產生擊穿效應，從而在電平移位對管的輸出支路分別產生一個尖鋒電流噪聲。如果電平移位對管這兩條電平移位輸出支路完全匹配，則兩條支路同時引入相同的尖鋒噪聲，此種噪聲稱為共模噪聲。如果兩條電平移位支路不完全匹配，則兩條支路引入尖鋒噪聲有差別，此種情況下的噪聲稱為差模噪聲。應用在高壓集成電路中的電平移位電路通過兩支完全匹配的電平移位支路來實現，一條支路用于置位，一條支路用于復位，兩條支路中均通過窄脈沖信號。這兩支脈沖信號來自驅動信號的兩個邊沿，通過雙脈沖轉換電路，分別產生代表驅動信號上邊沿的置位信號和代表驅動信號下邊沿的復位信號。當電平移位后，將脈沖信號轉換恢復成為驅動信號。共模噪聲的大小和時間長度往往同窄脈沖信號相比擬，若不處理將會帶來誤觸發，從而使驅動信號無法恢復。差模噪聲過大時也會產生誤觸發，因此也要加以抑制。現有技術主要有三種電路抑制噪聲并將置位、復位脈沖信號恢復成為驅動信號。 第一種電路是在電平移位對管的輸出支路與浮動高電平VB之間加入匹配電阻，將信號和噪聲脈沖均轉換為電壓信號，再通過電路調節將置位和復位信號脈沖拉長，使信號脈沖的持續時間大于噪聲的持續時間，再通過后續的濾波電路，將噪聲持續時間長度內的所有脈沖濾除，未被完全濾除的信號脈沖經過RS觸發器恢復成為驅動信號。該電路的缺點是當電路外部環境變化時，濾波器的濾除時間長度和信號及噪聲脈沖的寬度變化較大，因此帶來噪聲不完全濾除或信號完全被濾除的隱患；同時脈沖信號需要單獨的RS觸發器恢復成驅動信號，使得該電路的規模很大。第二種電路也在電平移位對管的輸出支路與浮動高電平VB之間加入匹配電阻后，通過復雜結構再將產生電壓信號轉化為電流信號，在通過大量并聯差分對管，對該電流進行差分放大從而去除共模噪聲，再通過電阻電容無源濾波器電路結構將差模信號消除， 再將處理后的脈沖信號通過RS觸發器恢復成為驅動信號。由于電路中信號轉換次數較多， 噪聲消除電路復雜，還需要獨立的RS觸發器恢復驅動信號，該電路的規模特別巨大，不利于電路集成。第三種電路采用電流信號直接比較的方法，抑制共模噪聲，再轉換成電壓信號后通過濾波結構消除差模噪聲，處理后的脈沖信號還要經過RS觸發器恢復成為驅動信號。由于電路中抑制共模噪聲的電路抑制能力有限，當外界環境變化時容易造成共模噪聲未被完全抑制的隱患，同時電路規模也較大，不利于電路集成。
發明內容
本發明的目的在于針對上述現有技術中的不足，提供一種電路結構簡單、便于集成的抑制噪聲的電平移位電路，以實現在外界環境變化時能完全消除共模噪聲和差模噪聲，并直接恢復驅動信號，大幅度節省芯片面積。為實現上述目的，本發明包括雙脈沖轉換電路、高壓電平移位對管、欠壓檢測電路和驅動動電路，其特征在于所述高壓電平移位對管的輸出端連接有電流采樣電路，用于直接采集帶有噪聲的電流信號，該電流采樣電路與驅動動電路之間連接有驅動信號恢復電路，用于消除噪聲并保留有用脈沖電流信號，同時將該脈沖電流信號恢復成驅動信號，傳輸給驅動電路，對其增強后輸出。所述雙脈沖轉換電路的輸入端與驅動電壓信號Vtl連接，將該驅動信號Vtl的上升沿和下降沿分別轉換為電壓脈沖控制信號V1和V2，并輸出給高壓電平移位對管。所述高壓電平移位對管，包括耐200V以上高壓的LDMOS管L1和L2 ；該L1和L2管相匹配，且兩管漏極與源極之間的導通電阻R1與&阻值設定為大于2ΜΩ。