TW201828597A - 高壓電源裝置 - Google Patents

Abstract

一種高壓電源裝置，包括M個第一中壓開關、M個第一開關串聯組、第二開關串聯組及L個第一電流源，M為大於或等於二的整數，且L= M－1。M個第一開關串聯組包括輔助開關串聯組及L個偏壓開關串聯組。M個第一中壓開關依序串接在電源電壓與高壓電源裝置的輸出端間，且分別受控於M個第一偏壓電壓以傳輸電源電壓至輸出端。各第一開關串聯組的第一端耦接電源電壓，且第二端產生對應的第一偏壓電壓。第二開關串聯組耦接在輔助開關串聯組的第二端與接地電壓間且受控於控制信號。各第一電流源耦接在對應的偏壓開關串聯組的第二端與接地電壓間。

Description

高壓電源裝置

本發明是有關於一種高壓裝置，且特別是有關於一種採用中壓開關來傳輸高壓的高壓電源裝置。

理論上，高壓開關元件可被使用在高壓裝置中，以使高壓裝置可提供負載所需之高電壓。然而，相對於中壓開關元件來說，高壓開關元件的電路面積通常較中壓開關元件的電路面積大上許多，且高壓開關元件的導通電阻值也較中壓開關元件的導通電阻值大。除此之外，高壓開關元件的臨界電壓值較高，速度較慢，且具有較嚴重的基體效應，致使採用高壓開關元件的高壓裝置的成本較高，效能亦較差。

因此，中壓開關元件便廣泛地應用在高壓裝置中。然而，高壓裝置中的中壓開關元件可能會承受不了高電壓而發生崩潰。除此之外，現行採用中壓開關元件的高壓裝置，其內部的工作電壓的範圍通常會受到侷限，致使輸出電壓的範圍被侷限。因此，如何避免高壓裝置中的中壓開關元件因高壓而崩潰，且提昇高壓裝置所能正常運作的工作電壓的範圍，並避免輸出電壓的電壓範圍被侷限，已是高壓裝置在設計上的重要課題。

有鑑於此，本發明提供一種高壓電源裝置，其內部的中壓開關元件不會因高壓電源裝置操作在高壓的電源電壓下而發生崩潰，且可提昇高壓電源裝置可正常運作的電源電壓的範圍以及其輸出電壓的範圍。

本發明的高壓電源裝置包括M個第一中壓開關、M個第一開關串聯組、第二開關串聯組以及L個第一電流源。M個第一中壓開關依序串接，且串接在電源電壓與高壓電源裝置的輸出端之間。M個第一中壓開關分別受控於M個第一偏壓電壓，以將電源電壓傳輸至輸出端，其中M為大於或等於二的整數。M個第一開關串聯組包括輔助開關串聯組以及L個偏壓開關串聯組，其中M個第一開關串聯組中的每一者的第一端耦接電源電壓，且M個第一開關串聯組的每一者的第二端產生M個第一偏壓電壓的其中一者，其中L= M－1。第二開關串聯組耦接在輔助開關串聯組的第二端與接地電壓之間。第二開關串聯組用以限制流經輔助開關串聯組的電流，且受控於控制信號而啟閉，致使輔助開關串聯組產生對應的第一偏壓電壓。L個第一電流源中的每一者耦接在L個偏壓開關串聯組中的其中一對應者的第二端與接地電壓之間，以提供對應的偏壓開關串聯組運作所需的第一偏壓電流。

在本發明的一實施例中，上述的M個第一開關串聯組中的每一者包括多個第二中壓開關。此些第二中壓開關依序串接，且串接在電源電壓與對應的第一開關串聯組的第二端之間。

在本發明的一實施例中，上述的M個第一開關串聯組中的每一者的此些第二中壓開關為多個電晶體，其中此些電晶體中的第一級電晶體的源極端耦接電源電壓，此些電晶體中的每一者的閘極端與汲極端相耦接並耦接至下一級電晶體的源極端，且此些電晶體中的最後一級電晶體的閘極端與汲極端相耦接並耦接至對應的第一開關串聯組的第二端，其中至少部份此些電晶體的基體為彼此共用並耦接至所述至少部份此些電晶體中的一最高電位，且所述至少部份此些電晶體的數量由電晶體的崩潰電壓與臨界電壓來決定。

在本發明的一實施例中，上述的M個第一開關串聯組中的每一者的此些第二中壓開關為多個二極體，其中此些二極體中的第一級二極體的陽極端耦接電源電壓，此些二極體中的每一者的陰極端耦接至下一級二極體的陽極端，且此些二極體中的最後一級二極體的陰極端耦接至對應的第一開關串聯組的第二端。

在本發明的一實施例中，上述的M個第一中壓開關包括多個電晶體。此些電晶體中的第一級電晶體的源極端耦接電源電壓，此些電晶體的每一者的汲極端耦接至下一級電晶體的源極端，且此些電晶體中的最後一級電晶體的汲極端耦接至輸出端。此些電晶體中的第一級電晶體的閘極端耦接輔助開關串聯組的第二端，且此些電晶體中的第J級電晶體的閘極端耦接上述L個偏壓開關串聯組中的第I個偏壓開關串聯組的第二端，其中J=I+1，且I為小於或等於L的正整數。

在本發明的一實施例中，上述的輔助開關串聯組中的此些第二中壓開關的數量，由此些電晶體的崩潰電壓及此些電晶體的臨界電壓決定。上述的L個偏壓開關串聯組中的第I個偏壓開關串聯組的此些第二中壓開關的數量，由電源電壓的最大值、此些電晶體中的第J級電晶體的源極端的電壓以及此些電晶體的臨界電壓決定。

在本發明的一實施例中，上述的高壓電源裝置更包括輔助元件。輔助元件耦接在第一級電晶體的源極端與閘極端之間，以輔助控制第一級電晶體的啟閉運作。

在本發明的一實施例中，上述的輔助元件為電阻或電流源。

在本發明的一實施例中，M為大於二的整數，且上述的高壓電源裝置更包括W個二極體。此W個二極體中的第X個二極體的陽極端耦接至此些電晶體中的第Y級電晶體的源極端，且第X個二極體的陰極端耦接至第Y個偏壓開關串聯組中的第Z個第二中壓開關的汲極端，其中W= M－2，Y=X+1，X為小於或等於W的正整數，且Z由電源電壓的最大值、此些電晶體中的第Y級電晶體的源極端的電壓以及此些電晶體的臨界電壓來決定。

在本發明的一實施例中，M等於二，且上述的第二開關串聯組包括電阻以及輸入中壓開關。電阻的第一端耦接輔助開關串聯組的第二端。輸入中壓開關耦接在電阻的第二端與接地電壓之間，且受控於控制信號而啟閉。

在本發明的一實施例中，上述的電源電壓為正電高壓，M個第一中壓開關的每一者以及此些第二中壓開關的每一者為P型金氧半場效電晶體，且輸入中壓開關為N型金氧半場效電晶體。

在本發明的一實施例中，上述的電源電壓為負電高壓，M個第一中壓開關的每一者以及此些第二中壓開關的每一者為N型金氧半場效電晶體，且輸入中壓開關為P型金氧半場效電晶體。

在本發明的一實施例中，M為大於二的整數，且上述的第二開關串聯組包括電阻、L個第三中壓開關、第二電流源以及輸入中壓開關。電阻的第一端耦接輔助開關串聯組的第二端。L個第三中壓開關中的第一級第三中壓開關至第L級第三中壓開關依序串接，且依序串接在電阻的第二端與第一節點之間。第二電流源耦接在第一節點與接地電壓之間，以提供輔助開關串聯組運作所需的第二偏壓電流。輸入中壓開關耦接在第一節點與接地電壓之間，且受控於控制信號而啟閉。第一級第三中壓開關至第W級第三中壓開關分別受控於W個第二偏壓電壓，且第L級第三中壓開關受控於輸入偏壓電壓，以防止輸入中壓開關發生崩潰，其中W= M－2。

在本發明的一實施例中，上述的高壓電源裝置更包括電流鏡電路。電流鏡電路用以接收輸入偏壓電壓，並據以產生W個第二偏壓電壓。

在本發明的一實施例中，上述的電流鏡電路包括參考電路以及W個映射電路。參考電路用以接收輸入偏壓電壓，並據以產生參考電壓。W個映射電路用以接收參考電壓，並據以產生W個第二偏壓電壓。

