TW201805752A - 雙半電壓產生器 - Google Patents

Abstract

一種雙半電壓產生器，適用於接收一第一電源電壓及一第二電源電壓，並包含一第一開關至一第八開關，及一第一電容器至一第三電容器。該第一開關至該第八開關依序輪流操作於一第一相位、一第二相位、一第三相位、及一第四相位之間，使得操作在每一相位時，該第一開關至該第八開關之其中不重複的二者保持導通，且其中其餘六者保持不導通，導致該第一電容器依序分別與該第二電容器及該第三電容器形成串聯與並聯，進而使得該第二電容器的跨壓為該第一電源電壓的二分之一，且該第三電容器的跨壓為該第二電源電壓的二分之一。

Description

雙半電壓產生器

本發明是有關於一種電壓產生器，特別是指一種利用較少數量電容器的雙半電壓產生器。

參閱圖1，在許多的電路應用中，當來自電源的輸入電壓大於電路中實際要使用的電壓時，例如實際要使用的電壓等於輸入電壓的一半時，為了減少電流消耗會利用半電壓產生器來減少功耗。習知的半電壓產生器包含一第一電容器C91、一第二電容器C92、一第一開關S91、一第二開關S92、一第三開關S93、及一第四開關S94。該第一電容器C91及該第二電容器C92都包括一第一端及一第二端。該第一開關S91、該第二開關S92、該第三開關S93、及該第四開關S94都包括一第一端及一第二端。該第一電容器C91的該第一端電連接該第一開關S91的該第一端及該第二開關S92的該第一端。該第一電容器C91的該第二端電連接該第三開關S93的該第一端及該第四開關S94的該第一端。該第二電容器C92的該第一端電連接該第二開關S92的該第二端及該第三開關S93的該第二端。該第二電容器C92的該第二端及該第四開關S94的該第二端都電連接地GND。該第一開關S91的該第二端接收一第一電源電壓V1。

參閱圖1與圖2，該第一開關S91至該第四開關S94分別操作於一第一相位及一第二相位，當操作在該第一相位時，該第一開關S91及該第三開關S93導通，且該第二開關S92及該第四開關S94不導通，此時，該第一電容器C91及該第二電容器C92形成串聯，使得該第一電容器C91及該第二電容器C92的跨壓都是該第一電源電壓V1的二分之一。

參閱圖1與圖3，當操作在該第二相位時，該第二開關S92及該第四開關S94導通，且該第一開關S91及該第三開關S93不導通，此時，該第一電容器C91及該第二電容器C92形成並聯，使得跨壓都是該第一電源電壓V1的二分之一的該第一電容器C91及該第二電容器C92的電荷共享，並輸出該第一電源電壓V1的二分之一。

習知的這種半電壓產生器需要利用二個電容器及四個開關來產生一個電源電壓的半電壓，所以，當要產生二種電源電壓的半電壓時，則共需要利用四個電容器及八個開關來產生。如何有效解少電容器的使用數量便成為一個重要的課題。

因此，本發明之目的，即在提供一種電容器數量較少的雙半電壓產生器。

於是，本發明雙半電壓產生器，適用於接收一第一電源電壓及一第二電源電壓，並包含一第一開關、一第二開關、一第三開關、一第四開關、一第五開關、一第六開關、一第七開關、一第八開關、一第一電容器、一第二電容器、及一第三電容器。

該第一開關至該第八開關之每一者包括一第一端及一第二端。該第一電容器至該第二電容器之每一者包括一第一端及一第二端。該第一開關至該第四開關的該第一端電連接該第一電容器的該第一端。該第五開關至該第八開關的該第一端電連接該第一電容器的該第二端。該第三開關的該第二端接收該第一電源電壓。該第七開關的該第二端接收該第二電源電壓。該第一開關的該第二端及該第五開關的該第二端電連接該第二電容器的該第一端。該第二開關的該第二端及該第六開關的該第二端電連接該第三電容器的該第一端。該第二電容器的該第二端、該第三電容器的該第二端、該第四開關的該第二端、及該第八開關的該第二端電連接地。

該第一開關至該第八開關依序輪流操作於一第一相位、一第二相位、一第三相位、及一第四相位之間，使得操作在每一相位時，該第一開關至該第八開關之其中不重複的二者保持導通，且其中其餘六者保持不導通，進而使得該第二電容器的跨壓為該第一電源電壓的二分之一，且該第三電容器的跨壓為該第二電源電壓的二分之一。

在一些實施態樣中，其中，當該第一開關至該第八開關操作在該第一相位時，該第三開關及該第五開關保持導通，且該第一開關、該第二開關、該第四開關、該第六開關至該第八開關保持不導通。當該第一開關至該第八開關操作在該第二相位時，該第一開關及該第八開關保持導通，且該第二開關至該第七開關保持不導通。當該第一開關至該第八開關操作在該第三相位時，該第二開關及該第七開關保持導通，且該第一開關、該第三開關至該第六開關、及該第八開關保持不導通。當該第一開關至該第八開關操作在該第四相位時，該第四開關及該第六開關保持導通，該第一開關至該第三開關、該第五開關、該第七開關、及該第八開關保持不導通。