所述電流采樣電路，包括PMOS管MpM2J^M4以及兩個齊納二極管D1和D2 ；該PMOS 管M1和M2相匹配，分別構成兩個電流源，分別采集第一電流信號I1和第二電流信號I2 ；該第一齊納二極管D1的陽極、陰極分別與PMOS管M1的漏極、源極相連，保護PMOS管M1不被噪聲信號擊穿；該第二齊納二極管D2的陽極、陰極分別與PM0S管M2的漏極、源極相連，保護 PMOS管M2不被噪聲信號擊穿；該PMOS管M3和M4相匹配，其源極與電源VB相連，柵極分別與PMOS管禮和M1相連，構成兩個電流鏡，分別將第一電流信號I1和第二電流信號I2鏡像到PMOS管M3和M4的漏極，通過漏極分別輸出第三電流信號I3和第四電流信號I4 ；PMOS管 M4的漏極與源極之間產生有寄生導通電阻R4。所述驅動信號恢復電路，包括NMOS管M5和禮、電容C1及與門AND ；該NMOS管禮與 M6匹配，其漏極分別與PMOS管M3和M4的漏極相連，柵極互相連接并與NMOS管M5的漏極相連，源極均與VS相連，第四電流信號I4經過NMOS管M5的漏極采集并通過NMOS管M6的漏極等比例鏡像輸出第五電流信號I5 ；NMOS管M6的漏極與源極之間產生有寄生導通電阻R6。本發明與現有技術相比具有以下優點1、本發明由于采用高壓電平移位對管的輸出端與電流采樣電路相連，以直接采集帶有噪聲的電流信號，因而無需增加多余電流、電壓轉換結構，減少了晶體管和無源元件的數量，進而減小了芯片面積。2、本發明中由于通過連接在電流采樣電路與驅動電路之間的驅動信號恢復電路， 使噪聲的消除和驅動信號的恢復實現了復用，同時減少了晶體管和無源元件的使用，從而大幅度減少了芯片面積。3、本發明中由于采用電流采樣電路與驅動信號恢復電路，以兩電路中電流鏡像相互抵消的方式消除共模噪聲，由于電流的鏡像關系不會因外界環境而發生變化，保證了共模噪聲完全被消除。4、本發明中由于電流采樣電路中電流鏡像時成一定比例縮小，抑制了差模噪聲；同時電流采樣電路中的晶體管與驅動恢復電路中的電容形成的RC濾波器進一步濾除噪聲，從而使差模噪聲被完全消除。下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
圖1為本發明的電路結構框圖。圖2為本發明中電平移位對管、電流采樣電路以及驅動信號恢復電路的電路圖。圖3為本發明的時序圖。
具體實施例方式以下參照附圖對本發明作進一步詳細描述。參照圖1，本發明包括雙脈沖轉換電路1、高壓電平移位對管2、欠壓檢測電路3、 驅動電路4、電流采樣電路5和驅動信號恢復電路6，其中，高壓電平移位對管2連接在雙脈沖轉換電路1與電流采樣電路5之間，驅動信號恢復電路6的輸入與電流采樣電路5的輸出相連，其輸出端與驅動電路4的輸入相連，欠壓檢測電路3為驅動信號電路6提供欠壓指示電壓信號V3。雙脈沖轉換電路1的輸入端接入原始低端電壓驅動信號Vtl，其兩路輸出端分別輸出脈沖電壓信號V1和V2，高壓電平移位對管2的LDMOS管L1和L2分別將兩路電壓信號V1和V2轉換成第一電流信號I1和第二電流信號I2 ；該兩路電流信號I1和I2輸入到電流采樣電路5中進行等比例縮小，輸出第三電流信號13和第四電流信號14，該第三電流信號13和第四電流信號I4輸入到驅動信號恢復電路6中經過去除噪聲和轉化形成電壓驅動信號V5 ；欠壓檢測電路3為驅動信號恢復電路6提供欠壓指示信號V3，欠壓狀態下該指示信號V3通過驅動信號恢復電路6中的邏輯使電壓驅動信號V5拉低為VS的電位，正常工作狀態下信號V3無效，電壓驅動信號V5正常輸出；驅動電路4將V5增強驅動能力后輸出為驅動信號H0。