TWI647909B

TWI647909B - 開關裝置

Info

Publication number: TWI647909B
Application number: TW107101971A
Authority: TW
Inventors: 趙傳珍
Original assignee: 立積電子股份有限公司
Priority date: 2018-01-19
Filing date: 2018-01-19
Publication date: 2019-01-11
Also published as: CN110061725A; US11050245B2; CN110061725B; TW201933772A; US20190229532A1

Abstract

一種開關裝置，包括信號控制開關、開關電路、隔絕電容以及突波電流宣洩電路。信號控制開關以及開關電路分別依據第一控制信號、第二控制信號以被導通或斷開。隔絕電容串接在開關電路與參考電位端間。突波電流宣洩電路包括基納二極體電路或至少一個二極體電路，至少一個二極體電路具有一個或多個彼此串聯的二極體；其中一個或多個彼此串聯的二極體是依一第一極性方向耦接在突波電流宣洩電路的兩端間。

Description

開關裝置

本發明是有關於一種開關裝置，且特別是有關於一種可宣洩突波電流的開關裝置。

在習知的技術領域中，針對開關裝置中所發生的突波電流（例如靜電放電(Electrostatic Discharge, ESD)和過度電性應力(Electrical Overstress, EOS)）防護，常在信號收發端上以直接連接信號收發端的方式設置突波電流宣洩電路。這個設置在信號收發端上的突波電流宣洩電路，會提供信號收發端上額外的寄生效應，導致在正常工作模式下，信號收發端上所收發的信號品質下降，因此，也造成這類開關裝置設計難度的增加。另外，若當開關裝置所要傳輸的信號的電壓擺幅甚大時，則需要利用高觸發電壓的元件來設計突波電流宣洩電路，避免突波電流宣洩電路影響正常的電壓操作範圍。如此一來，突波電流宣洩電路可能需要佔去較大的電路面積或需要特殊元件的製程，造成生產成本和設計難度的增加。

本發明提供多種開關裝置，在突波現象發生時，可有效進行突波電流的宣洩動作。

本發明的開關裝置包括第一信號控制開關、第一開關電路、第一隔絕電容以及第一突波電流宣洩電路。第一信號控制開關耦接在第一信號收發端與第二信號收發端間，用以依據第一控制信號以被導通或斷開。第一開關電路耦接在第一信號收發端與第一參考電位端間，用以依據第二控制信號以被導通或斷開。第一隔絕電容串接在第一開關電路與第一參考電位端間。第一突波電流宣洩電路具有第一端耦接在第一開關電路與第一隔絕電容間，及第二端耦接第一參考電位端，並包括第一基納二極體電路或至少一個第一二極體電路。至少一個第一二極體電路具有一個或多個彼此串聯的第一二極體；其中一個或多個彼此串聯的第一二極體是依第一極性方向耦接在第一突波電流宣洩電路的第一端與第一突波電流宣洩電路的第二端間。

本發明的開關裝置包括第一信號控制開關、第一開關電路、第一隔絕電容、第一突波電流宣洩電路、第二信號控制開關、第二開關電路以及第二隔絕電容。第一信號控制開關耦接在第一信號收發端與第二信號收發端間，用以依據第一控制信號以被導通或斷開。第一開關電路耦接在第一信號收發端與第一參考電位端間，用以依據第二控制信號以被導通或斷開。第一隔絕電容串接在第一開關電路與第一參考電位端間。第一突波電流宣洩電路具有第一端耦接在第一開關電路與第一隔絕電容間，及第二端耦接第一參考電位端，並包括第一基納二極體電路或至少一個第一二極體電路，至少一個第一二極體電路具有一個或多個彼此串聯的第一二極體，其中一個或多個彼此串聯的第一二極體是依第一極性方向耦接在第一突波電流宣洩電路的第一端與第一突波電流宣洩電路的第二端間。第二信號控制開關耦接在第二信號收發端與第三信號收發端間，用以依據第三控制信號以被導通或斷開。第二開關電路耦接在第三信號收發端與第二參考電位端間，用以依據第四控制信號以被導通或斷開。第二隔絕電容串接在第二開關電路與第二參考電位端間。

本發明的另一開關裝置包括信號控制開關、開關電路以及突波電流宣洩電路。信號控制開關耦接在第一信號收發端與第二信號收發端間，用以依據第一控制信號以被導通或斷開。開關電路耦接在第一信號收發端與參考電位端間，用以依據第二控制信號以被導通或斷開。突波電流宣洩電路串接在開關電路與參考電位端間，包括基納二極體電路或至少一個二極體電路。至少一個二極體電路具有一個或多個彼此串聯的二極體；其中一個或多個彼此串聯的二極體是依第一極性方向串接在開關電路與參考電位端間。

基於上述，本發明提供由基納二極體電路或至少一個二極體電路所形成的突波電流宣洩電路，並使突波電流宣洩電路耦接在開關裝置的分流路徑的底端（臨近參考電位端）。如此一來，突波電流宣洩電路中僅需要低觸發電壓的元件，可有效節省所需要的電路面積或額外特殊元件的需求。並且，在不影響信號收發品質的前提下，突波電流宣洩電路可針對開關裝置上產生的突波電流進行宣洩動作，防止電路元件因突波電流而遭到損害。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