在本發明的一實施例中，上述的參考電路包括第三開關串聯組、二極體以及第四開關串聯組。第三開關串聯組具有至少一第四中壓開關。此至少一第四中壓開關依序串接，且串接在電源電壓與第二節點之間，其中此至少一第四中壓開關中的第一級第四中壓開關產生參考電壓。二極體的陽極端接收輸入偏壓電壓，且二極體的陰極端產生箝制電壓。第四開關串聯組耦接在第二節點與接地電壓之間，用以受控於輸入偏壓電壓及箝制電壓而提供第三開關串聯組運作所需的第三偏壓電流。

在本發明的一實施例中，上述的至少一第四中壓開關為至少一電晶體。此至少一電晶體中的第一級電晶體的源極端耦接電源電壓，此至少一電晶體中的每一者的閘極端與汲極端相耦接並耦接至下一級電晶體的源極端，且此至少一電晶體中的最後一級電晶體的閘極端與汲極端相耦接並耦接至第二節點，其中第一級電晶體的閘極端產生參考電壓，且至少部份電晶體的基體為彼此共用並耦接至所述至少部份電晶體中的最高電位，且所述至少部份電晶體的數量由電晶體的崩潰電壓與臨界電壓來決定。

在本發明的一實施例中，上述的至少一第四中壓開關的數量由電源電壓的最小值以及此些電晶體的臨界電壓決定。

在本發明的一實施例中，上述的第四開關串聯組包括第三電流源以及兩個第五中壓開關。第三電流源的第一端耦接接地電壓。此兩個第五中壓開關分別受控於箝制電壓及輸入偏壓電壓。此兩個第五中壓開關依序串接，且串接在第二節點與第三電流源的第二端之間。

在本發明的一實施例中，上述的W個映射電路中的第K級映射電路產生W個第二偏壓電壓的其中一對應者以控制第K級第三中壓開關，且K為小於或等於W的正整數。上述的第K級映射電路包括第五開關串聯組以及U個第六中壓開關。第五開關串聯組具有多個第七中壓開關，其中此些第七中壓開關依序串接，且串接在第三節點與接地電壓之間以產生對應的第二偏壓電壓。此U個第六中壓開關中的第一級第六中壓開關至第U級第六中壓開關依序串接，且依序串接在電源電壓與第三節點之間。第一級第六中壓開關反應於參考電壓而產生第五開關串聯組運作所需的第四偏壓電流，其中此U個第六中壓開關的數量，由電源電壓的最大值、第K級映射電路的第二偏壓電壓與此U個第六中壓開關的崩潰電壓來決定。此W個映射電路中的第一級映射電路的第三節點更耦接至二極體的陰極端。

在本發明的一實施例中，M為大於三的整數，且上述的高壓電源裝置更包括F個第六開關串聯組，其中F= M－3。F個第六開關串聯組中的每一者包括多個第八中壓開關以及第四電流源。此些第八中壓開關依序串接，且串接在電源電壓與第四節點之間。第四電流源耦接在第四節點與接地電壓之間。F個第六開關串聯組中的第H個第六開關串聯組的此些第八中壓開關的數量，等於上述L個偏壓開關串聯組中的第H個偏壓開關串聯組的此些第二中壓開關的數量，其中H為小於或等於F的正整數。

在本發明的一實施例中，此些第八中壓開關為多個電晶體，其中此些電晶體中的第一級電晶體的源極端耦接電源電壓，此些電晶體中的每一者的閘極端與汲極端相耦接並耦接至下一級電晶體的源極端，且此些電晶體中的最後一級電晶體的閘極端與汲極端相耦接並耦接至第四節點，其中至少部份此些電晶體的基體為彼此共用並耦接至所述至少部份此些電晶體中的最高電位，且所述至少部份此些電晶體的數量由電晶體的崩潰電壓與臨界電壓來決定。

在本發明的一實施例中，上述的第K級映射電路中的第V級第六中壓開關的閘極端，耦接至F個第六開關串聯組中的第T個第六開關串聯組的第四節點，其中V為小於或等於U且大於或等於二的整數，且T=V－1。

在本發明的一實施例中，上述的多個第八中壓開關為多個二極體，其中此些二極體中的第一級二極體的陽極端耦接電源電壓，此些二極體中的每一者的陰極端耦接至下一級二極體的陽極端，且此些二極體中的最後一級二極體的陰極端耦接至第四節點。

在本發明的一實施例中，上述的多個第七中壓開關為多個電晶體，其中此些電晶體中的第一級電晶體的源極端耦接接地電壓，此些電晶體中的每一者的閘極端與汲極端相耦接並耦接至下一級電晶體的源極端，且此些電晶體中的最後一級電晶體的閘極端與汲極端相耦接並耦接至第三節點，其中至少部份此些電晶體的基體為彼此共用並耦接至所述至少部份此些電晶體中的最低電位，且所述至少部份此些電晶體的數量由電晶體的崩潰電壓與臨界電壓來決定。

在本發明的一實施例中，上述的W個映射電路中的第一級映射電路的第五開關串聯組的此些電晶體的數量，由此些電晶體的崩潰電壓、此些電晶體的臨界電壓與輸入偏壓電壓來決定。上述的W個映射電路中的第Y級映射電路的第五開關串聯組的此些電晶體的數量，由此些電晶體的崩潰電壓與W個映射電路中的第X級映射電路的第二偏壓電壓來決定，其中X= Y－1，且Y為小於或等於W以及大於或等於二的整數。

在本發明的一實施例中，上述的多個第七中壓開關為多個二極體，其中此些二極體中的第一級二極體的陰極端耦接接地電壓，此些二極體中的每一者的陽極端耦接至下一級二極體的陰極端，且此些二極體中的最後一級二極體的陽極端耦接至第三節點。

在本發明的一實施例中，上述的電源電壓為正電高壓，M個第一中壓開關、此些第二中壓開關、此至少一第四中壓開關以及此U個第六中壓開關為P型金氧半場效電晶體，且此L個第三中壓開關、輸入中壓開關、此兩個第五中壓開關以及此些第七中壓開關為N型金氧半場效電晶體。

在本發明的一實施例中，上述的電源電壓為負電高壓，此M個第一中壓開關、此些第二中壓開關、此至少一第四中壓開關以及此U個第六中壓開關為N型金氧半場效電晶體，且此L個第三中壓開關、輸入中壓開關、此兩個第五中壓開關以及此些第七中壓開關為P型金氧半場效電晶體。

基於上述，在本發明實施例的高壓電源裝置中，其內部的中壓開關元件不會因高壓電源裝置操作在高壓的電源電壓下而發生崩潰。此外，藉由本發明實施例的高壓電源裝置的電路設計，可有效提昇高壓電源裝置可正常運作的電源電壓及其輸出電壓的範圍。

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。

為了使本發明之內容可以被更容易明瞭，以下特舉實施例做為本發明確實能夠據以實施的範例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件，係代表相同或類似部件。

以下請參照圖1，圖1是依照本發明一實施例所繪示的高壓電源裝置的電路架構示意圖。高壓電源裝置100可包括兩個第一中壓開關MP11及MP12、兩個第一開關串聯組110、第二開關串聯組120以及一個第一電流源130，但不限於此。值得一提的是，本發明所配置的第一開關串聯組的數量等於第一中壓開關的數量。此外，第一電流源的數量L與第一中壓開關的數量M相關聯，其中L= M－1。第一中壓開關MP11與MP12依序串接，且串接在電源電壓VHH與高壓電源裝置100的輸出端OT之間。第一中壓開關MP11與MP12可分別受控於第一偏壓電壓VG1與VG2，以將電源電壓VHH傳輸至輸出端OT。

第一開關串聯組110包括輔助開關串聯組111以及偏壓開關串聯組112。輔助開關串聯組111的第一端以及偏壓開關串聯組112的第一端耦接電源電壓VHH。輔助開關串聯組111的第二端可產生第一偏壓電壓VG1，而偏壓開關串聯組112的第二端可產生第一偏壓電壓VG2。