參照圖2，本發明的主要的電路模塊工作原理如下所述高壓電平移位對管2，包括耐200V以上的高壓的LDMOS管L1和L2,該L1和L2 管相匹配，且兩管漏極與源極之間的導通電阻R1與&阻值設定為大于2ΜΩ ；脈沖電壓信號 V1接入第一 LDMOS管L1的柵極，當V1為高電平V1 = 5V時，該第一 LDMOS管L1導通，V1為低電平V1 = OV時，該管L1關斷，該第一 LDMOS管L1中流過電流記作第一電流信號I1 ；脈沖電壓信號V2接入第二 LDMOS管L2的柵極，當V2為高電平V2 = 5V時，該第二 LDMOS管L2導通，V2為低電平V2 = OV時，該管L2關斷，該第二 LDMOS管L2中流過電流記作第二電流信號 I2 ；該電流信號I1和I2均小于100 μ Α,且分別在LDMOS管L1和L2的漏極輸出。在電流信號I1和I2通過上述高壓電平移位對管2過程中，由于浮動電源在LDMOS管L1和L2的寄生電容C2和C3上變化，產生是兩個相等的共模噪聲電流信號16和I7，其值表示為第八電流信號I8，用如下公式表示
Γ π T T T ^ dV ^ dV ^ dVI8=I6=I7 = C2X- = C3X- = C0X-
dt dt dt其中，C2為LDMOS管L1的寄生電容容值；C3為LDMOS管L2的寄生電容容值；Ctl為 C2和C3的平均值；dV為浮動電源的電壓變化量；dt為浮動電源電壓變化時的對應時間長度。 當LDMOS管Ll和L2并未完全匹配時，電容C2與C3的容值不同，因此引起兩路電流噪聲大小不同，它們的差值就是差模噪聲，表示為第九電流信號19，其大小用如下公式表示
權利要求
1.一種抑制噪聲的電平移位電路，包括雙脈沖轉換電路(1)、高壓電平移位對管O)、 欠壓檢測電路C3)和驅動動電路G)，其特征在于所述高壓電平移位對管( 的輸出端連接有電流采樣電路(5)，用于直接采集帶有噪聲的電流信號，該電流采樣電路( 與驅動動電路⑷之間連接有驅動信號恢復電路(6)，用于消除噪聲并保留有用脈沖電流信號，同時將該脈沖電流信號恢復成驅動信號，傳輸給驅動電路，對其增強后輸出。
2.根據權利要求1所述的電平移位電路，其特征在于所述雙脈沖轉換電路(1)的輸入端與驅動電壓信號Vtl連接，將該驅動信號Vtl的上升沿和下降沿分別轉換為電壓脈沖控制信號V1和N2,并輸出給高壓電平移位對管(2)。
3.根據權利要求1所述的電平移位電路，其特征在于所述高壓電平移位對管(2)包括耐200V以上高壓的LDMOS管L1和L2 ；該L1和L2管相匹配，且兩管漏極與源極之間的導通電阻隊與&阻值設定為大于2ΜΩ。
4.根據權利要求2或3所述的電平移位電路，其特征在于兩路電壓脈沖控制信號V1 和V2通過L1和L2對管的柵極分別輸入，并在Lp L2的漏極分別輸出第一電流信號I1和第二電流信號I2，該電流信號I1和I2小于IOOyA0