請參照圖1，圖1繪示本發明一實施例的開關裝置的示意圖。開關裝置100可用以收發高頻信號，例如是射頻信號。開關裝置100包括信號控制開關SW1、開關電路110、隔絕電容SC1以及突波電流宣洩電路120。信號控制開關SW1包括電晶體T1，並耦接在信號收發端RX1與RFC間。信號控制開關SW1接收控制信號VC1，受控於控制信號VC1以被導通或斷開。當信號控制開關SW1被導通時，可在信號收發端RX1與RFC間提供信號傳輸路徑，以使信號在信號收發端RX1與RFC間進行發送或接收的動作。相對的，當信號控制開關SW1被斷開時，信號收發端RX1與RFC間的信號傳輸路徑可被切斷。

開關電路110包括電晶體T2，並耦接在信號收發端RX1與參考電位端GND間，而隔絕電容SC1則串接在開關電路110與參考電位端GND間。更進一步來說，開關電路110具有第一端耦接在信號收發端RX1與信號控制開關SW1間，及第二端耦接隔絕電容SC1。開關電路110以及隔絕電容SC1用以形成一分流（shunt）路徑。開關電路110接收控制信號VC2，受控於控制信號VC2以被導通或斷開。在本實施例中，參考電位端GND可以是接地端，或也可以是任意電壓準位的參考電位端，沒有特別的限制。在本發明其他實施方式中，開關電路110與隔絕電容SC1間可以包含與其串聯的其他開關元件。

請注意，在當信號控制開關SW1依據控制信號VC1以被導通時，開關電路110依據控制信號VC2以被斷開，使外部信號從信號收發端RFC傳送至信號收發端RX1，並避免外部信號到參考電位端GND的能量損失。相對的，當信號控制開關SW1依據控制信號VC1以被斷開時，開關電路110依據控制信號VC2以被導通，並用以分流經由信號控制開關SW1的斷開電容（Coff）向信號收發端RX1洩漏的外部信號，使外部信號不致送出至信號收發端RX1。在此所提及的斷開電容，為信號控制開關SW1被斷開時所具有的寄生電容。

突波電流宣洩電路120具有第一端E1耦接在開關電路110與隔絕電容SC1間，及第二端E2耦接參考電位端GND，更進一步來說，突波電流宣洩電路120與隔絕電容SC1並聯耦接。在當開關裝置100中發生突波電流時，突波電流宣洩電路120可對信號收發端RFC和RX1中的任一者進行突波電流的宣洩動作。在此請特別注意，突波電流宣洩電路120包括至少一個基納二極體電路，或包括至少一個二極體電路。在本實施例中，基納二極體電路具有一個或多個彼此串聯的基納二極體。二極體電路具有一個或多個彼此串聯的二極體，且一個或多個彼此串聯的二極體是依第一極性方向耦接在突波電流宣洩電路120的第一端E1與突波電流宣洩電路120的第二端E2間。

關於突波電流宣洩電路120的動作細節，舉例來說明，以突波電流宣洩電路120中包括基納二極體電路為範例，當信號收發端RX1上發生靜電放電現象，進而造成開關裝置100上產生突波電流時，基納二極體電路中的基納二極體可對應崩潰或被導通，並藉以提供一從信號收發端RX1經過開關電路110和突波電流宣洩電路120之電流宣洩路徑以宣洩突波電流。一般應用於開關電路及/或信號控制開關的元件型態及/或元件尺寸，能使突波電流可直接通過。在本實施例中，當突波電流宣洩電路120包括二極體電路時，二極體電路中的二極體可對應上述的突波電流的極性而被導通，並提供一電流宣洩路徑以宣洩突波電流。

值得注意的，在本實施例中，由於突波電流宣洩電路120所包括的基納二極體電路或二極體電路之導通電壓被設計為高於正常操作電壓，在開關裝置100正常操作的條件下（未有突波電流被產生），突波電流宣洩電路120所包括的基納二極體電路或二極體電路都不會被導通。而基於突波電流宣洩電路120並不直接耦接信號收發端RX1，也就是說，突波電流宣洩電路120並非直接連接在對應於大電壓擺幅的信號收發端RX1上，因此，相較於習知技術將突波電流宣洩電路直接連接在信號收發端上，可以降低突波電流宣洩電路120所需的觸發電壓（導通電壓），使突波電流宣洩電路120可以利用低觸發電壓的元件來建構，進而有效降低突波電流宣洩電路120所需的電路面積和設計的困難度。在另一方面，基於突波電流宣洩電路120並不直接耦接信號收發端RX1，突波電流宣洩電路120並不會直接提供額外的寄生效應在信號收發端RX1上。因此，信號收發端RX1上的信號傳輸品質可大幅降低受到影響的程度。

以下請參照圖2A至圖2E，圖2A至圖2E分別繪示本發明實施例的突波電流宣洩電路的不同實施方式的示意圖。在圖2A中，突波電流宣洩電路可以為基納二極體電路，基納二極體電路包括單一個基納二極體ZD1。基納二極體ZD1的陽極耦接至突波電流宣洩電路120的第一端E1，基納二極體ZD1的陰極則耦接至突波電流宣洩電路120的第二端E2。當正電壓的突波電壓（例如靜電放電電壓）被發送至突波電流宣洩電路120的第一端E1上時，基納二極體ZD1可對應被導通，並提供電流宣洩路徑以針對突波電壓所產生的突波電流進行宣洩動作。相對的，當負電壓的突波電壓被發送至突波電流宣洩電路120的第一端E1上時，基納二極體ZD1可對應崩潰，並提供電流宣洩路徑以針對突波電壓所產生的突波電流進行宣洩動作。

