低压到高压的levelshift设计求助

stormsong

最近在做如图所示的5V-24V的level shift，在设计过程中遇到一些需要tradeoff的点想咨询一下。
首先VBH偏置给的19V，VBL偏置给的5V。M9-M12用的都是高压DEMOS，剩下用的5Vmos管。
基础的设计保证M13、M14这两个NMOS的W/L大于M7、M8这两个PMOS。想要实现输入信号为100Mhz下，对N5和N6节点的电容不断充放电。这里遇到第一个问题，想要非常快的充电到24V，那么就要求上方交叉耦合的PMOS电流能力更强；但这样在电容泄放时，PMOS向下注入的没用的电流就会非常大（不必要的功耗）。理想情况下，对N5节点充电时，M12是完全没有电流的，只有M10向下充电；对N6节点放电时，M9应该是没有电流的，只有M11向下抽取电流。怎么样才能最接近这种理想情况呢？
第二个问题是，M9-M12这四个高压MOS的Body应该接到哪里？一开始都接到自身的source，结果发现N1-N4在变化的时候会超电压，比如VBL为5V，N4或N3在从低到高跳变时会到10V。
第三个问题是，在输入为CLK信号时，各个节点在从高变低时，会有维持一段较低电压再完全降到0V，这是为什么呀？

小白鞋

第一个问题： N5 N6节点电压是0V 和24V， 那么节点的电容充放电是必须的，电流大小不影响功耗，只影响充放电时间，即转换速度。减小功耗只能减小节点寄生电容。
第二个问题：不需要低压NMOS，直接驱动高压N DEMOS，这样就没有body问题。
第三个问题：没看懂。

nanke

提供一个思路，如果低压转高压不好做，可以low->mid->high，论坛上讲levelshift的资料有提到过

zhuxiaowen

第二个问题，我当时采用二极管钳位，来防止过压风险。

stormsong

谢谢各位解答，现在遇到一个新问题，在上电完工作工作过程中发现N1、N2输出不对称，发现是初始上电后N1节点处于电源电压，但N2节点电压比VBH还要低，所以在后续每次翻转过程中，N2的电压变化范围都要比N1大很多导致两侧不对称，这有什么解决办法吗

小白鞋

   

stormsong 发表于 2025-6-26 10:24
谢谢各位解答，现在遇到一个新问题，在上电完工作工作过程中发现N1、N2输出不对称，发现是初始上电后N1节点 ...

N1  N2各并联一个电阻到24V高电平。

IC_Ry.Chow

hello请问第三个问题解决了吗，有什么好的办法吗，我在N1节点上输出低压很低，这样上面的5V PMOS容易break down，我这里输出电位是需要变化的，所以不太好做限压保护

stormsong

   

IC_Ry.Chow 发表于 2025-7-9 09:58
hello请问第三个问题解决了吗，有什么好的办法吗，我在N1节点上输出低压很低，这样上面的5V PMOS容易break  ...

我是接的齐纳管保护的，你可以试试加个电容可能是变化瞬间反踢造成N1电压下降，这样的话可以在N1和电源之间加个电容