第二開關串聯組120耦接在輔助開關串聯組111的第二端與接地電壓GND之間。第二開關串聯組120可用以限制流經輔助開關串聯組111的電流，且受控於控制信號CRS而啟閉，致使輔助開關串聯組111產生第一偏壓電壓VG1。

第一電流源中130耦接在偏壓開關串聯組112的第二端與接地電壓GND之間，以提供偏壓開關串聯組112運作所需的第一偏壓電流。

更進一步來說，輔助開關串聯組111可包括多個第二中壓開關MP1_1~MP1_6，其中第二中壓開關MP1_1~MP1_6依序串接，且串接在電源電壓VHH與輔助開關串聯組111的第二端之間。偏壓開關串聯組112可包括多個第二中壓開關MP2_1~MP2_6，其中第二中壓開關MP2_1~MP2_6依序串接，且串接在電源電壓VHH與偏壓開關串聯組112的第二端之間。

在圖1所示的實施例中，輔助開關串聯組111的第二中壓開關MP1_1~MP1_6可為電晶體，但本發明並不以此為限。其中第一級電晶體(即第二中壓開關MP1_1)的源極端耦接電源電壓VHH。第一級電晶體(即第二中壓開關MP1_1)的閘極端與汲極端相耦接，並耦接至下一級電晶體(即第二中壓開關MP1_2)的源極端。其餘之電晶體的耦接方式可依此類推。而最後一級電晶體(即第二中壓開關MP1_6)的閘極端與汲極端相耦接，並耦接至輔助開關串聯組111的第二端。類似地，偏壓開關串聯組112的第二中壓開關MP2_1~MP2_6可為電晶體，其耦接方式可參照上述第二中壓開關MP1_1~MP1_6為電晶體的耦接方式而類推得之，故在此不再贅述。值得一提的是，在圖1所示的第二中壓開關MP1_1~MP1_6及MP2_1~MP2_6中，各電晶體的基體耦接至其本身的源極端，但本發明並不限於此。在本發明的另一實施例中，為了節省電路面積，輔助開關串聯組111及偏壓開關串聯組112中的第二中壓開關MP1_1~MP1_6及MP2_1~MP2_6可以共用一基體，特別是，可以共用的第二中壓開關數量可以是至少兩顆，而至多數量則可由第二中壓開關的崩潰電壓(breakdown voltage)與臨界電壓(threshold voltage)來決定，亦即崩潰電壓除以臨界電壓(倘若無法整除，則可對商數採無條件進位以取得上述至多數量)。舉例來說，倘若第二中壓開關的崩潰電壓為6伏特，且臨界電壓為1伏特，則最多是6顆第二中壓開關可共用一基體，故，第二中壓開關MP1_1~MP1_6可以共用一基體，且共用的基體耦接至第二中壓開關MP1_1~MP1_6中的最高電壓(即第二中壓開關MP1_1的源極端，亦即電源電壓VHH)。類似地，第二中壓開關MP2_1~MP2_6可以共用一基體，且共用的基體耦接至第二中壓開關MP2_1~MP2_6中的最高電壓(即第二中壓開關MP2_1的源極端，亦即電源電壓VHH)。需說明的是，上述範例中的第二中壓開關的崩潰電壓為6伏特，且臨界電壓為1伏特僅為例示說明，並非用以限制本發明。

在本發明的其他實施例中，輔助開關串聯組111的第二中壓開關MP1_1~MP1_6可改採二極體來實現，但本發明並不以此為限。其中第一級二極體(即第二中壓開關MP1_1)的陽極端耦接電源電壓VHH。第一級二極體(即第二中壓開關MP1_1)的陰極端耦接至下一級二極體(即第二中壓開關MP1_2)的陽極端。其餘之二極體的耦接方式可依此類推。而最後一級二極體(即第二中壓開關MP1_6)的陰極端可耦接至輔助開關串聯組111的第二端。類似地，偏壓開關串聯組112的第二中壓開關MP2_1~MP2_6可改採二極體來實現，其耦接方式可參照上述第二中壓開關MP1_1~MP1_6為二極體的耦接方式而類推得之，故在此不再贅述。

在圖1所示的實施例中，第一中壓開關 MP11及MP12可為電晶體。第一級電晶體(即第一中壓開關MP11)的源極端耦接電源電壓VHH。第一級電晶體(即第一中壓開關MP11)的汲極端耦接至最後一級電晶體(即第一中壓開關MP12)的源極端。最後一級電晶體(即第一中壓開關MP12)的汲極端耦接至輸出端OT。第一級電晶體(即第一中壓開關MP11)的閘極端耦接至輔助開關串聯組111的第二端以接收第一偏壓電壓VG1，而最後一級電晶體(即第一中壓開關MP12)的閘極端耦接至偏壓開關串聯組112的第二端以接收第一偏壓電壓VG2。

在圖1所示的實施例中，高壓電源裝置100更可包括輔助元件140。輔助元件140耦接在第一級電晶體(即第一中壓開關MP11)的源極端與閘極端之間，以輔助控制第一級電晶體(即第一中壓開關MP11)的啟閉運作。在本發明的一實施例中，輔助元件140可為電阻，但本發明不限於此。在本發明的其他實施例中，輔助元件140可為電流源或是任何可輔助控制第一級電晶體(即第一中壓開關MP11)的啟閉運作的元件。

在圖1所示的實施例中，第二開關串聯組120可包括電阻R1以及輸入中壓開關MN1。電阻R1的第一端耦接至輔助開關串聯組111的第二端。輸入中壓開關MN1耦接在電阻R1的第二端與接地電壓GND之間，且受控於控制信號CRS而啟閉。

在圖1所示的實施例中，電源電壓VHH可為正電高壓，而第一中壓開關MP11與MP12以及第二中壓開關MP1_1~MP1_6與MP2_1~MP2_6可為P型金氧半場效電晶體，且輸入中壓開關MN1可為N型金氧半場效電晶體。如此一來，高壓電源裝置100可基於控制信號CRS而提供正電的輸出電壓至輸出端OT。但本發明並不以此為限。

在本發明的其他實施例中，圖1的電源電壓VHH可為負電高壓，而第一中壓開關MP11與MP12以及第二中壓開關MP1_1~MP1_6與MP2_1~MP2_6可變更為N型金氧半場效電晶體，且輸入中壓開關MN1可變更為P型金氧半場效電晶體。如此一來，圖1的高壓電源裝置100即可基於控制信號CRS而提供負電的輸出電壓至輸出端OT。

值得一提的是，為了避免第一中壓開關MP11與MP12以及輸入中壓開關MN1因電源電壓VHH的高壓而發生崩潰，輔助開關串聯組111中的第二中壓開關MP1_1~MP1_6的數量以及偏壓開關串聯組112中的第二中壓開關MP2_1~MP2_6的數量必須精心設計。

舉例來說，以下假設圖1的P型金氧半場效電晶體(即第一中壓開關MP11與MP12以及第二中壓開關MP1_1~MP1_6與MP2_1~MP2_6)的崩潰電壓(breakdown voltage，下稱Vbd)為6伏特，且導通的臨界電壓(threshold voltage，下稱Vtp)為-1伏特，電源電壓VHH的最大值(下稱VHHmax)可設定在11伏特，而電源電壓VHH的最小值(下稱VHHmin)可設定在1伏特。另外，在電源電壓VHH為11伏特的情況下，為了避免第一中壓開關MP11的源極端與汲極端之間發生崩潰，第一中壓開關MP12的源極端的電壓值VP1可設定在6伏特(最小值)。於上述情境下，第二中壓開關MP1_1~MP1_6的數量，將由崩潰電壓Vbd及臨界電壓Vtp決定，例如下列式(1)所示，其中S1為第二中壓開關MP1_1~MP1_6的數量，此數量為6。而第二中壓開關MP2_1~MP2_6的數量，將由電源電壓VHH的最大值VHHmax、第一中壓開關MP12的源極端的電壓值VP1以及臨界電壓Vtp決定，例如下列式(2)所示，其中S2為第二中壓開關MP2_1~MP2_6的數量，此數量為6。附帶一提的是，倘若根據式(1)及式(2)的計算結果具有小數，則可對該計算結果採無條件進位以取得該數量。