在圖2B中，基納二極體電路中的基納二極體ZD1的連接方式與圖2A不相同。其中，基納二極體ZD1的陰極耦接至突波電流宣洩電路120的第一端E1，基納二極體ZD1的陽極則耦接至突波電流宣洩電路120的第二端E2。當正電壓的突波電壓（例如靜電放電電壓）被發送至突波電流宣洩電路120的第一端E1上時，基納二極體ZD1可對應崩潰，並提供電流宣洩路徑以針對突波電壓所產生的突波電流進行宣洩動作。相對的，當負電壓的突波電壓被發送至突波電流宣洩電路120的第一端E1上時，基納二極體ZD1可對應被導通，並提供電流宣洩路徑以針對突波電壓所產生的突波電流進行宣洩動作。

關於基納二極體電路的導通電壓以及崩潰電壓的選擇，可以依開關裝置在正常操作時，突波電流宣洩電路120的第一端E1以及突波電流宣洩電路120的第二端E2間所可能發生的最大電壓差來決定。其中，在開關裝置正常操作的條件下，基納二極體電路可選擇不致被導通或產生崩潰。此外，基納二極體電路的導通電壓可小於隔絕電容SC1的擊穿電壓（breakdown voltage），以保護隔絕電容SC1不致損壞。

在本發明其他實施方式中，當基納二極體電路包括多個彼此串聯的基納二極體時，各基納二極體可依第一極性方向彼此串聯、或依第二極性方向彼此串聯、或各別依第一極性方向及第二極性方向之任意組合彼此串聯，其中，第一極性方向與第二極性方向相反。

在圖2C中，突波電流宣洩電路可以為二極體電路201以及202。二極體電路201包括單一個二極體D1，二極體電路202則包括單一個二極體D2。二極體D1依據第一極性方向耦接在突波電流宣洩電路120的第一端E1以及突波電流宣洩電路120的第二端E2間，二極體D2則依據第二極性方向以耦接在突波電流宣洩電路120的第一端E1以及突波電流宣洩電路120的第二端E2間，其中，第一極性方向與第二極性方向相反。具體來說明，本實施例中的二極體電路201所包括的二極體D1，其陽極可耦接至突波電流宣洩電路120的第一端E1，而陰極可耦接至突波電流宣洩電路120的第二端E2。而本實施例中的二極體電路202所包括的二極體D2，其陰極可耦接至突波電流宣洩電路120的第一端E1，而陽極可耦接至突波電流宣洩電路120的第二端E2。在當突波電流現象發生時，二極體D1以及D2的其中之一可以依據突波電流宣洩電路120的第一端E1以及突波電流宣洩電路120的第二端E2間的電壓差來被導通，並提供一電流宣洩路徑以宣洩突波電流。

在本發明其他實施方式中，二極體電路201、202亦可如圖2D或2E所繪示的實施方式，分別包括一個或多個彼此串聯的二極體D1、D2，且二極體D1的數量可以少於、多於或等於二極體D2的數量，換言之，二極體電路201、202所分別包括的二極體的數量可為相同或不相同。

附帶一提的，關於二極體電路201、202的導通電壓的設計，可以依據開關裝置在正常操作時，突波電流宣洩電路120的第一端E1以及突波電流宣洩電路120的第二端E2間所可能發生的最大電壓差來決定，且二極體電路的導通電壓可小於隔絕電容SC1的擊穿電壓，以保護隔絕電容SC1不致損壞。其中，在開關裝置正常操作的條件下，二極體電路201、202皆不可被導通。此外，二極體電路201、202的導通電壓未必需要相同，亦即，二極體電路201、202的導通電壓的總和可為相同或不相同，設計者可以依據開關裝置實際的正常運作需求和所保護的隔絕電容SC1的擊穿電壓，來決定二極體電路201、202所包括的二極體的數量以設計導通電壓。在本發明其他實施方式中，可依據突波電壓的極性，選擇性設置二極體電路201、202中的其中一者，或將兩者同時設置於突波電流宣洩電路中。

以下請參照圖3A以及圖3B，圖3A以及圖3B分別繪示本發明另一實施例的開關裝置的示意圖。在圖3A以及圖3B中，與開關裝置100不相同的，開關裝置300更包括耦合電容CC1以及突波電流宣洩電路330。在圖3A中，耦合電容CC1串接在信號收發端RX1與信號控制開關SW1間，而突波電流宣洩電路330具有第一端E3耦接信號收發端RX1，及第二端E4耦接在耦合電容CC1與信號控制開關SW1間，更進一步來說，突波電流宣洩電路330與耦合電容CC1並聯耦接。

在本實施例中，當開關裝置300應用於需要特定偏壓的射頻電路時，藉由設置耦合電容CC1，以用於耦合高頻信號和阻隔直流（DC blocking）信號，並透過在耦合電容CC1上並聯耦接突波電流宣洩電路330，可在當信號收發端RX1上發生突波電流時，提供電流宣洩路徑，以保護耦合電容CC1，相較於先前技術，本發明實施例能減少寄生效應。此外，基於突波電流宣洩電路330的兩端E3、E4間，在開關裝置300正常操作的狀態下不會有很大的電壓差，因此，突波電流宣洩電路330可應用低觸發電壓的元件來建構，有容易設計、小電路面積以及低寄生效應等優點，並達到電路元件的防護能力。