5.根據權利要求1所述的電平移位電路，其特征在于所述電流采樣電路( 包括 PMOS管禮、M2、M3> M4以及兩個齊納二極管D1和D2 ；該PMOS管M1和M2相匹配，分別構成兩個電流源，分別采集第一電流信號IdP第二電流信號I2 ；該第一齊納二極管D1的陽極、陰極分別與PMOS管M1的漏極、源極相連，保護PMOS管M1不被噪聲信號擊穿；該第二齊納二極管 D2的陽極、陰極分別與PMOS管M2的漏極、源極相連，保護PMOS管M2不被噪聲信號擊穿；該 PMOS管M3和M4相匹配，其源極與電源VB相連，柵極分別與PMOS管M2和M1相連，構成兩個電流鏡，分別將第一電流信號I1和第二電流信號I2鏡像到PMOS管M3和M4的漏極，通過漏極分別輸出第三電流信號13和第四電流信號I4 ；PM0S管M4的漏極與源極之間產生有寄生導通電阻R4。
6.根據權利要求5所述的電平移位電路，其特征在于第一電流信號1工和第三電流信號 I3的比例U1 = I1A3大于2，第二電流信號I2和第四電流信號I4的比例U2 = I2ZI4大于2， 且保證U1 = U2。
7.根據權利要求1所述的電平移位電路，其特征在于所述驅動信號恢復電路(6)包括NMOS管M5和M6、電容C1及與門AND ；該NMOS管M5與M6匹配，其漏極分別與PMOS管M3和 M4的漏極相連，柵極互相連接并與NMOS管M5的漏極相連，源極均與VS相連，第四電流信號 I4經過NMOS管M5的漏極采集并通過NMOS管M6的漏極等比例鏡像輸出第五電流信號I5 ； NMOS管M6的漏極與源極之間產生有寄生導通電阻&。
8.根據權利要求7所述的電平移位電路，其特征在于PM0S管M4和NMOS管M6的漏極分別輸出第三電流信號I3和第五電流信號I5，兩管漏極相連并連接在電容C1上，以消除共模噪聲；PMOS管M4的導通電阻R4和C1組成RC濾波器，NMOS管M6的寄生導通電阻&與電容(^組成RC濾波器，用于濾除第三電流信號I3和第五電流信號I5中的差模噪聲，以在電容(^上恢復電壓驅動信號V4。
9.根據權利要求1所述的電平移位電路，其特征在于與門AND具有兩個輸入端，一個輸入端接入C1上電壓信號V4，另一輸入端接入欠壓指示信號V3,該與門AND同時對驅動信號V4整形，以輸出形態完好的驅動電壓信號V5。
全文摘要
本發明公開了一種抑制噪聲的電平移位電路，主要解決現有技術的共模噪聲和差模噪聲難以完全消除以及電路結構復雜占用芯片面積大的缺點。該電路包括雙脈沖轉換電路、高壓電平移位對管、欠壓檢測電路、電流信號采集電路以及驅動信號恢復電路；雙脈沖轉換電路將驅動方波信號轉換成雙脈沖電壓信號，再由電平移位電路將該雙脈沖電壓信號轉換成電流信號，電流信號采集電路直接采集該電流信號并提供給驅動信號恢復電路，驅動信號恢復電路去除該電流信號中包含的共模和差模噪聲并直接輸出恢復的電壓驅動信號。本發明不僅可以消除共模噪聲，還可以消除差模噪聲，電路結構簡單，節省芯片面積，可用于電子鎮流器等具有浮動電位結構的芯片。
文檔編號H02M1/44GK102255494SQ20111009173
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月13日 優先權日2011年4月13日
發明者何惠森, 劉晨, 葉強, 來新泉, 趙永瑞 申請人:西安電子科技大學