式(1)

式(2)

於上述情境下，當電源電壓VHH為11伏特，高壓電源裝置100的輸出端OT所接的負載(未繪示)為輕載且輸入中壓開關MN1基於控制信號CRS而被導通時，第一偏壓電壓VG1及VG2皆為5伏特(即)，致使第一中壓開關 MP11及MP12分別被導通。由於負載為輕載，故第一中壓開關 MP12的源極端的電壓為11伏特，且輸出端的電壓也是11伏特。如此一來，第一中壓開關 MP11的源極端與閘極端的跨壓為6伏特，第一中壓開關 MP11的源極端與汲極端的跨壓為0伏特，且第一中壓開關 MP11的閘極端與汲極端的跨壓為6伏特，皆未超過第一中壓開關 MP11的崩潰電壓Vbd(為6伏特)，故第一中壓開關 MP11不會發生崩潰。另外，第一中壓開關 MP12的源極端與閘極端的跨壓為6伏特，第一中壓開關 MP12的源極端與汲極端的跨壓為0伏特，且第一中壓開關 MP12的閘極端與汲極端的跨壓為6伏特，皆未超過第一中壓開關 MP12的崩潰電壓Vbd(為6伏特)，故第一中壓開關 MP12亦不會發生崩潰。在負載為輕載且電源電壓VHH於11伏特的高壓情況下，第一中壓開關MP11及MP12皆不會發生崩潰，因此高壓電源裝置100可正常運作。

另一情況是，當電源電壓VHH為11伏特，高壓電源裝置100的輸出端OT所接的負載(未繪示)為重載且輸入中壓開關MN1基於控制信號CRS而被導通時，第一偏壓電壓VG1及VG2皆為5伏特(即)，致使第一中壓開關 MP11及MP12分別被導通。由於負載為重載，故第一中壓開關 MP12的源極端的電壓會被下拉至6伏特，且輸出端的電壓被下拉至約為0伏特。如此一來，第一中壓開關 MP11的源極端與閘極端的跨壓為6伏特，第一中壓開關 MP11的源極端與汲極端的跨壓為5伏特，且第一中壓開關 MP11的閘極端與汲極端的跨壓為1伏特，皆未超過第一中壓開關 MP11的崩潰電壓Vbd(為6伏特)，故第一中壓開關 MP11不會發生崩潰。另外，第一中壓開關 MP12的源極端與閘極端的跨壓為1伏特，第一中壓開關 MP12的源極端與汲極端的跨壓為6伏特，且第一中壓開關 MP12的閘極端與汲極端的跨壓為5伏特，皆未超過第一中壓開關 MP12的崩潰電壓Vbd(為6伏特)，故第一中壓開關 MP12亦不會發生崩潰。在負載為重載且電源電壓VHH於11伏特的高壓情況下，第一中壓開關MP11及MP12皆不會發生崩潰，因此高壓電源裝置100可正常運作。

又一情況是，當電源電壓VHH為1伏特，高壓電源裝置100的輸出端OT所接的負載(未繪示)為輕載且輸入中壓開關MN1基於控制信號CRS而被導通時，第一偏壓電壓VG1因為輸入中壓開關MN1為導通狀態而被下拉到接地電壓GND的電位(即0伏特)，而第一偏壓電壓VG2因為第一電流源130耦接到接地電壓GND而為0伏特，致使第一中壓開關 MP11及MP12可分別被導通。由於負載為輕載，故第一中壓開關 MP12的源極端的電壓為1伏特，且輸出端的電壓也是1伏特。如此一來，第一中壓開關 MP11的源極端與閘極端的跨壓為1伏特，第一中壓開關 MP11的源極端與汲極端的跨壓為0伏特，且第一中壓開關 MP11的閘極端與汲極端的跨壓為1伏特，皆未超過第一中壓開關 MP11的崩潰電壓Vbd(為6伏特)，故第一中壓開關 MP11不會發生崩潰。另外，第一中壓開關 MP12的源極端與閘極端的跨壓為1伏特，第一中壓開關 MP12的源極端與汲極端的跨壓為0伏特，且第一中壓開關 MP12的閘極端與汲極端的跨壓為1伏特，皆未超過第一中壓開關 MP12的崩潰電壓Vbd(為6伏特)，故第一中壓開關 MP12亦不會發生崩潰。在負載為輕載且電源電壓VHH低至1伏特的情況下，第一中壓開關 MP11及MP12仍可分別被導通，因此高壓電源裝置100在低壓的情況下仍可正常運作。

又一情況是，當電源電壓VHH為1伏特，高壓電源裝置100的輸出端OT所接的負載(未繪示)為重載且輸入中壓開關MN1基於控制信號CRS而被導通時，第一偏壓電壓VG1因為輸入中壓開關MN1為導通狀態而被下拉到接地電壓GND的電位(即0伏特)，而第一偏壓電壓VG2因為第一電流源130耦接到接地電壓GND而為0伏特，致使第一中壓開關 MP11及MP12可分別被導通，而第一中壓開關 MP12的源極端的電壓會被箝位在1伏特。由於負載為重載，故輸出端的電壓被下拉至約為0伏特。如此一來，第一中壓開關 MP11的源極端與閘極端的跨壓為1伏特，第一中壓開關 MP11的源極端與汲極端的跨壓為0伏特，且第一中壓開關 MP11的閘極端與汲極端的跨壓為1伏特，皆未超過第一中壓開關 MP11的崩潰電壓Vbd(為6伏特)，故第一中壓開關 MP11不會發生崩潰。另外，第一中壓開關 MP12的源極端與閘極端的跨壓為1伏特，第一中壓開關 MP12的源極端與汲極端的跨壓為1伏特，且第一中壓開關 MP12的閘極端與汲極端的跨壓為0伏特，皆未超過第一中壓開關 MP12的崩潰電壓Vbd(為6伏特)，故第一中壓開關 MP12亦不會發生崩潰。在在負載為重載且電源電壓VHH低至1伏特的情況下，第一中壓開關 MP11及MP12仍可分別被導通，因此高壓電源裝置100在低壓的情況下仍可正常運作。

總的來說，無論負載為輕載或是重載，只要電源電壓VHH是在1伏特至11伏特的電壓範圍內，高壓電源裝置100皆可正常運作。因此高壓電源裝置100可正常運作的電源電壓VHH的範圍以及其輸出電壓的範圍確實可被有效提昇。

以下請參照圖2，圖2是依照本發明另一實施例所繪示的高壓電源裝置的電路架構示意圖。高壓電源裝置200可包括三個第一中壓開關MP11、MP12與MP13、三個第一開關串聯組210、第二開關串聯組220、兩個第一電流源232、233、輔助元件240、二極體DM以及電流鏡電路250，但不限於此。值得一提的是，本發明所配置的第一開關串聯組的數量等於第一中壓開關的數量。此外，第一電流源的數量L以及二極體的數量W皆與第一中壓開關的數量M相關聯，其中L= M－1，W= M－2。第一中壓開關MP11、MP12與MP13依序串接，且串接在電源電壓VHH與高壓電源裝置200的輸出端OT之間。第一中壓開關MP11、MP12、MP13可分別受控於第一偏壓電壓VG1、VG2及VG3，以將電源電壓VHH傳輸至輸出端OT。

第一開關串聯組210包括輔助開關串聯組211以及兩個偏壓開關串聯組212、213。輔助開關串聯組211的第一端以及偏壓開關串聯組212、213的第一端耦接電源電壓VHH。輔助開關串聯組211的第二端產生第一偏壓電壓VG1，而偏壓開關串聯組212、213的第二端分別產生第一偏壓電壓VG2、VG3。

第二開關串聯組220耦接在輔助開關串聯組211的第二端與接地電壓GND之間。第二開關串聯組220用以限制流經輔助開關串聯組211的電流，且受控於控制信號CRS而啟閉，致使輔助開關串聯組211產生第一偏壓電壓VG1。

第一電流源232、233分別耦接在偏壓開關串聯組212、213的第二端與接地電壓GND之間，以分別提供偏壓開關串聯組212、213運作所需的第一偏壓電流。

輔助開關串聯組211的內部架構及實施方式類似於圖1的輔助開關串聯組111，故可參酌上述的相關說明，在此不再贅述。另外，偏壓開關串聯組212的內部架構及實施方式類似於圖1的偏壓開關串聯組112，故可參酌上述的相關說明，在此不再贅述。以下僅針對偏壓開關串聯組213進行說明。