在一些實施態樣中，其中，該第一電容器、該第二電容器、及該第三電容器的電容值相等。

在一些實施態樣中，其中，該第一電源電壓及該第二電源電壓的電壓值的極性相反且絕對值的大小相等。

本發明至少具有以下功效：藉由該第一開關至該第八開關依序輪流操作於該第一相位至該第四相位之間，使得該雙半電壓產生器在接收二種電源電壓的情況下，僅需要利用三個電容器及八個開關，就能產生該二種電源電壓的半電壓，故能有效減少電容器的使用數量，而解決習知半電壓產生器的電容器使用數量較多的問題。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖4，本發明雙半電壓產生器之一實施例，適用於接收一第一電源電壓V1及一第二電源電壓V2，並包含一第一開關S1、一第二開關S2、一第三開關S3、一第四開關S4、一第五開關S5、一第六開關S6、一第七開關S7、一第八開關S8、一第一電容器C1、一第二電容器C2、及一第三電容器C3。

該第一開關S1至該第八開關S8之每一者包括一第一端及一第二端。該第一電容器C1至該第二電容器C2之每一者包括一第一端及一第二端。該第一開關S1至該第四開關S4的該第一端電連接該第一電容器C1的該第一端，該第五開關S5至該第八開關S8的該第一端電連接該第一電容器C1的該第二端。該第三開關S3的該第二端接收該第一電源電壓V1。該第七開關S7的該第二端接收該第二電源電壓V2。該第一開關S1的該第二端及該第五開關S5的該第二端電連接該第二電容器C2的該第一端。該第二開關S2的該第二端及該第六開關S6的該第二端電連接該第三電容器C3的該第一端。該第二電容器C2的該第二端、該第三電容器C3的該第二端、該第四開關S4的該第二端、及該第八開關S8的該第二端電連接地GND。

該第一開關S1至該第八開關S8依序輪流操作於一第一相位、一第二相位、一第三相位、及一第四相位之間，使得操作在每一相位時，該第一開關S1至該第八開關S8之其中不重複的二者保持導通，且其中其餘六者保持不導通。

在本實施例中，該第一電容器C1、該第二電容器C2、及該第三電容器C3的電容值的大小相等。該第一電源電壓V1及該第二電源電壓V2的電壓值的極性相反且絕對值的大小相等，例如該第一電源電壓V1的電壓值為+POW，該第二電源電壓V2的電壓值為-POW。

再參閱圖4與圖5，更詳細地說，當該第一開關S1至該第八開關S8操作在該第一相位時，該第三開關S3及該第五開關S5保持導通，且該第一開關S1、該第二開關S2、該第四開關S4、該第六開關S6至該第八開關S8保持不導通，此時，該雙半電壓產生器的等效電路如圖5所示，該第一電容器C1與該第二電容器C2形成串聯，使得該第一電容器C1及該第二電容器C2的跨壓都是該第一電源電壓V1的二分之一。

再參閱圖4與圖6，當該第一開關S1至該第八開關S8操作在該第二相位時，該第一開關S1及該第八開關S8保持導通，且該第二開關S2至該第七開關S7保持不導通，此時，該雙半電壓產生器的等效電路如圖6所示，該第一電容器C1及該第二電容器C2形成並聯，使得跨壓都是該第一電源電壓V1的二分之一的該第一電容器C1及該第二電容器C2的電荷共享，並輸出該第一電源電壓V1的二分之一，即(+POW)/2。

再參閱圖4與圖7，當該第一開關S1至該第八開關S8操作在該第三相位時，該第二開關S2及該第七開關S7保持導通，且該第一開關S1、該第三開關S3至該第六開關S6、及該第八開關S8保持不導通，此時，該雙半電壓產生器的等效電路如圖7所示，該第一電容器C1與該第三電容器C3形成串聯，使得該第一電容器C1及該第三電容器C3的跨壓都是該第二電源電壓V2的二分之一。

再參閱圖4與圖8，當該第一開關S1至該第八開關S8操作在該第四相位時，該第四開關S4及該第六開關S6保持導通，該第一開關S1至該第三開關S3、該第五開關S5、該第七開關S7、及該第八開關S8保持不導通，此時，該雙半電壓產生器的等效電路如圖8所示，該第一電容器C1及該第三電容器C3形成並聯，使得跨壓都是該第二電源電壓V2的二分之一的該第一電容器C1及該第三電容器C3的電荷共享，並輸出該第二電源電壓V2的二分之一，即(-POW)/2。

