一种低功耗高速驱动电路 |
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| 申请号 | CN202410355651.6 | 申请日 | 2024-03-27 | 公开(公告)号 | CN118054651A | 公开(公告)日 | 2024-05-17 |
| 申请人 | 苏州贝克微电子股份有限公司; | 发明人 | 请求不公布姓名; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种低功耗高速驱动 电路 ，当驱动电路的输入端输入的逻辑控制 信号 在第一 电压 值和第二电压值之间变化时，第一转换电路基于电源端电压和第一电压值或第二电压值 输出电压 信号，第二转换电路、第三转换电路、第一高速电路和第二高速电路产生 电流 并拉低或拉高第一转换电路输出的电压信号，从而使得功率电路输出的电压在接地电压和电源端电压二者之间切换；同时，由于第一电压值和二分之一电源端电压的差值以及第二电压值和二分之一电源端电压的差值小于预设值，使得第一电压值和第二电压值在二分之一电源端电压附近，由此，逻辑 控制信号 在第一电压值和第二电压值之间变化时，可以提高驱动电路的状态切换速度且降低驱动电路的状态切换功耗。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种低功耗高速驱动电路，其特征在于，包括：第一转换电路、第二转换电路、第三转换电路、第一高速电路、第二高速电路以及功率电路； |
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| 说明书全文 | 一种低功耗高速驱动电路技术领域[0001] 本发明涉及驱动电路技术领域，具体涉及一种低功耗高速驱动电路。 背景技术[0002] 现有技术中的驱动电路如图1所示，其中，vsw为控制器输出至驱动电路的逻辑控制信号，vdr为驱动电路的输出电压，vdd为电源端电压，inv1为第一反相器，Mp1和Mp2分别为第一驱动功率开关管和第二驱动功率开关管；其中，当逻辑控制信号vsw为高电平时，驱动功率开关管的输入信号vswb为低电平，第一驱动功率开关管Mp1导通，第二驱动功率开关管Mp2关断，驱动电路的输出电压vdr为高电平的电源端电压vdd；当逻辑控制信号vsw为低电平时，驱动功率开关管的输入信号vswb为高电平，第一驱动功率开关管Mp1关断，第二驱动功率开关管Mp2导通，驱动电路的输出电压vdr为低电平的接地电压GND；同时，在该驱动电路中，为了确保逻辑控制信号vsw为高电平时，第一驱动功率开 关管Mp1可靠导通，第二驱动功率开关管Mp2可靠关断，且确保逻辑控制信号vsw为低电平时，第一驱动功率开关管Mp1可靠关断，第二驱动功率开关管Mp2可靠导通，通常将逻辑控制信号vsw的电压设计为vdd或者GND，即当需要将逻辑控制信号vsw从高电平切换为低电平或者从低电平切换为高电平时，需要将逻辑控制信号vsw的电压从vdd降低为GND，或者从GND升高到vdd，从而导致逻辑控制信号vsw高低电平状态切换速度较慢，且状态切换会带来较大的电路功耗。 [0003] 因此，需要设计一种低功耗高速驱动电路，来提高驱动电路的状态切换速度，同时降低驱动电路的状态切换功耗。 发明内容[0004] 有鉴于此，本发明实施例提供一种低功耗高速驱动电路，以解决现有技术中的驱动电路切换速度较慢，且状态切换会带来较大的电路功耗的技术问题。 [0005] 本发明实施例提供的技术方案如下：本发明实施例第一方面提供一种低功耗高速驱动电路，包括：第一转换电路、第二 转换电路、第三转换电路、第一高速电路、第二高速电路以及功率电路； 第一转换电路的第一端连接驱动电路的输入端，第一转换电路的第二端连接第二 转换电路的第一端，第一转换电路的第三端连接第三转换电路的第一端，第一转换电路的第四端连接第二转换电路的第二端、第三转换电路的第二端、第一高速电路的第一端和第二端、第二高速电路的第一端和第二端以及功率电路的第一端； 第二转换电路的第三端连接电源端，第二转换电路的第四端接地；第三转换电路 的第三端连接电源端，第三转换电路的第四端接地；第一高速电路的第三端连接电源端，第一高速电路的第四端接地；第二高速电路的第三端连接电源端，第二高速电路的第四端接地；功率电路的第二端连接电源端，功率电路的第三端接地，功率电路的第四端连接驱动电路的输出端； 