CN1859002A - 高电压源的切换电路 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种高电压源的切换电路，其包含有一接面场效电晶体、一阻抗装置、一第一电晶体与一第二电晶体，接面场效电晶体耦接一高电压源，第一电晶体串联于接面场效电晶体，以依据高电压源输出一电压，第二电晶体耦接第一电晶体并依据一控制讯号控制第一电晶体与接面场效电晶体，阻抗装置耦接接面场效电晶体与第一电晶体，当第二电晶体截止时，阻抗装置提供一偏压，以使接面场效电晶体与第一电晶体导通，当第二电晶体导通时，第一电晶体截止，且接面场效电晶体为负偏压状态。

Description

高电压源的切换电路

技术领域：

本发明是有关于一种切换电路，特别是指一种高电压源的切换电路，以控制高电压源的导通与截止。

背景技术：

请参阅图1，其为习用高电压源的切换电路的电路图。如图所示，习用切换电路是用于控制一高电压源V_IN的导通与截止，并提供一电压V_D作为一负载10的一供应电压。高电压源V_IN经由一电晶体11而供应电压V_D。电晶体11，其一汲极与一源极分别耦接高电压源V_IN与负载10。一电阻15，其耦接于电晶体11的汲极与电晶体11的一闸极之间，电阻15用于提供一偏压以导通电晶体11。一电晶体12，其一汲极与一源极分别耦接电晶体11的闸极以及一接地端，此外电晶体12的一闸极是耦接一反相器14的一输出端，反相器14的一输入端则接收一控制讯号S_N，让控制讯号S_N可透过反相器14控制电晶体12。电晶体12在控制讯号S_N于禁能状态时导通，进而使电晶体11截止。然而，当电晶体12导通时，电阻15将会消耗一功率P_R，其可表示为如下：

$P_R=\frac{{V_{\mathrm{IN}}}^2}{R_{15}}---\left(1\right)$

其中，R₁₅为电阻15的电阻值。

当一很高的线电压(High Line Voltage)耦接至高电压源V_IN时，高电压源V_IN的电压会高达直流电压350伏特，由方程式(1)可得知，电阻15将产生一显著的功率损耗。依据上述方程式(1)可得知，若电阻15的电阻值越高即可降低功率损耗，所以采用高电阻值的电阻15，例如几百万欧姆，可有效降低功率损耗。然而，高电阻值的电阻15不适合整合于积体电路中。

因此，本发明即针对上述问题而提供一种高效率的切换电路，其可降低功率损耗，而有效控制高电压源，并可整合于积体电路，以有效解决上述问题。

发明内容：

本发明的主要目的，在于提供一种高电压源的切换电路，其是利用接面场效电晶体与阻抗装置，达成有效控制高电压源与降低功率损耗的目的。

本发明高电压源的切换电路，其包含有一接面场效电晶体、一阻抗装置、一第一电晶体与一第二电晶体，接面场效电晶体耦接一高电压源，第一电晶体串联于接面场效电晶体，而依据高电压源输出一电压，第二电晶体依据一控制讯号控制第一电晶体与接面场效电晶体。阻抗装置耦接接面场效电晶体与第一电晶体，并在第二电晶体截止时，提供一偏压至接面场效电晶体与第一电晶体，以使接面场效电晶体与第一电晶体导通。一旦第二电晶体导通时，第一电晶体将截止，接面场效电晶体为负偏压状态。

附图说明：

图1为习用高电压源的切换电路的电路图；

图2为本发明高电压源的切换电路的一较佳实施例的电路图；

图3为本发明接面场效电晶体的电压对电流的曲线图；

图4为本发明切换电路导通时电流流向的电路示意图；

图5为本发明切换电路截止时电流流向的电路示意图。

图号说明：

10    负载         11    电晶体

12    电晶体       14    反相器

15    电阻         20    接面场效电晶体

25    第一电晶体   30    阻抗装置

40    反相器       50    第二电晶体

60    电阻         I_J   电流

V_D   电压         V_IN  高电压源

V_J   电压         S_N   控制讯号

具体实施方式：

为使审查员对本发明的结构特征及所达成的功效更有进一步的了解与认识，谨佐以较佳的实施例图及配合详细的说明，说明如后：

请参阅图2，其为本发明高电压源的切换电路的一较佳实施例的电路图。如图所示，本发明的切换电路包含有一接面场效电晶体(Junction Field Effect Transistor，JFET)20、一阻抗装置30、一第一电晶体25与一第二电晶体50。接面场效电晶体20具有一第一端、一第二端与一第三端，接面场效电晶体20的第一端耦接于一高电压源V_IN。第一电晶体25，其串联于接面场效电晶体20，而依据高电压源V_IN输出一电压V_D，第一电晶体25的一汲极连接于接面场效电晶体20的第二端，第一电晶体25的一源极耦接于切换电路的输出端，而切换电路的输出端耦接有一负载10，电压V_D即可作为负载10的供应电压。

本发明为了导通接面场效电晶体20与第一电晶体25，是将阻抗装置30耦接于接面场效电晶体20的第二端与第三端之间。另外，阻抗装置30更耦接于第一电晶体25的汲极与一闸极之间。所以阻抗装置30会提供一偏压，以控制接面场效电晶体20与第一电晶体25。其中，阻抗装置30可为一电阻或一电晶体。

复参考图2，一控制讯号S_N传输至切换电路的一输入端，以导通第二电晶体50，进而截止高电压源V_IN。第二电晶体50，其一闸极耦接至一反相器40，以接收控制讯号S_N，其中反相器40的一输入端接收控制讯号S_N，而反相器40的一输出端则耦接于第二电晶体50的闸极。第二电晶体50的一源极耦接于接地端。第二电晶体50的一汲极耦接于第一电晶体25的闸极与接面场效电晶体20的第三端。