另一方面，在圖3B中，耦合電容CC1可串接在信號控制開關SW1與信號收發端RFC間，突波電流宣洩電路330的第一端E3可耦接在信號控制開關SW1與耦合電容CC1間，突波電流宣洩電路330的第二端E4則耦接信號收發端RFC，更進一步來說，突波電流宣洩電路330與耦合電容CC1並聯耦接，達到和圖3A實施方式相同的優點。在本發明實施例中，突波電流宣洩電路330可依據圖2A至圖2E的實施方式來設置。

以下請參照圖4A以及圖4B，圖4A以及圖4B分別繪示本發明另一實施例的開關裝置的示意圖。在圖4A中，與開關裝置100不相同的，開關裝置400更包括信號控制開關SW2、開關電路421以及隔絕電容SC2。信號控制開關SW2包括電晶體T3，耦接在信號收發端RFC與TX1間，信號控制開關SW2接收控制信號VC3，受控於控制信號VC3以被導通或被斷開。其中，當信號控制開關SW1被導通時，信號控制開關SW2會被斷開，相對的，當信號控制開關SW1被斷開時，信號控制開關SW2會被導通。在本發明其他實施方式中，信號控制開關SW1、SW2亦可同時被導通或同時被斷開。

開關電路421包括電晶體T4，並耦接在信號收發端TX1與參考電位端GND2間，而隔絕電容SC2串接在開關電路421與參考電位端GND2間。更進一步來說，開關電路421具有第一端耦接在信號控制開關SW2與信號收發端TX1間，及第二端耦接隔絕電容SC2。開關電路421以及隔絕電容SC2用以形成一分流路徑。開關電路421接收控制信號VC4，受控於控制信號VC4以被導通或斷開。其中，當信號控制開關SW2被導通時，開關電路421對應被斷開，相對的，當信號控制開關SW2被斷開時，開關電路421可以被導通。在本實施例中，參考電位端GND1、GND2間可相互短路。

關於開關裝置400的動作細節，在進行信號收發動作時，以信號在信號收發端TX1及RFC間傳送為範例，若欲將信號收發端TX1上的信號發送至信號收發端RFC，則信號控制開關SW2以及開關電路411分別依據控制信號VC3、VC2被導通，且開關電路421以及信號控制開關SW1則分別依據控制信號VC4、VC1被斷開。如此一來，信號可在信號收發端TX1及RFC間傳送。經由信號控制開關SW1的斷開電容向信號收發端RX1洩漏的信號，透過被導通的開關電路411和隔絕電容SC1被分流至參考電位端GND1，避免信號收發端TX1上的信號送出至信號收發端RX1。另外，被斷開的開關電路421以及信號控制開關SW1，可使信號收發端TX1、RFC間傳送的信號與外部其他信號進一步隔絕，確保傳送的信號品質；當欲將信號收發端RFC上的信號傳送至信號收發端RX1，則開關電路421以及信號控制開關SW1分別依據控制信號VC4、VC1被導通，且信號控制開關SW2以及開關電路411分別依據控制信號VC3、VC2被斷開，如此一來，信號可在信號收發端RFC及RX1間傳送。經由信號控制開關SW2的斷開電容向信號收發端TX1洩漏的信號，透過導通的開關電路421和隔絕電容SC2被分流至參考電位端GND2，避免信號收發端RFC上的信號送出至信號收發端TX1。另外，被斷開的開關電路411以及信號控制開關SW2，可使信號收發端RFC、RX1間傳送的信號與外部其他信號進一步隔絕，確保傳送的信號品質。

在另一方面，開關裝置400處於非正常動作時（例如發生突波電流時），突波電流宣洩電路412可提供發生於開關裝置400各信號收發端（例如信號收發端RX1、RFC、TX1）處的突波電流一電流宣洩路徑，有效保護開關裝置400中的各個電路元件，以及與其相連接的各個電路元件不致受突波電流的破壞，確保開關裝置400的安全。

與圖4A不相同的，在圖4B中，開關裝置400更包括耦合電容CC1、CC2，以及突波電流宣洩電路413、422、423。耦合電容CC1串接在信號收發端RX1與信號控制開關SW1間。耦合電容CC2串接在信號控制開關SW2與信號收發端TX1間。突波電流宣洩電路413具有第一端E3耦接信號收發端RX1，及第二端E4耦接在耦合電容CC1與信號控制開關SW1間。突波電流宣洩電路422具有第一端E5耦接在開關電路421與隔絕電容SC2間，及第二端E6耦接參考電位端GND2。突波電流宣洩電路423具有第一端E7耦接在信號控制開關SW2與耦合電容CC2間，及第二端E8耦接信號收發端TX1。更進一步來說，突波電流宣洩電路413與耦合電容CC1並聯耦接，突波電流宣洩電路422與隔絕電容SC2並聯耦接，而突波電流宣洩電路423與耦合電容CC2並聯耦接。相較於圖4A，本實施例除了使用突波電流宣洩電路412之外，透過在隔絕電容SC2上並聯耦接突波電流宣洩電路422，可提供發生於開關裝置400各信號收發端（例如信號收發端RX1、RFC、TX1）處的突波電流另一電流宣洩路徑，以增進突波電流的宣洩能力，並能使信號收發端RX1和TX1的射頻特性以及突波電流防護能力對稱。此外，當開關裝置400應用於需要特定偏壓的射頻電路時，藉由設置耦合電容CC1、CC2，以用於耦合高頻信號和阻隔直流信號，並透過在耦合電容CC1、CC2上並聯耦接突波電流宣洩電路413、423，可在當信號收發端RX1、TX1發生突波電流時，提供電流宣洩路徑，以保護耦合電容CC1、CC2。在本發明其他實施方式中，設計者可以依據開關裝置實際的運作需求，選擇性設置耦合電容CC1、CC2以及突波電流宣洩電路413、422、423。