偏壓開關串聯組213可包括多個第二中壓開關MP3_1~MP3_11，其中第二中壓開關MP3_1~MP3_11依序串接，且串接在電源電壓VHH與偏壓開關串聯組213的第二端之間。在圖2所示的實施例中，偏壓開關串聯組213的第二中壓開關MP3_1~MP3_11可為電晶體，但本發明並不以此為限。其中第一級電晶體(即第二中壓開關MP3_1)的源極端耦接電源電壓VHH。第一級電晶體(即第二中壓開關MP3_1)的閘極端與汲極端相耦接，並耦接至下一級電晶體(即第二中壓開關MP3_2)的源極端。其餘之電晶體的耦接方式可依此類推。而最後一級電晶體(即第二中壓開關MP3_11)的閘極端與汲極端相耦接，並耦接至偏壓開關串聯組213的第二端。

值得一提的是，在圖2所示的第二中壓開關MP3_1~MP3_11中，各電晶體的基體可耦接至其本身的源極端，但本發明並不限於此。在本發明的另一實施例中，為了節省電路面積，偏壓開關串聯組213中的第二中壓開關MP3_1~MP3_11可以共用一基體，特別是，可以共用的第二中壓開關數量可以是至少兩顆，而至多數量則可由第二中壓開關的崩潰電壓與臨界電壓決定，亦即崩潰電壓除以臨界電壓(倘若無法整除，則可對商數採無條件進位以取得上述至多數量)。舉例來說，倘若第二中壓開關的崩潰電壓為6伏特，且臨界電壓為1伏特，則最多是6顆第二中壓開關可共用一基體，故，第二中壓開關MP3_1~MP3_6可以共用一基體，且共用的基體耦接至第二中壓開關MP3_1~MP3_6中的最高電壓(即第二中壓開關MP3_1的源極端，亦即電源電壓VHH)。類似地，第二中壓開關MP3_7~MP3_11可以共用一基體，且共用的基體耦接至第二中壓開關MP3_7~MP3_11中的最高電壓(即第二中壓開關MP3_7的源極端)。上述範例中的第二中壓開關的崩潰電壓為6伏特，且臨界電壓為1伏特僅為例示說明，並非用以限制本發明。

在本發明的其他實施例中，偏壓開關串聯組213的第二中壓開關MP3_1~MP3_11可改採二極體來實現，其耦接方式可參照上述圖1的第二中壓開關MP1_1~MP1_6為二極體的耦接方式而類推得之，故在此不再贅述。

在圖2所示的實施例中，第一中壓開關 MP11、MP12及MP13可為電晶體，但本發明並不以此為限。第一級電晶體(即第一中壓開關MP11)的源極端耦接電源電壓VHH。第一級電晶體(即第一中壓開關MP11)的汲極端耦接至下一級電晶體(即第一中壓開關MP12)的源極端。第二級電晶體(即第一中壓開關MP12)的汲極端耦接至下一級電晶體(即第一中壓開關MP13)的源極端。最後一級電晶體(即第一中壓開關MP13)的汲極端耦接至輸出端OT。第一級電晶體(即第一中壓開關MP11)的閘極端耦接至輔助開關串聯組211的第二端以接收第一偏壓電壓VG1，第二級電晶體(即第一中壓開關MP12)的閘極端耦接至偏壓開關串聯組212的第二端以接收第一偏壓電壓VG2，而最後一級電晶體(即第一中壓開關MP13)的閘極端耦接至偏壓開關串聯組213的第二端以接收第一偏壓電壓VG3。另外，輔助元件240耦接在第一級電晶體(即第一中壓開關MP11)的源極端與閘極端之間，輔助元件240的實施方式及運作類似於圖1的輔助元件140，故可參酌上述的相關說明，不再贅述。

在圖2所示的實施例中，為了避免第一中壓開關MP13發生崩潰，故配置了二極體DM，其中二極體DM的陽極端耦接第一中壓開關MP12的源極端，且二極體DM的陰極端耦接至偏壓開關串聯組213的第二中壓開關MP3_6的汲極端。關於二極體DM的配置位置稍後會再詳細說明。

在圖2所示的實施例中，第二開關串聯組220可包括電阻R1、兩個第三中壓開關MN2、MN3、輸入中壓開關MN1以及第二電流源222。電阻R1的第一端耦接至輔助開關串聯組211的第二端。第三中壓開關MN3與第三中壓開關MN2依序串接，且串接在電阻R1的第二端與第一節點ND1之間。第二電流源222耦接在第一節點ND1與接地電壓GND之間，以提供輔助開關串聯組211運作所需的第二偏壓電流。輸入中壓開關MN1耦接在第一節點ND1與接地電壓GND之間，且受控於控制信號CRS而啟閉。值得一提的是，第三中壓開關MN2及MN3分別受控於輸入偏壓電壓VSP以及第二偏壓電壓VG21，以防止輸入中壓開關MN1發生崩潰，其中輸入偏壓電壓VSP可為一固定的中壓電壓值，例如5伏特，但本發明並不以此為限。值得一提的是，本發明所配置的第三中壓開關的數量L與第一中壓開關M的數量相關聯，亦即L= M－1。

在圖2所示的實施例中，電流鏡電路250用以接收輸入偏壓電壓VSP，並據以產生第二偏壓電壓VG21。詳細來說，電流鏡電路250可包括參考電路251以及一個映射電路252。參考電路251用以接收輸入偏壓電壓VSP，並據以產生參考電壓VR及參考電流。映射電路252接收參考電壓VR以映射出偏壓電流，並據以產生第二偏壓電壓VG21。值得一提的是，本發明所配置的映射電路的數量W與第一中壓開關M的數量相關聯，亦即W= M－2。

更進一步來說，參考電路251可包括第三開關串聯組2513、二極體DP以及第四開關串聯組2514。第三開關串聯組2513包括第四中壓開關MP5_1。第四中壓開關MP5_1串接在電源電壓VHH與第二節點ND2之間，並產生參考電壓VR。在圖2的實施例中，第四中壓開關MP5_1可為電晶體，其中電晶體的源極端耦接電源電壓VHH，且電晶體的閘極端與汲極端相耦接並耦接至第二節點ND2。

二極體DP的陽極端接收輸入偏壓電壓VSP，且二極體DP的陰極端可產生初始箝制電壓VCP。第四開關串聯組2514耦接在第二節點ND2與接地電壓GND之間，且受控於輸入偏壓電壓VSP及初始箝制電壓VCP而提供第三開關串聯組2513運作所需的第三偏壓電流。詳言之，第四開關串聯組包括2514可包括第三電流源I251以及兩個第五中壓開關MNC1、MNC2。第三電流源I251的第一端耦接接地電壓GND。第五中壓開關MNC2及第五中壓開關MNC1分別受控於初始箝制電壓VCP及輸入偏壓電壓VSP。第五中壓開關MNC2及第五中壓開關MNC1依序串接，且串接在該第二節點ND2與第三電流源I251的第二端之間。

映射電路252可包括第五開關串聯組2525以及一個第六中壓開關MPC6。第五開關串聯組2525具有多個第七中壓開關MN5_1~MN5_11。第七中壓開關MN5_1~MN5_11依序串接，且串接在第三節點ND31與接地電壓GND之間，以產生第二偏壓電壓VG21。第六中壓開關MPC6耦接在電源電壓VHH與第三節點ND31之間，且反應於參考電壓VR而產生第五開關串聯組2525運作所需的第四偏壓電流。

特別的是，映射電路252的第三節點ND31更與二極體DP的陰極端相耦接，藉以在電源電壓VHH被拉昇至高壓後，第七中壓開關MN5_1~MN5_11所產生的第二偏壓電壓VG21可取代初始箝制電壓VCP以控制第五中壓開關MNC2，從而避免第五中壓開關MNC1崩潰。稍後會進行詳細說明。