綜上所述，相較於習知的半電壓產生器需要使用四個電容器及八個開關，本發明藉由該第一開關S1至該第八開關S8依序輪流且循環地操作於該第一相位至該第四相位之間，使得該雙半電壓產生器在接收二種電源電壓的情況下，僅需要利用三個電容器及八個開關，就能產生該二種電源電壓的半電壓，故能有效減少電容器的使用數量，而解決習知半電壓產生器的電容器使用數量較多的問題。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

C1‧‧‧第一電容器
C2‧‧‧第二電容器
C3‧‧‧第三電容器
C91‧‧‧第一電容器
C92‧‧‧第二電容器
S1‧‧‧第一開關
S2‧‧‧第二開關
S3‧‧‧第三開關
S4‧‧‧第四開關
S5‧‧‧第五開關
S6‧‧‧第六開關
S7‧‧‧第七開關
S8‧‧‧第八開關
S91‧‧‧第一開關
S92‧‧‧第二開關
S93‧‧‧第三開關
S94‧‧‧第四開關
V1‧‧‧第一電源電壓
V2‧‧‧第二電源電壓
VA‧‧‧電連接點
VB‧‧‧電連接點
GND‧‧‧地

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一電路圖，說明習知的一種半電壓產生器； 圖2是一電路圖，輔助說明圖1的半電壓產生器操作在一第一相位時的等效電路； 圖3是一電路圖，輔助說明圖1的半電壓產生器操作在一第二相位時的等效電路； 圖4是一電路圖，說明本發明雙半電壓產生器的一實施例； 圖5是一電路圖，輔助說明圖4的雙半電壓產生器操作在一第一相位時的等效電路； 圖6是一電路圖，輔助說明圖4的雙半電壓產生器操作在一第二相位時的等效電路； 圖7是一電路圖，輔助說明圖4的雙半電壓產生器操作在一第三相位時的等效電路；及 圖8是一電路圖，輔助說明圖4的雙半電壓產生器操作在一第四相位時的等效電路。

C1‧‧‧第一電容器

C2‧‧‧第二電容器

C3‧‧‧第三電容器

S1‧‧‧第一開關

S2‧‧‧第二開關

S3‧‧‧第三開關

S4‧‧‧第四開關

S5‧‧‧第五開關

S6‧‧‧第六開關

S7‧‧‧第七開關

S8‧‧‧第八開關

V1‧‧‧第一電壓

V2‧‧‧第二電壓

VA‧‧‧電連接點

VB‧‧‧電連接點

GND‧‧‧地

Claims (4)

1. 一種雙半電壓產生器，適用於接收一第一電源電壓及一第二電源電壓，並包含一第一開關、一第二開關、一第三開關、一第四開關、一第五開關、一第六開關、一第七開關、一第八開關、一第一電容器、一第二電容器、及一第三電容器， 該第一開關至該第八開關之每一者包括一第一端及一第二端，該第一電容器至該第二電容器之每一者包括一第一端及一第二端，該第一開關至該第四開關的該第一端電連接該第一電容器的該第一端，該第五開關至該第八開關的該第一端電連接該第一電容器的該第二端，該第三開關的該第二端接收該第一電源電壓，該第七開關的該第二端接收該第二電源電壓，該第一開關的該第二端及該第五開關的該第二端電連接該第二電容器的該第一端，該第二開關的該第二端及該第六開關的該第二端電連接該第三電容器的該第一端，該第二電容器的該第二端、該第三電容器的該第二端、該第四開關的該第二端、及該第八開關的該第二端電連接地， 該第一開關至該第八開關依序輪流操作於一第一相位、一第二相位、一第三相位、及一第四相位之間，使得操作在每一相位時，該第一開關至該第八開關之其中不重複的二者保持導通，且其中其餘六者保持不導通，進而使得該第二電容器的跨壓為該第一電源電壓的二分之一，且該第三電容器的跨壓為該第二電源電壓的二分之一。
2. 如請求項第1項所述的雙半電壓產生器，其中，當該第一開關至該第八開關操作在該第一相位時，該第三開關及該第五開關保持導通，且該第一開關、該第二開關、該第四開關、該第六開關至該第八開關保持不導通， 當該第一開關至該第八開關操作在該第二相位時，該第一開關及該第八開關保持導通，且該第二開關至該第七開關保持不導通， 當該第一開關至該第八開關操作在該第三相位時，該第二開關及該第七開關保持導通，且該第一開關、該第三開關至該第六開關、及該第八開關保持不導通， 當該第一開關至該第八開關操作在該第四相位時，該第四開關及該第六開關保持導通，該第一開關至該第三開關、該第五開關、該第七開關、及該第八開關保持不導通。
3. 如請求項第2項所述的雙半電壓產生器，其中，該第一電容器、該第二電容器、及該第三電容器的電容值相等。
4. 如請求項第3項所述的雙半電壓產生器，其中，該第一電源電壓及該第二電源電壓的電壓值的極性相反且絕對值的大小相等。