在本發明其他實施例中，開關電路411與隔絕電容SC1所形成的分流路徑亦可直接連接在信號收發端RX1上與參考電位端GND1間，且突波電流宣洩電路412與隔絕電容SC1並聯耦接，在此情況下，突波電流宣洩電路412、413可提供發生於信號收發端RX1、RFC處的突波電流一電流宣洩路徑。相似的，開關電路421與隔絕電容SC2所形成的分流路徑亦可直接連接在信號收發端TX1上與參考電位端GND2間，且突波電流宣洩電路422與隔絕電容SC2並聯耦接，在此情況下，突波電流宣洩電路422、423可提供發生於信號收發端TX1、RFC處的突波電流另一電流宣洩路徑。

以下請參照圖5，圖5繪示本發明另一實施例的開關裝置的示意圖。在圖5中，與開關裝置100不相同的，開關裝置500更包括開關電路521、隔絕電容SC3，以及突波電流宣洩電路522。開關電路521包括電晶體T5，耦接在信號收發端RX1與參考電位端GND2間，而隔絕電容SC3串接在開關電路521與參考電位端GND2間。開關電路521以及隔絕電容SC3用以形成一分流路徑。突波電流宣洩電路522具有第一端E9耦接在開關電路521與隔絕電容SC3間，及第二端E10耦接參考電位端GND2。更進一步來說，開關電路521具有第一端耦接在信號收發端RX1與信號控制開關SW1間，並具有第二端耦接隔絕電容SC3，突波電流宣洩電路522則與隔絕電容SC3並聯耦接。開關電路521接收控制信號VC5，用以依據控制信號VC5以被導通或斷開。在本實施例中，開關電路511、521可同時被導通或同時被斷開，參考電位端GND1、GND2間可相互短路。

關於突波電流宣洩電路512、522的實施方式，當突波電流宣洩電路512、522其中之一為基納二極體電路時，其中之另一則可為基納二極體電路或二極體電路。或者，突波電流宣洩電路512與522可皆為二極體電路。舉例來說明，當突波電流宣洩電路512為基納二極體電路時，突波電流宣洩電路522可為二極體電路。相較於開關裝置100，本實施例除了使用突波電流宣洩電路512之外，更透過在隔絕電容SC3上並聯耦接突波電流宣洩電路522，以提供另一電流宣洩路徑，以供發生於開關裝置500中的任一信號收發端（例如信號收發端RX1、RFC）處的突波電流進行電流宣洩動作，以增進突波電流的宣洩能力。

另一方面，當突波電流宣洩電路512與522皆為二極體電路時，突波電流宣洩電路512中的二極體電路所包括的一個或多個彼此串聯的二極體是依第一極性方向耦接在突波電流宣洩電路512的兩端E1、E2間，而突波電流宣洩電路522中的二極體電路所包括的一個或多個彼此串聯的二極體則是依第二極性方向耦接在突波電流宣洩電路522的兩端E9、E10間。具體來說明，突波電流宣洩電路512中的二極體電路所包括的一個或多個彼此串聯的二極體，其陽極耦接至突波電流宣洩電路512的第一端E1，而陰極可耦接至突波電流宣洩電路512的第二端E2。而突波電流宣洩電路522中的二極體電路所包括的一個或多個彼此串聯的二極體，其陰極可耦接至突波電流宣洩電路522的第一端E9，而陽極可耦接至突波電流宣洩電路522的第二端E10。當正電壓的突波電壓發生在信號收發端RX1上時，突波電流宣洩電路512中的二極體電路所包括的一個或多個彼此串聯的二極體可對應被導通，並提供電流宣洩路徑以針對突波電壓所產生的突波電流進行宣洩動作。相對的，當負電壓的突波電壓發生在信號收發端RX1上時，突波電流宣洩電路522中的二極體電路所包括的一個或多個彼此串聯的二極體可對應被導通，並提供電流宣洩路徑以針對突波電壓所產生的突波電流進行宣洩動作。

以下請參照圖6，圖6繪示本發明另一實施例的開關裝置的示意圖。在圖6中，與圖4A的開關裝置400不相同的，開關裝置600更包括突波電流宣洩電路622。突波電流宣洩電路622具有第一端E5耦接在開關電路621與隔絕電容SC2間，及第二端E6耦接參考電位端GND2。

關於突波電流宣洩電路612、622的實施方式，當突波電流宣洩電路612、622其中之一為基納二極體電路時，其中之另一則可為基納二極體電路或二極體電路。或者，突波電流宣洩電路612與622可皆為二極體電路。舉例來說明，當突波電流宣洩電路612為基納二極體電路時，突波電流宣洩電路622為二極體電路。相較於圖4A的開關裝置400，本實施例除了使用突波電流宣洩電路612之外，更透過在隔絕電容SC2上並聯耦接突波電流宣洩電路622，以提供另一電流宣洩路徑，以供發生於開關裝置600的任一信號收發端（例如信號收發端RX1、RFC、TX1）處的突波電流進行電流宣洩動作，以增進突波電流的宣洩能力。