於圖2所示的實施例中，第七中壓開關MN5_1~MN5_11可為電晶體，但本發明並不以此為限。其中第一級電晶體(即第七中壓開關MN5_11)的源極端耦接接地電壓GND。第一級電晶體(即第七中壓開關MN5_11)的閘極端與汲極端相耦接並耦接至下一級電晶體(即第七中壓開關MN5_10)的源極端。其餘之電晶體的耦接方式可依此類推。而最後一級電晶體(即第七中壓開關MN5_1)的閘極端與汲極端相耦接並耦接至第三節點ND31。值得一提的是，在圖2所示的第七中壓開關MN5_1~MN5_11中，各電晶體的基體可耦接至其本身的源極端，但本發明並不限於此。在本發明的另一實施例中，為了節省電路面積，第七中壓開關MN5~MN5_11可以共用一基體，特別是，可以共用的第七中壓開關數量可以是至少兩顆，而至多數量則可由第七中壓開關的崩潰電壓與臨界電壓來決定，亦即崩潰電壓除以臨界電壓(倘若無法整除，則可對商數採無條件進位以取得上述至多數量)。舉例來說，倘若第七中壓開關的崩潰電壓為6伏特，且臨界電壓為1伏特，則最多是6顆第七中壓開關可共用一基體，故，第七中壓開關MN5_1~MN5_6可以共用一基體，且共用的基體耦接至第七中壓開關MN5_1~MN5_6中的最低電壓(即第七中壓開關MN5_6的源極端。類似地，第七中壓開關MN5_7~MN5_11可以共用一基體，且共用的基體耦接至第七中壓開關MN5_7~MN5_11中的最低電壓(即第七中壓開關MN5_11的源極端，亦即接地電壓GND)。上述範例中的第七中壓開關的崩潰電壓為6伏特，且臨界電壓為1伏特僅為例示說明，並非用以限制本發明。

在本發明的其他實施例中，第七中壓開關MN5_1~MN5_11可改採二極體來實現，但本發明並不以此為限。其中第一級二極體(即第七中壓開關MN5_11)的陰極端耦接至接地電壓GND。第一級二極體(即第七中壓開關MN5_11)的陽極端耦接至下一級二極體(即第二中壓開關MN5_10)的陰極端。其餘之二極體的耦接方式可依此類推。而最後一級二極體(即第二中壓開關MN5_1)的陽極端可耦接至第三節點ND31。

在圖2所示的實施例中，電源電壓VHH可為正電高壓；第一中壓開關MP11~MP13、第二中壓開關MP1_1~MP1_6、MP2_1~MP2_6與MP3_1~MP3_11、第四中壓開關MP5_1以及第六中壓開關MPC6可為P型金氧半場效電晶體；而第三中壓開關MN2~MN3、輸入中壓開關MN1、第五中壓開關MNC1與MNC5以及第七中壓開關MN5_1~MN5_11可為N型金氧半場效電晶體。如此一來，高壓電源裝置200可基於控制信號CRS而提供正電的輸出電壓至輸出端OT。但本發明並不以此為限。

在本發明的其他實施例中，圖2的電源電壓VHH可為負電高壓；第一中壓開關MP11~MP13、第二中壓開關MP1_1~MP1_6、MP2_1~MP2_6與MP3_1~MP3_11、第四中壓開關MP5_1以及第六中壓開關MPC6可變更為N型金氧半場效電晶體；而第三中壓開關MN2~MN3、輸入中壓開關MN1、第五中壓開關MNC1與MNC5以及第七中壓開關MN5_1~MN5_11可變更為P型金氧半場效電晶體。如此一來，圖2的高壓電源裝置200可基於控制信號CRS而提供負電的輸出電壓至輸出端OT。

值得一提的是，為了避免第一中壓開關MP11~MP13以及輸入中壓開關MN1因電源電壓VHH的高壓而發生崩潰，輔助開關串聯組211中的第二中壓開關MP1_1~MP1_6的數量、偏壓開關串聯組212中的第二中壓開關MP2_1~MP2_6的數量、偏壓開關串聯組213中的第二中壓開關MP3_1~MP3_11的數量以及二極體DM的耦接位置必須精心設計。

以下假設圖2的輸入偏壓電壓VSP為5伏特，二極體DM以及二極體DP的順向偏壓VF為1伏特，P型金氧半場效電晶體及N型金氧半場效電晶體的崩潰電壓(breakdown voltage，下稱Vbd)為6伏特，且P型金氧半場效電晶體導通的臨界電壓(threshold voltage，下稱Vtp)為-1伏特，而N型金氧半場效電晶體導通的臨界電壓(下稱Vtn)為1伏特，電源電壓VHH的最大值(下稱VHHmax)可設定在16伏特，而電源電壓VHH的最小值(下稱VHHmin)可設定在1伏特。

一般來說，通常會先將輸入偏壓電壓VSP及電源電壓VHH(約為輸入偏壓電壓VSP的電壓值)提供給高壓電源裝置200，故初始箝制電壓VCP的初始值為4伏特(即VSP－VF)，而第二偏壓電壓VG21等於初始箝制電壓VCP的初始值為4伏特。此時，輸入偏壓電壓VSP(為5伏特)及初始箝制電壓VCP (為4伏特)可分別用來對第五中壓開關MNC1及MNC2進行偏壓，致使參考電路251可產生參考電壓VR及參考電流，並使映射電路252映射出偏壓電流，從而完成電流鏡電路250的預充電動作。接著，可在高壓的應用下將電源電壓VHH拉昇 (例如拉昇至VHHmax，為16伏特)，此時，第五開關串聯組2525將產生偏壓電壓VG21為11伏特(即)，並將初始箝制電壓VCP由4伏特拉昇至11伏特。換句話說，此時的偏壓電壓VG21不僅對第三中壓開關MN3進行偏壓，也用來對第五中壓開關MNC2進行偏壓。由於電源電壓VHH拉昇至16伏特後，初始箝制電壓VCP由4伏特拉昇至11伏特，故可避免第五中壓開關MNC2發生崩潰。

另外，在電源電壓VHH為16伏特的情況下，為了避免第一中壓開關MP11的源極端與汲極端之間發生崩潰，第一中壓開關MP12的源極端的電壓值VP1可設定為11伏特(最小值)；且為了避免第一中壓開關MP12的源極端與汲極端之間發生崩潰，第一中壓開關MP13的源極端的電壓值VP2可設定在6伏特(最小值)。於上述情境下，第二中壓開關MP1_1~MP1_6的數量，將由崩潰電壓Vbd及臨界電壓Vtp決定，例如上述式(1)所示，其數量為6個。而第二中壓開關MP2_1~MP2_6的數量，將由電源電壓VHH的最大值VHHmax、第一中壓開關MP12的源極端的電壓值VP1以及臨界電壓Vtp決定，例如上述式(2)所示，其數量為6個。另外，第二中壓開關MP3_1~MP3_11的數量，將由電源電壓VHH的最大值VHHmax、第一中壓開關MP13的源極端的電壓值VP2以及臨界電壓Vtp決定，例如下列式(3)所示，其中S3為第二中壓開關MP3_1~MP3_11的數量，此數量為11。附帶一提的是，倘若根據式(3)的計算結果具有小數，則可對該計算結果採無條件進位以取得該數量。

式(3)

需特別說明的是，二極體DM的陽極端耦接至三個第一中壓開關MP11~MP13中的第二級(即第一中壓開關MP12)的源極端。而二極體DM的陰極端耦接至偏壓開關串聯組212~213中的最後一個偏壓開關串聯組(即偏壓開關串聯組213)的第Z個第二中壓開關的汲極端，其中Z由電源電壓VHH的最大值VHHmax、第一中壓開關MP12的源極端的電壓值VP1以及臨界電壓Vtp來決定，以避免第一中壓開關MP13於負載為輕載時發生崩潰，例如下列式(4)所示。於本實施例中，Z為6，因此二極體DM的陰極端耦接至偏壓開關串聯組213中的第六個第二中壓開關MP3_6的汲極端。附帶一提的是，倘若根據式(4)的計算結果具有小數，則可對該計算結果採無條件進位以取得該數量。

式(4)

