(57)【要約】【課題】安定した動作と、低消費電力を実現するレベルシフト回路を提供することを目的とする。【解決手段】本発明のレベルシフト回路は、ドレインに電源電圧が供給され、ゲートに入力される信号を同じ信号状態であるが、異なるレベルの信号に変換して出力するトランジスタスイッチを用いるレベルシフト回路において、第１の電位レベルの信号の入力に応じて上記トランジスタスイッチがオンした場合に、当該トランジスタスイッチの出力信号を記憶し、記憶した信号を継続的に出力し、上記トランジスタスイッチをオフする第２の電位レベルの信号の入力に応じて上記信号の記憶を解除する信号記憶部と、上記記憶した信号の出力に応じて上記トランジスタスイッチへのドレインへの電源電圧の供給を停止し、上記第２の電位レベルの信号の入力に応じて給電を再開する遮断スイッチとを備えることを特徴とする。【選択図】        図１
2004215008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドレインに電源電圧が供給され、ゲートに入力される信号を、同じ信号状態であるが異なるレベルの信号に変換して出力するトランジスタスイッチを用いるレベルシフト回路において、
第１の電位レベルの信号の入力に応じて上記トランジスタスイッチがオンした場合に、当該トランジスタスイッチが出力する電位レベルの信号を記憶し、記憶した信号を継続的に出力し、上記トランジスタスイッチをオフする第２の電位レベルの信号の入力に応じて上記信号の記憶を解除する信号記憶部と、
上記信号記憶部による上記記憶した信号の出力に応じて上記トランジスタスイッチへのドレインへの電源電圧の供給を停止し、上記第２の電位レベルの信号の入力に応じて給電を再開する遮断スイッチとを備えることを特徴とするレベルシフト回路。
【請求項２】
請求項１に記載のレベルシフト回路において、
上記信号記憶部は、上記トランジスタスイッチの出力信号がセット端子Ｓに入力され、出力端子Ｑより記憶した信号を出力するＲＳフリップフロップと、上記トランジスタスイッチのゲートに当該トランジスタスイッチをオフにする信号が入力された時に、上記ＲＳフリップフロップのリセット端子Ｒに記憶を解除するリセット信号ＲＳＴを出力するリセット回路とで成り、
上記遮断スイッチは、上記ＲＳフリップフロップの出力端子Ｑより出力される信号に応じて上記トランジスタスイッチへの電力供給を停止／再開するレベルシフト回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力信号の入力に応じて、上記入力信号と同じ電位状態であるが、異なるレベルの出力信号を出力するレベルシフト回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、トランジスタスイッチを利用して、ゲートに入力される入力信号を、当該入力信号と同じ電位状態であるが、異なるレベルの出力信号を出力するレベルシフト回路が知られている。例えば、ゲートのしきい値が２．５Ｖのｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタであって、信号入力端子がゲートに接続され、５Ｖの電源電圧Ｖｃｃがドレインに供給され、ソースが信号出力端子に接続されるトランジスタと、上記トランジスタのソースに一端が接続され、他端が接地されている抵抗とで成るレベルシフト回路を考える。当該レベルシフト回路では、Ｈｉｇｈレベルが３．３Ｖ、Ｌｏｗレベルが０Ｖの入力信号の入力に応じて、Ｈｉｇｈレベルが５．０Ｖ、Ｌｏｗレベルが０Ｖの出力信号を出力することができる。
【０００３】
上記構成のレベルシフト回路において、より高耐圧のトランジスタを用いれば、Ｈｉｇｈレベルが３．３Ｖ、Ｌｏｗレベルが０Ｖの入力信号に対して、Ｈｉｇｈレベルが６００Ｖ、Ｌｏｗレベルが０Ｖの出力信号を出力することもできる。しかし、上記のように出力信号のＨｉｇｈレベルの電位が高い場合、入力信号がＨｉｇｈレベルの時にトランジスタ本体で多量に電力を浪費するという問題が生じる。
【０００４】