所以，当第二电晶体50依据控制讯号S_N的致能状态而截止时，阻抗装置30会提供偏压至第一电晶体25与接面场效电晶体20，该偏压可以导通第一电晶体25与接面场效电晶体20。一旦，第二电晶体50依据控制讯号S_N的禁能状态而导通时，第一电晶体25将会截止，以截止高电压源V_IN，进而停止输出电压V_D至负载10。同时，阻抗装置30将提供一负偏压至接面场效电晶体20。也就是第二电晶体50导通时，经由阻抗装置30将可提供负偏压至接面场效电晶体20，如此即可控制接面场效电晶体20截止。其中，接面场效电晶体20具有一负临界电压-V_TH，如图3所示。

请参阅图3，其为本发明的接面场效电晶体的电压对电流的曲线图。图示中的电流I_J为通过接面场效电晶体20的第一端与第二端的电流。电压V_J为接面场效电晶体20的第三端与第二端之间的电压。于本发明中，接面场效电晶体20为一电压控制阻抗装置。如图3所示，电压V_J降低时，电流I_J亦会随着降低，而当电压V_J低于接面场效电晶体20的负临界电压-V_TH时，接面场效电晶体20将会截止。

请参阅图4与图5，其分别显示切换电路导通与截止时，电流I_J的流动方向的电路示意图。图示中的电阻60是图2中的阻抗装置30。于图4中，控制讯号S_N为致能状态，第二电晶体50则依据控制讯号S_N的致能状态而截止，故没有电流通过电阻60，所以电阻60提供一零偏压至接面场效电晶体20的电压V_J。此外电阻60更提供一相同偏压于第一电晶体25的闸极与汲极之间，因此，接面场效电晶体20与第一电晶体25两者皆会导通。

于图5中，控制讯号S_N为禁能状态，第二电晶体50则依据控制讯号S_N的禁能状态而导通，第一电晶体25因其闸极为低电压准位而截止。同一时间，电流I_J是流过第二电晶体50与电阻60。此时电阻60提供负偏压至接面场效电晶体20的电压V_J。在此瞬间，电流I_J的增加会进一步提供负偏压至接面场效电晶体20的电压V_J，使得负偏压更大。当负偏压达到负临界电压-V_TH时，接面场效电晶体20将截止，以避免电流I_J增加。

本发明的切换电路是以负回授方式操作，虽然第一电晶体25截止时，仍然有一电流通过接面场效电晶体20，但是因为此电流的电流值很小，所以其功率消耗可以忽略不计。由于接面场效电晶体20与阻抗装置30是可整合至积体电路中，所以本发明的图2所示的切换电路是可整合于积体电路而达到本发明的目的。

以上所述，仅为本发明一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，故凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (12)

1、一种高电压源的切换电路，其特征在于，其包含有：

一接面场效电晶体，其具有一第一端、一第二端与一第三端，该第一端耦接一高电压源；

一第一电晶体，其具有一汲极、一源极与一闸极，该第一电晶体的该汲极与该源极分别连接该接面场效电晶体的该第二端与该切换电路的一输出端；

一第二电晶体，其具有一汲极、一源极与一闸极，该第二电晶体的该汲极耦接该第一电晶体的该闸极与该接面场效电晶体的该第三端，该第二电晶体的该源极耦接至一接地端，该第二电晶体的该闸极接收一控制讯号，该控制讯号用于导通该第二电晶体，以截止该第一电晶体；

一阻抗装置，其耦接于该接面场效电晶体的该第三端与该第二端之间；

其中，当该第二电晶体截止时，该阻抗装置提供一偏压，以导通该第一电晶体与该接面场效电晶体。

2、如权利要求1所述的切换电路，其特征在于，该第二电晶体导通时，该阻抗装置会提供一负偏压至该接面场效电晶体。

3、如权利要求1所述的切换电路，其特征在于，该接面场效电晶体具有一负临界电压。

4、如权利要求1所述的切换电路，其特征在于，该接面场效电晶体为一电压控制阻抗装置。

5、如权利要求1所述的切换电路，其特征在于，该第一电晶体截止时，仍然有一电流通过该接面场效电晶体。

6、如权利要求1所述的切换电路，其特征在于，该阻抗装置可为一电阻或一电晶体。

7、一种高电压源的切换电路，其特征在于，其包含有：

一接面场效电晶体，其耦接一高电压源；

一第一电晶体，其串联于该接面场效电晶体，以依据该高电压源而输出一电压；

一阻抗装置，其耦接该接面场效电晶体与该第一电晶体，用以提供一偏压，以导通该接面场效电晶体与该第一电晶体；

一第二电晶体，其耦接该第一电晶体，用以截止该第一电晶体；

其中，该第二电晶体是受控于一控制讯号。

8、如权利要求7所述的切换电路，其特征在于，该第二电晶体导通时，该第二电晶体经由该阻抗装置提供一负偏压至该接面场效电晶体。

9、如权利要求7所述的切换电路，其特征在于，该接面场效电晶体具有一负临界电压。

10、如权利要求7所述的切换电路，其特征在于，该接面场效电晶体为一电压控制阻抗装置。

11、如权利要求7所述的切换电路，其特征在于，该第一电晶体截止时，将仍然有一电流通过该接面场效电晶体。

12、如权利要求7所述的切换电路，其特征在于，该阻抗装置可为一电阻或一电晶体。

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