另外，參考電路251的第三開關串聯組2513中的第四中壓開關MP5_1的數量，可由電源電壓VHH的最小值VHHmin以及臨界電壓Vtp決定，例如下列式(5)所示，其中S41為第四中壓開關MP5_1的數量，其數量為1個。而映射電路252的第五開關串聯組2525中的第七中壓開關MN5_1~MN5_11的數量，可由崩潰電壓Vbd、臨界電壓Vtn與輸入偏壓電壓VSP來決定，例如下列式(6)所示，其中S51為第七中壓開關MN5_1~MN5_11的數量，其數量為11個。附帶一提的是，倘若根據式(5)及式(6)的計算結果具有小數，則可對該計算結果採無條件進位以取得該數量。以下將針對高壓電源裝置200的運作進行說明。

式(5)

式(6)

當電源電壓VHH為16伏特且輸入偏壓電壓Vsp為5伏特時，電流鏡電路250中的映射電路252將提供11伏特(即)的第二偏壓電壓VG21，而偏壓開關串聯組212所提供的第一偏壓電壓VG2為10伏特(即)，二極體DM的陰極端(即偏壓開關串聯組213的第二中壓開關MP3_6的汲極端)的電壓為10伏特(即)，偏壓開關串聯組213所提供的第一偏壓電壓VG3為5伏特(即)。

於一情況下，倘若高壓電源裝置200的輸出端OT所接的負載(未繪示)為輕載且輸入中壓開關MN1基於控制信號CRS而被導通時，第三中壓開關MN2及第三中壓開關MN3可分別反應於輸入偏壓電壓VSP(為5伏特)及第二偏壓電壓VG21(為11伏特)而被導通。此時，第一偏壓電壓VG1為10伏特(即)，因此第一中壓開關 MP11、MP12及MP13可依序被導通。由於負載為輕載，故第一中壓開關 MP12的源極端(即二極體DM的陽極端)的電壓為16伏特、第一中壓開關 MP13的源極端的電壓為16伏特，且輸出端OT的電壓也是16伏特。基於二極體DM的陰極端的電壓為10伏特，二極體DM的兩端跨壓(為6伏特)將大於二極體DM的順向偏壓(為1伏特)，故二極體DM將被導通，致使二極體DM的陰極端的電壓被上拉至15伏特，因此第一偏壓電壓VG3由5伏特上拉至10伏特，而第二中壓開關MP3_1~MP3_6被截止。

如此一來，第一中壓開關 MP11的源極端(為16伏特)與閘極端(為10伏特)的跨壓為6伏特，第一中壓開關 MP11的源極端與汲極端(為16伏特)的跨壓為0伏特，且第一中壓開關 MP11的閘極端與汲極端的跨壓為6伏特，皆未超過第一中壓開關 MP11的崩潰電壓Vbd(為6伏特)，故第一中壓開關 MP11不會發生崩潰。而第一中壓開關 MP12的源極端(為16伏特)與閘極端(為10伏特)的跨壓為6伏特，第一中壓開關 MP12的源極端與汲極端(為16伏特)的跨壓為0伏特，且第一中壓開關 MP12的閘極端與汲極端的跨壓為6伏特，皆未超過第一中壓開關 MP12的崩潰電壓Vbd(為6伏特)，故第一中壓開關 MP12亦不會發生崩潰。另外，第一中壓開關 MP13的源極端(為16伏特)與閘極端(為10伏特)的跨壓為6伏特，第一中壓開關 MP13的源極端與汲極端(為16伏特)的跨壓為0伏特，且第一中壓開關 MP13的閘極端與汲極端的跨壓為6伏特，皆未超過第一中壓開關 MP13的崩潰電壓Vbd(為6伏特)，故第一中壓開關 MP13亦不會發生崩潰。

可以理解的是，由於二極體DM於負載為輕載時可被導通，使得第一偏壓電壓VG3由5伏特上拉至10伏特，從而避免第一中壓開關 MP13發生崩潰。因此，在負載為輕載且電源電壓VHH於16伏特的高壓情況下，第一中壓開關MP11、MP12及MP13皆不會發生崩潰，因此高壓電源裝置200可正常運作。

另一情況是，倘若高壓電源裝置200的輸出端OT所接的負載(未繪示)為重載且輸入中壓開關MN1基於控制信號CRS而被導通時，第三中壓開關MN2及第三中壓開關MN3可分別反應於輸入偏壓電壓VSP(為5伏特)及第二偏壓電壓VG21(為11伏特)而被導通。此時，第一偏壓電壓VG1為10伏特(即)，因此第一中壓開關 MP11、MP12及MP13可依序被導通。由於負載為重載，故第一中壓開關 MP12的源極端(即二極體DM的陽極端)被下拉至11伏特、第一中壓開關 MP13的源極端的電壓被下拉至6伏特，且輸出端OT的電壓被下拉至約為0伏特。基於二極體DM的陰極端的電壓為10伏特，二極體DM的兩端跨壓(為1伏特)並未大於順向偏壓(為1伏特)，故二極體DM為截止狀態，因此第一偏壓電壓VG3保持在5伏特，而第二中壓開關MP3_1~MP3_11皆維持在導通狀態。

如此一來，第一中壓開關 MP11的源極端(為16伏特)與閘極端(為10伏特)的跨壓為6伏特，第一中壓開關 MP11的源極端與汲極端(為11伏特)的跨壓為5伏特，且第一中壓開關 MP11的閘極端與汲極端的跨壓為1伏特，皆未超過第一中壓開關 MP11的崩潰電壓Vbd(為6伏特)，故第一中壓開關 MP11不會發生崩潰。而第一中壓開關 MP12的源極端(為11伏特)與閘極端(為10伏特)的跨壓為1伏特，第一中壓開關 MP12的源極端與汲極端(為6伏特)的跨壓為5伏特，且第一中壓開關 MP12的閘極端與汲極端的跨壓為4伏特，皆未超過第一中壓開關 MP12的崩潰電壓Vbd(為6伏特)，故第一中壓開關 MP12亦不會發生崩潰。另外，第一中壓開關 MP13的源極端(為6伏特)與閘極端(為5伏特)的跨壓為1伏特，第一中壓開關 MP13的源極端與汲極端(為0伏特)的跨壓為6伏特，且第一中壓開關 MP13的閘極端與汲極端的跨壓為5伏特，皆未超過第一中壓開關 MP13的崩潰電壓Vbd(為6伏特)，故第一中壓開關 MP13亦不會發生崩潰。由此可知，在負載為重載且電源電壓VHH於16伏特的高壓情況下，第一中壓開關MP11、MP12及MP13皆不會發生崩潰，因此高壓電源裝置200可正常運作。

又一情況是，當電源電壓VHH為1伏特時，第七中壓開關MN5_1~MN5_11為截止狀態，電流鏡電路250中的映射電路252所提供的第二偏壓電壓VG21將被維持在初始箝制電壓VCP(為4伏特)，而偏壓開關串聯組212所提供的第一偏壓電壓VG2因為第一電流源232耦接到接地電壓GND而為0伏特，二極體DM為截止狀態，偏壓開關串聯組213所提供的第一偏壓電壓VG3因為電流源233接到GND為0伏特。

當高壓電源裝置200的輸出端OT所接的負載(未繪示)為輕載且輸入中壓開關MN1基於控制信號CRS而被導通時，第三中壓開關MN2及第三中壓開關MN3可分別反應於輸入偏壓電壓VSP(為5伏特)及第二偏壓電壓VG21(為4伏特)而被導通。此時，第一偏壓電壓VG1約為0伏特，因此第一中壓開關 MP11、MP12及MP13可依序被導通。由於負載為輕載，故第一中壓開關 MP12的源極端的電壓為1伏特，第一中壓開關 MP13的源極端的電壓為1伏特，且輸出端的電壓也是1伏特。如此一來，第一中壓開關 MP11的源極端與閘極端的跨壓為1伏特，第一中壓開關 MP11的源極端與汲極端的跨壓為0伏特，且第一中壓開關 MP11的閘極端與汲極端的跨壓為1伏特，皆未超過第一中壓開關 MP11的崩潰電壓Vbd(為6伏特)，故第一中壓開關 MP11不會發生崩潰。第一中壓開關 MP12的源極端與閘極端的跨壓為1伏特，第一中壓開關 MP12的源極端與汲極端的跨壓為0伏特，且第一中壓開關 MP12的閘極端與汲極端的跨壓為1伏特，皆未超過第一中壓開關 MP12的崩潰電壓Vbd(為6伏特)，故第一中壓開關 MP12亦不會發生崩潰。另外，第一中壓開關 MP13的源極端與閘極端的跨壓為1伏特，第一中壓開關 MP13的源極端與汲極端的跨壓為0伏特，且第一中壓開關 MP13的閘極端與汲極端的跨壓為1伏特，皆未超過第一中壓開關 MP13的崩潰電壓Vbd(為6伏特)，故第一中壓開關 MP13亦不會發生崩潰。可以理解的是，在負載為輕載且電源電壓VHH低至1伏特的情況下，第一中壓開關 MP11、MP12及MP13仍可分別被導通，因此高壓電源裝置200在低壓的情況下仍可正常運作。