上記トランジスタ本体における無駄な電力消費を抑えるため、以下に示す特許文献１に開示されるように、当該トランジスタへＨｉｇｈレベルの入力信号の入力後、当該トランジスタの寄生容量を利用して所定の微小期間だけＨｉｇｈレベルと成るトリガ信号を生成し、後段に設けるフリップフロップの出力をＨｉｇｈレベルに切り換えることにより信号レベルの変更を行う回路が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−１５３５３３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述する回路では、動作を安定させるため、フィリップフロップの出力がＨｉｇｈレベルに切り換るのに十分な時間だけＨｉｇｈレベルにあるトリガ信号を生成するように、実際に必要な量よりも大きな寄生容量のトランジスタを用いる。これは、フリップフロップの出力がＨｉｇｈレベルに切り換った後も無駄な電力が消費されることを意味する。また、上記トリガ信号を生成するトランジスタは、寄生容量の値を考えながら設計することが必要になる。
【０００７】
本発明は、上記トランジスタの寄生容量を考慮することなく、安定した動作と、低消費電力を実現するレベルシフト回路を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のレベルシフト回路は、ドレインに電源電圧が供給され、ゲートに入力される信号を同じ信号状態であるが、異なるレベルの信号に変換して出力するトランジスタスイッチを用いるレベルシフト回路において、第１の電位レベル（例えば、Ｈｉｇｈレベル）の信号の入力に応じて上記トランジスタスイッチがオンした場合に、当該トランジスタスイッチが出力する電位レベルの信号を記憶し、記憶した信号を継続的に出力し、上記トランジスタスイッチをオフする第２の電位レベル（例えば、Ｌｏｗレベル）の信号の入力に応じて上記信号の記憶を解除する信号記憶部と、上記信号記憶部による上記記憶した信号の出力に応じて上記トランジスタスイッチへのドレインへの電源電圧の供給を停止し、上記第２の電位レベルの信号の入力に応じて給電を再開する遮断スイッチとを備えることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しつつ、実施の形態に係るレベルシフト回路の構成及び動作について説明する。
図１は、レベルシフト回路１００の構成を示す図である。入力端子１には、Ｈｉｇｈレベル（第１の電位レベル）が３．３Ｖ、Ｌｏｗレベル（第２の電位レベル）が０Ｖの駆動要求信号ＳＩＮが入力される。上記入力端子１は、しきい値電圧が２．５Ｖの高耐圧のＮチャネル型ＭＯＳトランジスタ２（以下、ＨＮＭＯＳトランジスタ２という。）のゲート電極に接続される。上記入力端子１は、インバータ３を介してフリップフロップ４のリセット端子Ｒにも接続される。ＨＮＭＯＳトランジスタ２のドレイン電極には、６００Ｖの電源電圧Ｖｃｃが、給電遮断スイッチとして機能するＰチャンネル型ＭＯＳトランジスタスイッチ５を介して印加されている。ＨＮＭＯＳトランジスタ２のソース電極は、フリップフロップ４のセット端子Ｓに接続されると共に、抵抗６を介して接地されている。フリップフロップ４の出力端子Ｑは、レベルシフト回路１００の出力端子７に接続されると共に、上記ＰＭＯＳトランジスタスイッチ５のゲート電極に接続されている。出力端子７は、直流モータ等の負荷２００に接続されている。
【００１０】
図２は、レベルシフト回路１００に入力される駆動要求信号ＳＩＮに対する、ＨＮＭＯＳトランジスタ２のオン／オフ、Ａ点の電位、Ｂ点の電位（駆動信号ＳＯＵＴ）、遮断スイッチ５のオン／オフ、並びに、リセット信号ＲＳＴの状態を示すタイムチャートである。
【００１１】
以下、図１及び図２を参照しつつ、駆動要求信号ＳＩＮがＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベル（＝３．３Ｖ）に切り換り、所定時間Ｔだけ経過した後に再びＬｏｗレベルに切り換るまでの間におけるレベルシフト回路１００の動作について説明する。まず、駆動要求信号ＳＩＮのＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへの切り換りに応じて、ＨＮＭＯＳトランジスタ２がオンに切り換り、Ｈｉｇｈレベル（＝６００Ｖ）のレベルシフト信号を出力する。また、フリップフロップ４は、リセット端子ＲにＬｏｗレベルのリセット信号ＲＳＴが入力されることで、セット端子ＳへのＨｉｇｈレベルの信号入力を記憶できる状態に成る。
【００１２】