当输入端输入的逻辑控制信号从第二电压值升高到第一电压值时，第一转换电路 输出电压信号从电源端电压被拉低至接地电压，功率电路从输出接地电压切换为输出电源端电压并保持； 当输入端输入的逻辑控制信号从第一电压值降低到第二电压值时，第一转换电路 输出电压信号从接地电压被拉高至电源端电压，功率电路从输出电源端电压切换为输出接地电压并保持；第一电压值大于二分之一电源端电压，第二电压值小于二分之一电源端电压，且第一电压值和二分之一电源端电压的差值以及第二电压值和二分之一电源端电压的差值小于预设值。 [0006] 在一种可选的实施方式中，第一转换电路包括：第一开关管和第二开关管，第一开关管的第一端连接第二开关管的第一端以及驱动电路的输入端，第一开关管的第二端连接第二开关管的第二端、第二转换电路的第二端、第三转换电路的第二端、第一高速电路的第一端和第二端、第二高速电路的第一端和第二端以及功率电路的第一端，第一开关管的第三端连接第二转换电路的第一端，第二开关管的第三端连接第三转换电路的第一端。 [0007] 在一种可选的实施方式中，第二转换电路包括：第一电阻第一子电阻、第一电阻第二子电阻、第三电阻、第十一开关管、第四开关管和第八电阻；第一电阻第一子电阻的一端连接第一转换电路的第二端，第一电阻第一子电阻的另一端连接第一电阻第二子电阻的一端以及第十一开关管的第一端，第一电阻第二子电阻的另一端连接第十一开关管的第二端、第三电阻的一端以及电源端，第三电阻的另一端连接第十一开关管的第三端以及第四开关管的第一端，第四开关管的第二端连接第一转换电路的第四端、第三转换电路的第二端、第一高速电路的第一端和第二端、第二高速电路的第一端和第二端以及功率电路的第一端，第四开关管的第三端连接第八电阻的一端，第八电阻的另一端接地。 [0008] 在一种可选的实施方式中，第三转换电路包括：第二电阻第一子电阻、第二电阻第二子电阻、第四电阻、第十二开关管、第三开关管和第七电阻；第二电阻第一子电阻的一端连接第一转换电路的第三端，第二电阻第一子电阻的另一端连接第二电阻第二子电阻的一端以及第十二开关管的第一端，第二电阻第二子电阻的另一端连接第十二开关管的第二端、第四电阻的一端并接地，第四电阻的另一端连接第十二开关管的第三端以及第三开关管的第一端，第三开关管的第二端连接第一转换电路的第四端、第二转换电路的第二端、第一高速电路的第一端和第二端、第二高速电路的第一端和第二端以及功率电路的第一端，第三开关管的第三端连接第七电阻的一端，第七电阻的另一端连接电源端。 [0009] 在一种可选的实施方式中，第一高速电路包括：第五电阻、第五开关管、第七开关管以及第八开关管；第五电阻的一端连接电源端，第五电阻的另一端连接第五开关管的第一端，第五开关管的第二端连接第八开关管的第一端、第一转换电路的第四端、第二转换电路的第二端、第三转换电路的第二端、第二高速电路的第一端和第二端以及功率电路的第一端，第五开关管的第三端连接第七开关管的第一端和第二端以及第八开关管的第二端，第七开关管的第三端连接第八开关管的第三端并接地。 [0010] 在一种可选的实施方式中，第二高速电路包括：第六电阻、第六开关管、第九开关管以及第十开关管；第六电阻的一端接地，第六电阻的另一端连接第六开关管的第一端，第六开关管的第二端连接第十开关管的第一端、第一转换电路的第四端、第二转换电路的第二端、第三转换电路的第二端、第一高速电路的第一端和第二端以及功率电路的第一端，第六开关管的第三端连接第九开关管的第一端和第二端以及第十开关管的第二端，第九开关管的第三端连接第十开关管的第三端以及电源端。 [0011] 在一种可选的实施方式中，功率电路包括：第一驱动功率开关管和第二驱动功率开关管，第一驱动功率开关管的第一端连接第二驱动功率开关管的第一端、第一转换电路的第四端、第二转换电路的第二端、第三转换电路的第二端、第一高速电路的第一端和第二端以及第二高速电路的第一端和第二端，第一驱动功率开关管的第二端连接电源端，第二驱动功率开关管的第二端接地，第一驱动功率开关管的第三端连接第二驱动功率开关管的第三端以及驱动电路的输出端。 [0012] 在一种可选的实施方式中，当输入端输入的逻辑控制信号从第二电压值升高到第一电压值时，第一转换电路根据电源端电压和第一电压值输出第一电压信号，第二转换电路、第三转换电路、第一高速电路以及第二高速电路根据第一电压信号以及电源端电压产生电流，产生的电流将第一电压信号拉低至接地电压，功率电路根据接地电压输出电源端电压并保持，且当第一电压信号为接地电压时，第二转换电路和第二高速电路中电流为0；当输入端输入的逻辑控制信号从第一电压值降低到第二电压值时，第一转换电路 根据电源端电压和第二电压值输出第二电压信号，第二转换电路、第三转换电路、第一高速电路以及第二高速电路根据第二电压信号以及电源端电压产生电流，产生的电流将第二电压信号拉高至电源端电压，功率电路根据电源端电压输出接地电压并保持，且当第二电压信号为电源端电压时，第三转换电路和第一高速电路中电流为0。 [0013] 在一种可选的实施方式中，第一电压值采用如下公式表示： [0014] 式中，vr表示第一电压值，vdd表示电源端电压，r1a表示第一电阻第一子电阻的阻值，r1b表示第一电阻第二子电阻的阻值，r6表示第六电阻的阻值，vgs表示第六开关管正常工作时的栅源电压差。 [0015] 在一种可选的实施方式中，第二电压值采用如下公式表示： [0016] 式中，vf表示第二电压值，vdd表示电源端电压，r1a表示第一电阻第一子电阻的阻值，r1b表示第一电阻第二子电阻的阻值，r5表示第五电阻的阻值，vgs表示第五开关管正常工作时的栅源电压差。 [0017] 本发明技术方案，具有如下优点：本发明实施例提供的低功耗高速驱动电路，通过设置第一转换电路、第二转换电 路、第三转换电路、第一高速电路、第二高速电路以及功率电路，当驱动电路的输入端输入的逻辑控制信号在第一电压值和第二电压值之间变化时，第一转换电路基于电源端电压和第一电压值或第二电压值输出电压信号，第二转换电路、第三转换电路、第一高速电路和第二高速电路产生电流并拉低或拉高第一转换电路输出的电压信号，从而使得功率电路输出的电压在接地电压和电源端电压二者之间切换；同时，由于第一电压值和二分之一电源端电压的差值以及第二电压值和二分之一电源端电压的差值小于预设值，使得第一电压值和第二电压值在二分之一电源端电压附近，由此，逻辑控制信号在第一电压值和第二电压值之间变化时，可以提高驱动电路的状态切换速度且降低驱动电路的状态切换功耗。 附图说明 [0018] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0019] 图1为现有技术中驱动电路的结构示意图；图2为本发明实施例中低功耗高速驱动电路的结构框图； 图3为本发明实施例中低功耗高速驱动电路的结构示意图； 图4为本发明实施例中低功耗高速驱动电路的第一等效电路的结构示意图； 图5为本发明实施例中低功耗高速驱动电路的第二等效电路的结构示意图。 具体实施方式[0020] 下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0021] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。 [0022] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0023] 此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。 [0024] 本发明实施例提供一种低功耗高速驱动电路，如图2所示，该电路包括：第一转换电路10、第二转换电路20、第三转换电路30、第一高速电路40、第二高速电路50以及功率电路60。 [0025] 第一转换电路10的第一端连接驱动电路（即低功耗高速驱动电路，以下简称驱动电路）的输入端（该输入端输入的逻辑控制信号表示为vsw），第一转换电路10的第二端连接第二转换电路20的第一端，第一转换电路10的第三端连接第三转换电路30的第一端，第一转换电路10的第四端连接第二转换电路20的第二端、第三转换电路30的第二端、第一高速电路40的第一端和第二端、第二高速电路50的第一端和第二端以及功率电路60的第一端。 [0026] 第二转换电路20的第三端连接电源端（电源端电压为vdd），第二转换电路20的第四端接地；第三转换电路30的第三端连接电源端，第三转换电路30的第四端接地；第一高速电路40的第三端连接电源端，第一高速电路40的第四端接地；第二高速电路50的第三端连接电源端，第二高速电路50的第四端接地；功率电路60的第二端连接电源端，功率电路60的第三端接地，功率电路60的第四端连接驱动电路的输出端（该输出端输出电压表示为vdr）。 [0027] 具体地，在低功耗高速驱动电路进入稳态后，当输入端输入的逻辑控制信号vsw从第二电压值升高到第一电压值时，第一转换电路10输出电压信号从电源端电压vdd被拉低至接地电压GND，功率电路60从输出接地电压GND切换为输出电源端电压vdd并保持。 [0028] 当输入端输入的逻辑控制信号vsw从第一电压值降低到第二电压值时，第一转换电路10输出电压信号从接地电压GND被拉高至电源端电压vdd，功率电路60从输出电源端电压vdd切换为输出接地电压GND并保持；第一电压值大于二分之一电源端电压 ，第二电压值小于二分之一电源端电压 ，且第一电压值和二分之一电源端电压 的差值以及第二电压值和二分之一电源端电压 的差值小于预设值。需要说明的是，差值小于预设值可以理解为差值较小，从而使得第一电压值和第二电压值位于二分之一电源端电压 附近。在实际应用中，可以根据驱动电路切换速度精度、切换功耗精度确定预设值的具体数值。 [0029] 本实施例中，初始时，当驱动电路输入端输入的逻辑控制信号vsw为第一电压值时，驱动电路输出端电压为电源端电压vdd，当该逻辑控制信号从第一电压值降低到第二电压值时，驱动电路输出端电压为接地电压GND，当该逻辑控制信号从第二电压值升高到第一电压值时，驱动电路输出端电压又从接地电压转换为电源端电压vdd。同理，当驱动电路输入端输入的逻辑控制信号vsw初始为第二电压值时，驱动电路输出端电压为接地电压GND，当该逻辑控制信号vsw从第二电压值升高为第一电压值以及从第一电压值降低为第二电压值的过程和上述过程类似，在此不再赘述。由此，在驱动电路进入稳态后，当驱动电路输入端电压在第一电压值和第二电压值之间变化时，该驱动电路输出端输出电压在电源端电压vdd（高电平电压）和接地电压GND（低电平电压）之间变化。 [0030] 本发明实施例提供的低功耗高速驱动电路，通过设置第一转换电路、第二转换电路、第三转换电路、第一高速电路、第二高速电路以及功率电路，当驱动电路的输入端输入的逻辑控制信号在第一电压值和第二电压值之间变化时，第一转换电路基于电源端电压和第一电压值或第二电压值输出电压信号，第二转换电路、第三转换电路、第一高速电路和第二高速电路产生电流并拉低或拉高第一转换电路输出的电压信号，从而使得功率电路输出的电压在接地电压和电源端电压二者之间切换；同时，由于第一电压值和二分之一电源端电压的差值以及第二电压值和二分之一电源端电压的差值小于预设值，使得第一电压值和第二电压值在二分之一电源端电压附近，由此，逻辑控制信号在第一电压值和第二电压值之间变化时，可以提高驱动电路的状态切换速度且降低驱动电路的状态切换功耗。 [0031] 在一种可选的实施方式中，如图3所示，第一转换电路10包括：第一开关管M1和第二开关管M2，第一开关管M1的第一端连接第二开关管M2的第一端以及驱动电路的输入端，第一开关管M1的第二端连接第二开关管M2的第二端、第二转换电路20的第二端、第三转换电路30的第二端、第一高速电路40的第一端和第二端、第二高速电路50的第一端和第二端以及功率电路60的第一端，第一开关管M1的第三端连接第二转换电路20的第一端，第二开关管M2的第三端连接第三转换电路30的第一端。 [0032] 第二转换电路20包括：第一电阻第一子电阻r1a、第一电阻第二子电阻r1b、第三电阻r3、第十一开关管M11、第四开关管M4和第八电阻r8；第一电阻第一子电阻r1a的一端连接第一转换电路10的第二端，第一电阻第一子电阻r1a的另一端连接第一电阻第二子电阻r1b的一端以及第十一开关管M11的第一端，第一电阻第二子电阻r1b的另一端连接第十一开关管M11的第二端、第三电阻r3的一端以及电源端，第三电阻r3的另一端连接第十一开关管M11的第三端以及第四开关管M4的第一端，第四开关管M4的第二端连接第一转换电路10的第四端、第三转换电路30的第二端、第一高速电路40的第一端和第二端、第二高速电路50的第一端和第二端以及功率电路60的第一端，第四开关管M4的第三端连接第八电阻r8的一端，第八电阻r8的另一端接地。 [0033] 第三转换电路30包括：第二电阻第一子电阻r2a、第二电阻第二子电阻r2b、第四电阻r4、第十二开关管M12、第三开关管M3和第七电阻r7；第二电阻第一子电阻r2a的一端连接第一转换电路10的第三端，第二电阻第一子电阻r2a的另一端连接第二电阻第二子电阻r2b的一端以及第十二开关管M12的第一端，第二电阻第二子电阻r2b的另一端连接第十二开关管M12的第二端、第四电阻r4的一端并接地，第四电阻r4的另一端连接第十二开关管M12的第三端以及第三开关管M3的第一端，第三开关管M3的第二端连接第一转换电路10的第四端、第二转换电路20的第二端、第一高速电路40的第一端和第二端、第二高速电路50的第一端和第二端以及功率电路60的第一端，第三开关管M3的第三端连接第七电阻r7的一端，第七电阻r7的另一端连接电源端。 [0034] 第一高速电路40包括：第五电阻r5、第五开关管M5、第七开关管M7以及第八开关管M8；第五电阻r5的一端连接电源端，第五电阻r5的另一端连接第五开关管M5的第一端，第五开关管M5的第二端连接第八开关管M8的第一端、第一转换电路10的第四端、第二转换电路20的第二端、第三转换电路30的第二端、第二高速电路50的第一端和第二端以及功率电路 60的第一端，第五开关管M5的第三端连接第七开关管M7的第一端和第二端以及第八开关管M8的第二端，第七开关管M7的第三端连接第八开关管M8的第三端并接地。 [0035] 第二高速电路50包括：第六电阻r6、第六开关管M6、第九开关管M9以及第十开关管M10；第六电阻r6的一端接地，第六电阻r6的另一端连接第六开关管M6的第一端，第六开关管M6的第二端连接第十开关管M10的第一端、第一转换电路10的第四端、第二转换电路20的第二端、第三转换电路30的第二端、第一高速电路40的第一端和第二端以及功率电路60的第一端，第六开关管M6的第三端连接第九开关管M9的第一端和第二端以及第十开关管M10的第二端，第九开关管M9的第三端连接第十开关管M10的第三端以及电源端。 [0036] 功率电路60包括：第一驱动功率开关管Mp1和第二驱动功率开关管Mp2，第一驱动功率开关管Mp1的第一端连接第二驱动功率开关管Mp2的第一端、第一转换电路10的第四端、第二转换电路20的第二端、第三转换电路30的第二端、第一高速电路40的第一端和第二端以及第二高速电路50的第一端和第二端，第一驱动功率开关管Mp1的第二端连接电源端，第二驱动功率开关管Mp2的第二端接地，第一驱动功率开关管Mp1的第三端连接第二驱动功率开关管Mp2的第三端以及驱动电路的输出端。 [0037] 在该驱动电路中，第一电阻第一子电阻r1a的电阻值等于第二电阻第一子电阻r2a的电阻值，第一电阻第二子电阻r1b 的电阻值等于第二电阻第二子电阻r2b的电阻值，第五电阻r5的电阻值等于第六电阻r6的电阻值，第一开关管M1、第二开关管M2、第五开关管M5和第六开关管M6为参数完全相同的开关管，且由于本申请中，第一开关管M1、第二开关管M2、第五开关管M5和第六开关管M6均工作于饱和区，因此，可认为第一开关管M1、第二开关管M2、第五开关管M5和第六开关管M6正常工作时的栅源电压差vgs不随电流的变化而变化，其为同一固定值；第三开关管M3和第四开关管M4为参数完全相同的开关管，且由于本申请中，第三开关管M3和第四开关管M4均工作于饱和区，因此，可认为第三开关管M3和第四开关管M4正常工作时的栅源电压差vgs0不随电流的变化而变化，其为同一固定值。 [0038] 基于上述第一转换电路10、第二转换电路20、第三转换电路30、第一高速电路40、第二高速电路50以及功率电路60中的电路结构以及电路参数，在驱动电路上电后（即驱动电路连接电源端或者说电源端电压输入驱动电路后），若驱动电路输入端电压为 （二分之一电源端电压）时，第一开关管M1中产生第一电流i1，第二开关管M2中产生第二电流i2，其中， ，由于r1a=r2a，r1b=r2b，因此，r1a+r1b=r2a+r2b，且由于 ，故 ，即此时，第一电流i1 等于第二电流i2，同时为了确保驱动电路控制的精确可靠性，需要确保当电压为 的逻辑控制信号vsw输入驱动电路时，第十一开关管M11和第十二开关管M12均处于关断状态，故此时可得 ，其中流过第三开关管M3的第三电流 流过第四开关管M4的第四电流 ， 为第十一开关管M11和第 十二开关管M12的开启电压阈值；故此时，由于该驱动电路为上下完全对称的结构，故此时可得，vswb信号（即第一转换电路的第四端输出的电压信号）的电压即为 。 [0039] 在一种可选的实施方式中，与驱动电路输入的逻辑控制信号vsw为二分之一电源端电压 相比，当输入端输入的逻辑控制信号vsw从第二电压值（该第二电压值小于二分之一电源端电压）升高到第一电压值（该第一电压值大于二分之一电源端电压）时，第一转换电路10根据电源端电压vdd和第一电压值输出第一电压信号，第二转换电路20、第三转换电路30、第一高速电路40以及第二高速电路50根据第一电压信号以及电源端电压vdd产生电流，产生的电流将第一电压信号拉低至接地电压GND，功率电路60根据接地电压输出电源端电压并保持，且当第一电压信号为接地电压时，第二转换电路20和第二高速电路50中电流为0。 [0040] 其中，基于电源端电压和第一电压信号，第一高速电路40和第二高速电路50中产生大小不同的电流，且第二高速电路50中的电流小于第一高速电路40中的电流，由此通过第一高速电路40和第二高速电路50的作用，在第一转换电路10的第四端产生下拉电流，下拉电流拉低第一电压信号，拉低的第一电压信号使得第二转换电路20中产生的电流减小、第三转换电路30产生的电流增大，减小的电流使得第十一开关管M11处于关断状态，增大的电流使得第十二开关管M12逐渐导通，逐渐导通的第十二开关管M12使得第一转换电路10流入第三转换电路30中的电流增大，从而进一步拉低第一电压信号，直至第一电压信号被拉低至接地电压GND。 [0041] 具体地，由电压为 的逻辑控制信号vsw输入驱动电路的分析可知，若驱动电路刚上电时电压略高于 的逻辑控制信号vsw输入驱动电路，第一开关管M1中产生第一电流i1，第二开关管M2中产生第二电流i2，其中， ，由于r1a=r2a ，r 1b =r2 b，因此，r1a +r 1b =r2 a+ r2b ，且由 于 ，故 ，即此时，第一电流i1小于第二电流i2，根据附图3中的 电路结构可知第一转换电路10的第四端输出电流 ，故此时，ix<0，vswb信号 （此时vswb信号为第一电压信号）的电压被拉低，其大小低于 ，因此， ，又由于第五开关管M5中产生的第五电流 ，第六开关管M6中产生的第六电流 ，故此时，第五电流i5 大于第六电流i6，同时，由附图3中的电路结构可知，第九开关管M9和第十开关管M10构成电流镜结构，第七开关管M7和第八开关管M8构成电流镜结构，而流过第九开关管M9的电流为第六电流i6，流过第七开关管M7的电流为第五电流i5，故此时，流过第八开关管M8的第八电流i8大于流过第十开关管M10的第十电流i10，根据附图3中的电路结构可知电流 ，即此时电流is（根据附图3中电路结构，该电流可以理解为vswb信号 输出端产生的电流）为下拉电流，使得vswb信号的电压被进一步拉低，导致第五电流i5和第六电流i6的差值进一步增大，电流is也随之进一步增加，从而更进一步地拉低vswb信号的电压，直至vswb信号的电压被拉低到接地电压GND；同时，根据附图3中的电路结构可知，流过第三开关管M3的第三电流 ，流过第四开关管M4的第四电流 ，因此，当vswb信号的电压从 降低时，第三电流i3逐渐增大，第四电流i4 逐渐减小，增大后的第三电流i3使得第十二开关管M12逐渐导通，减小后的第四电流i4使得第十一开关管M11处于关断状态，此时，第十二开关管M12逐渐导通会使得第二电流i2逐渐增大，从而进一步拉低vswb信号的电压；因此，当电压略高于 的逻辑控制信号vsw输入驱动电路时，vswb信号的电压被迅速拉低至接地电压GND，该低电平的vswb信号输入功率电路 60后，驱动电路的输出电压vdr即为高电平的电源端电压vdd。 [0042] 当vswb信号的电压被拉低至接地电压GND后，第四开关管M4和第六开关管M6彻底关断，第四电流i4和第六电流i6均为0，因此，第十电流i10也为0，同时，第十一开关管M11的栅极电压被拉高，第十一开关管M11处于关断状态；并且第三开关管M3和第五开关管M5完全导通，第三电流 ，该第三电流i3流入第四电阻r4中，使得第十二开关管M12的栅极电压被第三电流i3抬高到 ，确保第十二开关管M12处于完全导通状态，第二电 阻第二子电阻r2b被短路，故此时，该低功耗高速驱动电路可等效为图4所示的第一等效电路。 [0043] 在图4所示的第一等效电路中，vswb信号的电压被拉低至接地电压GND，第五开关管M5中产生的第五电流 ，因此，电流is的大小 =第八电流i8的大小=第五电流i5的大小 ，且is=‑i8=‑i5，即电流is仍为vswb信号输出端的下拉电流；同 时，由附图4结构可知， ，由于r1a=r2a，r1b=r2b，因此，r1a+ r1b>r2a，且由于 ，故 ，即此时，第一电流i1仍 小于第二电流i2，电流 ，也仍为vswb信号输出 端的下拉电流，即此时驱动电路输出端输出电压保持在高电平的电源端电压vdd。 [0044] 在一种可选的实施方式中，当输入端输入的逻辑控制信号vsw从第一电压值降低到第二电压值时，第一转换电路10根据电源端电压vdd和第二电压值输出第二电压信号，第二转换电路20、第三转换电路30、第一高速电路40以及第二高速电路50根据第二电压信号以及电源端电压vdd产生电流，产生的电流将第二电压信号拉高至电源端电压vdd，功率电路60根据电源端电压vdd输出接地电压GND并保持，且当第二电压信号为电源端电压vdd时，第三转换电路30和第一高速电路40中电流为0。 [0045] 其中，基于电源端电压和第二电压信号，第一高速电路40和第二高速电路50中产生大小不同的电流，且第二高速电路50中的电流大于第一高速电路40中的电流，由此通过第一高速电路40和第二高速电路50的作用，在第一转换电路10的第四端产生上拉电流，上拉电流拉高第二电压信号，拉高的第二电压信号使得第二转换电路20中产生的电流增大、第三转换电路30产生的电流减小，增大的电流使得第十一开关管M11逐渐导通，减小的电流使得第十二开关管M12关断，逐渐导通的第十一开关管M11使得第二转换电路20流入第一转换电路10中的电流增大，从而进一步拉高第二电压信号，直至第二电压信号被拉高至电源端电压vdd。 [0046] 具体地，当减小逻辑控制信号vsw的电压时， 增大，减小，即此时，第一电流 增大，第二电流 减小，当逻辑控制 信号vsw的电压减小至 时， ，第一电流i1仍小于第二电流i2，电 流ix仍为下拉电流，需要继续减小逻辑控制信号vsw的电压来增大第一电流i1，减小第二电流i2，当第一电流i1增大到大于第二电流i2时，电流ix可以变为上拉电流，之后，继续增大电流ix，当电流ix增大到大于电流is时，vswb信号的电压即开始升高，此时可得vswb信号电平翻转点为ix=i5，即 ，从而可得vswb信号位于电平翻转 点时，逻辑控制信号vsw的电压为 ，且该电压vf（该 电压vf为第二电压值）小于 。 [0047] 由上述分析可知，当逻辑控制信号vsw的电压降低到vf时，作为上拉电流的电流ix大于作为下拉电流的第五电流i5，vswb信号（此时vswb信号为第二电压信号）的电压开始升高，此时回到附图3可知，由于第五电流 ，第六电流 ，第三电流 ，第四电流 ，因此，当vswb信号的电压开始升高时， 第五电流i5和第三电流i3减小，第六电流i6和第四电流i4增大，且当vswb信号的电压升高到略大于 时，第六电流i6大于第五电流i5，故此时，流过第八开关管M8的第八电流i8小于流过第十开关管M10的第十电流i10，电流 ，即此时vswb信号输出端产生 的电流is为上拉电流，使得vswb信号的电压被进一步拉高，导致第五电流i5和第六电流i6的差值进一步增大，电流is也随之进一步增加，从而更进一步地拉高vswb信号的电压，直至vswb信号的电压被拉高到电源端电压vdd；同时，当vswb信号的电压升高到略大于 时，减小后的第三电流i3使得第十二开关管M12关断，增大后的第四电流i4使得第十一开关管M11逐渐导通，此时，第十一开关管M11逐渐导通会使得第一电流i1逐渐增大，从而进一步拉高vswb信号的电压；因此，当逻辑控制信号vsw的电压降低到vf时，vswb信号的电压被迅速拉高至vdd，该高电平的vswb信号输入功率电路后，驱动电路的输出电压vdr即为低电平的接地电压GND，从而实现了驱动电路的电平转换。 [0048] 当vswb信号的电压被拉高至电源端电压vdd后，第三开关管M3和第五开关管M5彻底关断，第三电流i3和第五电流i5均为0，因此，第八电流i8也为0，同时，第十二开关管M12的栅极电压被拉低，第十二开关管M12处于关断状态；并且第四开关管M4和第六开关管M6完全导通，第四电流 ，该第四电流i4流入第三电阻r3中，确保第十一开关管M11处于完全导通状态，第一电阻第二子电阻r1b被短路，故此时，该低功耗高速驱动电路可等效为图5所示的第二等效电路。 [0049] 在附图5所示的第二等效电路中，vswb信号的电压被拉高至电源端电压vdd，第六开关管M6中产生的第六电流 ，因此，电流is的大小 =第十电流i10的大小=第六电流i6的大小 ，且is=i10=i6，即电流is仍为vswb信号输出端的上拉电流；同 时，由附图5结构可知， ，由于r1a=r2a，r1b=r2b，因此， r2a+r2b>r1a，且由于 ，故 ，即此时，第 一电流i1仍大于第二电流i2，电流 ，也仍为vswb 信号输出端的上拉电流；即此时驱动电路输出端输出电压保持在低电平的接地电压GND。 [0050] 在一种可选的实施方式中，当输入端输入的逻辑控制信号vsw从第二电压值升高到第一电压值时，即在第二电压值的基础上增大逻辑控制信号vsw的电压时，减小， 增大，即此时，第一电流 减小，第二 电流 增大，当逻辑控制信号vsw的电压增大至 时， 第一电流i1仍大于第二电流i2，电流ix仍为上拉电流，需要 继续增大逻辑控制信号vsw的电压来减小第一电流i1，增大第二电流i2，当第一电流i1减小到小于第二电流i2时，电流ix可以变为下拉电流，之后，继续增大电流ix，当电流ix增大到大于电流is时，vswb信号的电压即开始降低，此时可得vswb信号电平翻转点为ix=i6，即，从而可得vswb信号位于电平翻转点时，逻辑控制信号vsw 的电压为 ，且该电压vr（电压vr为第一电压值）大于 。 [0051] 由上述分析可知，当逻辑控制信号vsw的电压升高到高于vr时，作为下拉电流的电流ix大于作为上拉电流的第六电流i6，vswb信号的电压开始降低，此时回到附图3可知，由于第五电流 ，第六电流 ，第三电流 ，第四电流 ，因此，当vswb信号的电压开始降低时，第五电流i5和第三电流i3增 大，第六电流i6和第四电流i4减小，且当vswb信号的电压降低到略小于 时，第六电流i6小于第五电流i5，此时，由之前分析可知，vswb信号的电压被迅速拉低至接地电压GND；因此，当逻辑控制信号vsw的电压升高到高于vr时，vswb信号的电压被迅速拉低至接地电压GND，该低电平的vswb信号输入功率电路后，驱动电路的输出电压vdr即为高电平的电源端电压vdd。 [0052] 之后电路进入第一等效电路的状态，当逻辑控制信号vsw的电压降低到vf时，vswb信号的电压被迅速拉高至vdd，该高电平的vswb信号输入功率电路后，驱动电路的输出电压vdr即为低电平的接地电压GND，从而实现了驱动电路的电平转换。 [0053] 综上，当驱动电路刚上电，且电压略高于 的逻辑控制信号vsw输入驱动电路时，该低功耗高速驱动电路中的逻辑控制信号vsw的电压变化范围为vf‑vr；同理，当驱动电路刚上电，且电压略低于 的逻辑控制信号vsw输入驱动电路时，第一电流i1大于第二电流i2，vswb信号的电压被第一电流i1拉高至高于 ，vswb信号的电压被迅速拉高至vdd，该高电平的vswb信号输入功率电路后，驱动电路的输出电压vdr即为低电平的接地电压GND，之后的工作状态可参照上文进行分析，此处不再赘述；且此时可得，该低功耗高速驱动电路中的逻辑控制信号vsw的电压变化范围同样为vf‑vr；由此可知，本申请中的低功耗高速驱动电路中的逻辑控制信号vsw的电压变化范 围为vf‑vr，此时，可通过对电路中的电阻参数进行设计，使得vf和vr位于 附近，从而提高驱动电路的状态切换速度，且降低驱动电路的状态切换功耗。 [0054] 虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下对这些实施例进行各种变化、替换和修改，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。 [0055] 此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。 |
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