另一方面，當突波電流宣洩電路612與622皆為二極體電路時，突波電流宣洩電路612中的二極體電路所包括的一個或多個彼此串聯的二極體是依第一極性方向耦接在突波電流宣洩電路612的兩端E1、E2間，而突波電流宣洩電路622中的二極體電路所包括的一個或多個彼此串聯的二極體則是依第二極性方向耦接在突波電流宣洩電路622的兩端E5、E6間。具體來說明，突波電流宣洩電路612中的二極體電路所包括的一個或多個彼此串聯的二極體，其陽極耦接至突波電流宣洩電路612的第一端E1，而陰極可耦接至突波電流宣洩電路612的第二端E2。而突波電流宣洩電路622中的二極體電路所包括的一個或多個彼此串聯的二極體，其陰極可耦接至突波電流宣洩電路622的第一端E5，而陽極可耦接至突波電流宣洩電路622的第二端E6。當正電壓的突波電壓發生在信號收發端RX1、RFC或TX1上時，突波電流宣洩電路612中的二極體電路所包括的一個或多個彼此串聯的二極體可對應被導通，並提供電流宣洩路徑以針對突波電壓所產生的突波電流進行宣洩動作。相對的，當負電壓的突波電壓發生在信號收發端RX1、RFC或TX1上時，突波電流宣洩電路622中的二極體電路所包括的一個或多個彼此串聯的二極體可對應被導通，並提供電流宣洩路徑以針對突波電壓所產生的突波電流進行宣洩動作。在本發明其他實施方式中，突波電流宣洩電路612、622亦可依據圖2C至圖2E的實施方式來設置。

以下請參照圖7，圖7繪示本發明再一實施例的開關裝置的示意圖。開關裝置700包括信號控制開關SW1、開關電路710以及突波電流宣洩電路720。信號控制開關SW1包括電晶體T1，並耦接在信號收發端RX1與RFC間。信號控制開關SW1接收控制信號VC1，用以依據控制信號VC1以被導通或斷開。開關電路710包括電晶體T2，並耦接在信號收發端RX1與參考電位端GND間，開關電路710接收控制信號VC2，用以依據控制信號VC2以被導通或斷開。與前述實施例不相同的，開關裝置700的分流路徑上未設置隔絕電容，並使突波電流宣洩電路720串接在開關電路710和參考電位端GND間，用以形成一分流路徑。更進一步來說，開關電路710具有第一端耦接在信號收發端RX1與信號控制開關SW1間，及第二端耦接突波電流宣洩電路720的第一端E1，而突波電流宣洩電路720的第二端E2耦接參考電位端GND。突波電流宣洩電路720包括至少一個基納二極體電路，或包括至少一個二極體電路。在本實施例中，基納二極體電路具有一個或多個彼此串聯的基納二極體，例如圖2A至圖2B所繪示的實施方式。二極體電路具有一個或多個彼此串聯的二極體，且一個或多個彼此串聯的二極體是依第一極性方向串接在開關電路710與參考電位端GND間，例如圖2C至圖2E所繪示的實施方式。其中，在當開關裝置700正常操作的情況下，突波電流宣洩電路720中的基納二極體電路或二極體電路所提供的接面電容可做為隔絕電容並具有高頻信號耦合的能力。並且，在當開關裝置700非正常操作的情況下，突波電流宣洩電路720可提供突波電流的宣洩路徑，達到保護電路元件免於受到突波電流損壞的目的。

在上述本發明的實施例中，信號控制開關SW1、SW2以及開關電路110、310、411、421、511、521、611、621、710各別所包括的電晶體數量可以是一個也可以是多個，沒有特別的限制。並且，電晶體T1、T2、T3、T4、T5可以是絕緣體上矽（Silicon On Insulator, SOI）結構、假形高速電子遷移率電晶體（Pseudomorphic HEMTs, pHEMTs）、互補式金氧半場效電晶體（CMOS, Complementary MOS）或本領域具通常知識者所熟知的任意電晶體。在本發明其他實施方式中，信號控制開關SW1、SW2以及開關電路110、310、411、421、511、521、611、621、710亦可分別透過本領域具通常知識者所熟知的非電晶體開關（例如微機電開關(MicroElectroMechanicalSystem switch, MEMS switch)）來建構。本發明實施例中的開關裝置100、300至700可應用矽製程或砷化鎵製程來製作。此外，本發明實施例中的隔絕電容SC1、SC2、SC3和耦合電容CC1、CC2可以是金屬-絕緣體-金屬（metal-insulator-metal, MIM）電容、金屬-氧化層-金屬（metal-oxide-metal，MOM）電容、電晶體電容或本領域具通常知識者所熟知的任意形式的電容。

綜上所述，本發明在開關裝置的分流路徑中設置突波電流宣洩電路，其包含基納二極體電路或二極體電路，以提供突波電流宣洩路徑來宣洩突波電流。基於突波電流宣洩電路設置在分流路徑中與開關電路串聯，本發明的突波電流宣洩電路中的電路元件不需應用高觸發電壓的元件，有容易設計、小電路面積以及低寄生效應等優點，並達到電路元件的防護能力。並且，基於設置在分流路徑中的突波電流宣洩電路不直接耦接於信號收發端和參考電位端間，可減少開關裝置上收發的信號品質受到突波電流宣洩電路的寄生效應影響，能夠維持信號的收發品質。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、300、400、500、600、700‧‧‧開關裝置