ＨＮＭＯＳトランジスタ２がオンに切り換わることにより、Ａ点の電位は、第１の電位レベルであるＨｉｇｈレベル（＝６００Ｖ）に切り換る。Ａ点の電位がＨｉｇｈレベルに切り換わることにより、フリップフロップ４のセット端子ＳにＨｉｇｈレベルの信号が入力される。フリップフロップ４は、当該Ｈｉｇｈレベルの信号入力を記憶すると共に、出力端子ＱよりＨｉｇｈレベルの信号を出力する。これにより、Ｂ点の電位がＨｉｇｈレベルに成り、出力端子７よりＨｉｇｈレベルの駆動信号ＳＯＵＴが出力される。
【００１３】
また、フリップフロップ４の出力端子ＱからＨｉｇｈレベルの信号が出力されると、給電遮断スイッチであるＰチャンネル型ＭＯＳトランジスタ５が作動してＨＭＯＳトランジスタ２への電力供給が停止する。これにより、Ａ点の電位は０Ｖになる。なお、Ｂ点の電位はＨｉｇｈレベルのままである。このように、レベルシフト回路１００では、フリップフロップ４の出力端子ＱからＨｉｇｈレベルの信号が出力されてからＨＮＭＯＳトランジスタ２への給電を停止するため、フリップフロップ４が正確に動作する前にＨＮＭＯＳトランジスタ２への給電が停止されたり、逆に、フリップフロップ４の出力端子ＱからＨｉｇｈレベルの信号が出力され出しているにもかかわらず、無駄にＨＮＭＯＳトランジスタに電力が供給がされるといった事態を完全に解消して、確実なレベルシフト動作を確保しつつ、必要最小限の期間ｔだけＨＮＭＯＳトランジスタ２に電力を供給することができる。
【００１４】
負荷２００を駆動するのに必要な一定の期間Ｔが経過して駆動要求信号ＳＩＮがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに復帰すると、ＨＮＭＯＳトランジスタ２がオフに切り換る。また上記駆動要求信号ＳＩＮのＬｏｗレベルへの復帰により、リセット信号ＲＳＴがＨｉｇｈレベルに切り換り、フリップフロップ４の出力のリセットが行われる。これにより、Ｂ点の電位がＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに切り換る。Ｂ点の電位変化に伴い遮断スイッチ５がオフに切り換り、ＨＮＭＯＳトランジスタ２への給電が再開される。この時、既にＨＮＭＯＳトランジスタ２はオフになっているため、無駄な電力は消費されない。なお、Ａ点の電位は、遮断スイッチ５により給電が停止されてからずっとＬｏｗレベル（＝０Ｖ）である。
【００１５】
以上に説明したように、レベルシフト回路１００では、入力される駆動要求信号ＳＩＮがＨｉｇｈレベルに切り換った後、内蔵するフリップフロップ４の出力が確実にＨｉｇｈレベルに切り換ってから、ＨＮＭＯＳトランジスタ２への給電を停止する。これにより、入力される駆動要求信号ＳＩＮがＨｉｇｈレベルに切り換った後、一定の時間経過後にＨＮＭＯＳトランジスタ２への給電を停止させる場合に比べて、必要最小限の時間、即ち必要最小限の電力消費で、かつ、確実なレベルシフト動作を得ることができる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明のレベルシフト回路は、レベルシフト用のトランジスタのゲートに当該トランジスタをオンに切り換える第１の電位レベルの信号が入力された時、上記トランジスタから同じ電位状態であるが異なるレベルの駆動信号の出力を開始すると同時に当該トランジスタへの給電を停止する。これにより、第１の電位レベルの信号が入力されている期間中における上記トランジスタでの消費電力を大幅に低減すると共に、上記第２の電位レベルの駆動信号の出力が開始されてから給電を停止する構成を採用することで、確実なレベルシフト動作と最適な低消費電力化を実現し、更には、使用するレベルシフト用のトランジスタの寄生容量等を考慮する必要を無くし、回路設計の容易化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係るレベルシフト回路の構成を示す図である。
【図２】駆動要求信号とレベルシフト回路内の信号の状態を示す図である。
【符号の説明】１  信号入力端子、２  ＨＭＯＳトランジスタ、３  インバータ、４  ＲＳフリップフロップ、５  ＰＭＯＳトランジスタスイッチ、６  抵抗、１００  レベルシフト回路、２００  負荷。
【図１】
2004215008.tif 000003
【図２】
2004215008.tif 000004