SW1、SW2‧‧‧信號控制開關

110、310、411、421、511、521、611、621、710‧‧‧開關電路

SC1、SC2、SC3‧‧‧隔絕電容

120、320、330、412、413、422、423、512、522、612、622、720‧‧‧突波電流宣洩電路

VC1、VC2、VC3、VC4、VC5‧‧‧控制信號

RX1、RFC、TX1‧‧‧信號收發端

GND、GND1、GND2‧‧‧參考電位端

T1、T2、T3、T4、T5‧‧‧電晶體

E1、E3、E5、E7、E9‧‧‧突波電流宣洩電路的第一端

E2、E4、E6、E8、E10‧‧‧突波電流宣洩電路的第二端

ZD1‧‧‧基納二極體

D1、D2‧‧‧二極體

CC1、CC2‧‧‧耦合電容

201、202‧‧‧二極體電路

圖1繪示本發明一實施例的開關裝置的示意圖。圖2A至圖2E分別繪示本發明實施例的突波電流宣洩電路的不同實施方式的示意圖。圖3A以及圖3B分別繪示本發明另一實施例的開關裝置的示意圖。圖4A以及圖4B分別繪示本發明另一實施例的開關裝置的示意圖。圖5繪示本發明另一實施例的開關裝置的示意圖。圖6繪示本發明另一實施例的開關裝置的示意圖。圖7繪示本發明再一實施例的開關裝置的示意圖。

Claims

一種開關裝置，包括：一第一信號控制開關，耦接在一第一信號收發端與一第二信號收發端間，用以依據一第一控制信號以被導通或斷開；一第一開關電路，耦接在該第一信號收發端與一第一參考電位端間，用以依據一第二控制信號以被導通或斷開；一第一隔絕電容，串接在該第一開關電路與該第一參考電位端間；以及一第一突波電流宣洩電路，具有第一端耦接在該第一開關電路與該第一隔絕電容間，及第二端耦接該第一參考電位端，包括一第一基納二極體電路或至少一個第一二極體電路，該至少一個第一二極體電路具有一個或多個彼此串聯的第一二極體；其中所述一個或多個彼此串聯的第一二極體是依一第一極性方向耦接在該第一突波電流宣洩電路的第一端與該第一突波電流宣洩電路的第二端間，其中該第一突波電流宣洩電路提供一突波電流宣洩路徑以宣洩一突波電流。
如申請專利範圍第1項所述的開關裝置，其中該第一基納二極體電路具有一個或多個彼此串聯的基納二極體。
如申請專利範圍第1項所述的開關裝置，更包括：一第二開關電路，耦接在該第一信號收發端與一第二參考電位端間，用以依據一第三控制信號以被導通或斷開；一第二隔絕電容，串接在該第二開關電路與該第二參考電位端間；以及一第二突波電流宣洩電路，具有第一端耦接在該第二開關電路與該第二隔絕電容間，及第二端耦接該第二參考電位端，包括一第二基納二極體電路或至少一個第二二極體電路，該至少一個第二二極體電路具有一個或多個彼此串聯的第二二極體；其中所述一個或多個彼此串聯的第二二極體是依一第二極性方向耦接在該第二突波電流宣洩電路的第一端與該第二突波電流宣洩電路的第二端間，該第一極性方向與該第二極性方向相反。
如申請專利範圍第1項所述的開關裝置，其中該至少一個第一二極體電路的數量為2時，該些第一二極體電路的其中之一是依該第一極性方向耦接在該第一突波電流宣洩電路的第一端與該第一突波電流宣洩電路的第二端間；該些第一二極體電路的其中之另一是依一第二極性方向耦接在該第一突波電流宣洩電路的第一端與該第一突波電流宣洩電路的第二端間，該第一極性方向與該第二極性方向相反。
如申請專利範圍第4項所述的開關裝置，其中該些第一二極體電路的其中之一所包括的第一二極體的數量與該些第一二極體電路的其中之另一所包括的第一二極體的數量為相同或不相同。
如申請專利範圍第4項所述的開關裝置，其中該些第一二極體電路的其中之一的導通電壓的總和與該些第一二極體電路的其中之另一的導通電壓的總和為相同或不相同。
如申請專利範圍第4項所述的開關裝置，更包括：一第一耦合電容，串接在該第一信號收發端與該第一信號控制開關間；以及一第二突波電流宣洩電路，具有第一端耦接該第一信號收發端，及第二端耦接在該第一耦合電容與該第一信號控制開關間，包括一第二基納二極體電路或至少兩個第二二極體電路，各該第二二極體電路具有至少一個第二二極體；其中該至少兩個第二二極體電路的其中之一是依該第一極性方向耦接在該第二突波電流宣洩電路的第一端與該第二突波電流宣洩電路的第二端間；該至少兩個第二二極體電路的其中之另一是依該第二極性方向耦接在該第二突波電流宣洩電路的第一端與該第二突波電流宣洩電路的第二端間。
如申請專利範圍第4項所述的開關裝置，更包括：一第一耦合電容，串接在該第一信號控制開關與該第二信號收發端間；以及一第二突波電流宣洩電路，具有第一端耦接在該第一信號控制開關與該第一耦合電容間，及第二端耦接該第二信號收發端，包括一第二基納二極體電路或至少兩個第二二極體電路，各該第二二極體電路具有至少一個第二二極體；其中該至少兩個第二二極體電路的其中之一是依該第一極性方向耦接在該第二突波電流宣洩電路的第一端與該第二突波電流宣洩電路的第二端間；該至少兩個第二二極體電路的其中之另一是依該第二極性方向耦接在該第二突波電流宣洩電路的第一端與該第二突波電流宣洩電路的第二端間。
一種開關裝置，包括：一第一信號控制開關，耦接在一第一信號收發端與一第二信號收發端間，用以依據一第一控制信號以被導通或斷開；一第一開關電路，耦接在該第一信號收發端與一第一參考電位端間，用以依據一第二控制信號以被導通或斷開；一第一隔絕電容，串接在該第一開關電路與該第一參考電位端間；一第一突波電流宣洩電路，具有第一端耦接在該第一開關電路與該第一隔絕電容間，及第二端耦接該第一參考電位端，包括一第一基納二極體電路或至少一個第一二極體電路，該至少一個第一二極體電路具有一個或多個彼此串聯的第一二極體，其中所述一個或多個彼此串聯的第一二極體是依一第一極性方向耦接在該第一突波電流宣洩電路的第一端與該第一突波電流宣洩電路的第二端間；一第二信號控制開關，耦接在該第二信號收發端與一第三信號收發端間，用以依據一第三控制信號以被導通或斷開；一第二開關電路，耦接在該第三信號收發端與一第二參考電位端間，用以依據一第四控制信號以被導通或斷開；以及一第二隔絕電容，串接在該第二開關電路與該第二參考電位端間。
如申請專利範圍第9項所述的開關裝置，其中該第一基納二極體電路具有一個或多個彼此串聯的基納二極體。
如申請專利範圍第9項所述的開關裝置，更包括：一第二突波電流宣洩電路，具有第一端耦接在該第二開關電路與該第二隔絕電容間，及第二端耦接該第二參考電位端，包括一第二基納二極體電路或至少一個第二二極體電路，該至少一個第二二極體電路具有一個或多個彼此串聯的第二二極體，所述一個或多個彼此串聯的第二二極體是依一第二極性方向耦接在該第二突波電流宣洩電路的第一端與該第二突波電流宣洩電路的第二端間，該第一極性方向與該第二極性方向相反。
如申請專利範圍第9項所述的開關裝置，其中該至少一個第一二極體電路的數量為2時，該些第一二極體電路的其中之一是依該第一極性方向耦接在該第一突波電流宣洩電路的第一端與該第一突波電流宣洩電路的第二端間；該些第一二極體電路的其中之另一是依一第二極性方向耦接在該第一突波電流宣洩電路的第一端與該第一突波電流宣洩電路的第二端間，該第一極性方向與該第二極性方向相反。
如申請專利範圍第12項所述的開關裝置，更包括：一第二突波電流宣洩電路，具有第一端耦接在該第二開關電路與該第二隔絕電容間，及第二端耦接該第二參考電位端，包括一第二基納二極體電路或至少兩個第二二極體電路，各該第二二極體電路具有至少一個第二二極體，該些第二二極體電路的其中之一是依該第一極性方向耦接在該第二突波電流宣洩電路的第一端與該第二突波電流宣洩電路的第二端間，該些第二二極體電路的其中之另一是依該第二極性方向耦接在該第二突波電流宣洩電路的第一端與該第二突波電流宣洩電路的第二端間。
如申請專利範圍第12項所述的開關裝置，更包括：一第一耦合電容，串接在該第一信號收發端與該第一信號控制開關間；以及一第三突波電流宣洩電路，具有第一端耦接該第一信號收發端，及第二端耦接在該第一耦合電容與該第一信號控制開關間，其中該第三突波電流宣洩電路包括一第三基納二極體電路或至少兩個第三二極體電路，各該第三二極體電路具有至少一個第三二極體，該些第三二極體電路的其中之一是依該第一極性方向耦接在該第三突波電流宣洩電路的第一端與該第三突波電流宣洩電路的第二端間，該些第三二極體電路的其中之另一是依該第二極性方向耦接在該第三突波電流宣洩電路的第一端與該第三突波電流宣洩電路的第二端間。
如申請專利範圍第14項所述的開關裝置，更包括：一第二耦合電容，串接在該第二信號控制開關與該第三信號收發端間；以及一第四突波電流宣洩電路，具有第一端耦接在該第二信號控制開關與該第二耦合電容間，及第二端耦接該第三信號收發端；其中該第四突波電流宣洩電路包括一第四基納二極體電路或至少二個第四二極體電路，各該第四二極體電路具有至少一個第四二極體，該些第四二極體電路的其中之一是依該第一極性方向耦接在該第四突波電流宣洩電路的第一端與該第四突波電流宣洩電路的第二端間，該些第四二極體電路的其中之另一是依該第二極性方向耦接在該第四突波電流宣洩電路的第一端與該第四突波電流宣洩電路的第二端間。
一種開關裝置，包括：一信號控制開關，耦接在一第一信號收發端與一第二信號收發端間，用以依據一第一控制信號以被導通或斷開；一開關電路，耦接在該第一信號收發端與一參考電位端間，用以依據一第二控制信號以被導通或斷開；以及一突波電流宣洩電路，串接在該開關電路與該參考電位端間，包括一基納二極體電路或至少一個二極體電路，該至少一個二極體電路具有一個或多個彼此串聯的二極體；其中所述一個或多個彼此串聯的二極體是依一第一極性方向串接在該開關電路與該參考電位端間，其中，該突波電流宣洩電路提供一突波電流宣洩路徑以宣洩一突波電流。
如申請專利範圍第16項所述的開關裝置，其中該基納二極體電路具有一個或多個彼此串聯的基納二極體。
如申請專利範圍第16項所述的開關裝置，其中該至少一個二極體電路的數量為2時，該些二極體電路的其中之一是依該第一極性方向串接在該開關電路與該參考電位端間；該些二極體電路的其中之另一是依一第二極性方向串接在該開關電路與該參考電位端間，該第一極性方向與該第二極性方向相反。