另外，當高壓電源裝置200的輸出端OT所接的負載(未繪示)為重載且輸入中壓開關MN1基於控制信號CRS而被導通時，第三中壓開關MN2及第三中壓開關MN3可分別反應於輸入偏壓電壓VSP(為5伏特)及第二偏壓電壓VG21(為4伏特)而被導通。此時，第一偏壓電壓VG1約為0伏特，因此第一中壓開關 MP11、MP12及MP13可依序被導通，而第一中壓開關 MP12的源極端的電壓以及第一中壓開關 MP13的源極端的電壓會被箝位在1伏特。由於負載為重載，故輸出端的電壓被下拉至約為0伏特。如此一來，第一中壓開關 MP11的源極端與閘極端的跨壓為1伏特，第一中壓開關 MP11的源極端與汲極端的跨壓為0伏特，且第一中壓開關 MP11的閘極端與汲極端的跨壓為1伏特，皆未超過第一中壓開關 MP11的崩潰電壓Vbd(為6伏特)，故第一中壓開關 MP11不會發生崩潰。第一中壓開關 MP12的源極端與閘極端的跨壓為1伏特，第一中壓開關 MP12的源極端與汲極端的跨壓為0伏特，且第一中壓開關 MP12的閘極端與汲極端的跨壓為1伏特，皆未超過第一中壓開關 MP12的崩潰電壓Vbd(為6伏特)，故第一中壓開關 MP12亦不會發生崩潰。另外，第一中壓開關 MP13的源極端與閘極端的跨壓為1伏特，第一中壓開關 MP13的源極端與汲極端的跨壓為1伏特，且第一中壓開關 MP13的閘極端與汲極端的跨壓為0伏特，皆未超過第一中壓開關 MP13的崩潰電壓Vbd(為6伏特)，故第一中壓開關 MP13亦不會發生崩潰。可以理解的是，在負載為重載且電源電壓VHH低至1伏特的情況下，第一中壓開關 MP11、MP12及MP13仍可分別被導通，因此高壓電源裝置200在低壓的情況下仍可正常運作。

總的來說，無論負載為輕載或是重載，只要電源電壓VHH是在1伏特至16伏特的電壓範圍內，高壓電源裝置200皆可正常運作。因此高壓電源裝置200可正常運作的電源電壓VHH的範圍以及其輸出電壓的範圍確實可被有效提昇。

以下請參照圖3，圖3是依照本發明又一實施例所繪示的高壓電源裝置的電路架構示意圖。高壓電源裝置300可包括四個第一中壓開關MP11、MP12、MP13與MP14、四個第一開關串聯組310、第二開關串聯組320、三個第一電流源332、333與334、輔助元件340、兩個二極體DM1與DM2、一個第六開關串聯組391以及電流鏡電路350，但不限於此。值得一提的是，本發明所配置的第一開關串聯組的數量等於第一中壓開關的數量。此外，第一電流源的數量L、二極體的數量W以及第六開關串聯組的數量F，皆與第一中壓開關的數量M相關聯，其中L= M－1，W= M－2且F= M－3。第一中壓開關MP11、MP12、MP13與MP14依序串接，且串接在電源電壓VHH與高壓電源裝置300的輸出端OT之間。第一中壓開關MP11、MP12、MP13及MP14可分別受控於第一偏壓電壓VG1、VG2、VG3及VG4，以將電源電壓VHH傳輸至輸出端OT。

第一開關串聯組310包括輔助開關串聯組311以及三個偏壓開關串聯組312、313與314。輔助開關串聯組311的第一端以及偏壓開關串聯組312、313、314的第一端耦接電源電壓VHH。輔助開關串聯組311的第二端產生第一偏壓電壓VG1，而偏壓開關串聯組312、313、314的第二端分別產生第一偏壓電壓VG2、VG3、VG4。

第二開關串聯組320耦接在輔助開關串聯組311的第二端與接地電壓GND之間。第二開關串聯組320用以限制流經輔助開關串聯組311的電流，且受控於控制信號CRS而啟閉，致使輔助開關串聯組311產生第一偏壓電壓VG1。

第一電流源332、333、334分別耦接在偏壓開關串聯組312、313、314的第二端與接地電壓GND之間，以分別提供偏壓開關串聯組312、313、314運作所需的第一偏壓電流。

輔助開關串聯組311、偏壓開關串聯組312及313的內部架構及實施方式，分別類似於圖2的輔助開關串聯組211、偏壓開關串聯組212及213，故可參酌上述的相關說明，在此不再贅述。以下僅針對偏壓開關串聯組314進行說明。

偏壓開關串聯組314可包括多個第二中壓開關MP4_1~MP4_16，其中第二中壓開關MP4_1~MP4_16依序串接，且串接在電源電壓VHH與偏壓開關串聯組314的第二端之間。在圖3所示的實施例中，偏壓開關串聯組314的第二中壓開關MP4_1~MP4_16可為電晶體，但本發明並不以此為限。其中第一級電晶體(即第二中壓開關MP4_1)的源極端耦接電源電壓VHH。第一級電晶體(即第二中壓開關MP4_1)的閘極端與汲極端相耦接，並耦接至下一級電晶體(即第二中壓開關MP4_2)的源極端。其餘之電晶體的耦接方式可依此類推。而最後一級電晶體(即第二中壓開關MP4_16)的閘極端與汲極端相耦接，並耦接至偏壓開關串聯組314的第二端。值得一提的是，在圖3所示的第二中壓開關MP4_1~MP4_16中，各電晶體的基體可耦接至其本身的源極端，但本發明並不限於此。在本發明的另一實施例中，為了節省電路面積，偏壓開關串聯組314中的第二中壓開關MP4_1~MP4_16可以共用一基體，特別是，可以共用的第二中壓開關數量可以是至少兩顆，而至多數量則可由第二中壓開關的崩潰電壓與臨界電壓來決定，亦即崩潰電壓除以臨界電壓(倘若無法整除，則可對商數採無條件進位以取得上述至多數量)。舉例來說，倘若第二中壓開關的崩潰電壓為6伏特，且臨界電壓為1伏特，則最多是6顆第二中壓開關可共用一基體，故，第二中壓開關MP4_1~MP4_6可以共用一基體，且共用的基體耦接至第二中壓開關MP4_1~MP4_6中的最高電壓(即電源電壓VHH)。類似地，第二中壓開關MP4_7~MP4_12可以共用一基體，且共用的基體耦接至第二中壓開關MP4_7~MP4_12中的最高電壓(即第二中壓開關MP4_7的源極端)；而第二中壓開關MP4_13~MP4_16可以共用一基體，且共用的基體耦接至第二中壓開關MP4_13~MP4_16中的最高電壓(即第二中壓開關MP4_13的源極端)。上述範例中的第二中壓開關的崩潰電壓為6伏特，且臨界電壓為1伏特僅為例示說明，並非用以限制本發明。

在本發明的其他實施例中，偏壓開關串聯組314的第二中壓開關MP4_13~MP4_16可改採二極體來實現，其耦接方式可參照上述圖1的第二中壓開關MP1_1~MP1_6為二極體的耦接方式而類推得之，故在此不再贅述。

在圖3所示的實施例中，第一中壓開關 MP11、MP12、MP13、MP14可為電晶體，但本發明並不以此為限。第一中壓開關 MP11、MP12、MP13、MP14為電晶體的耦接方式可參酌上述圖2的相關說明而依此類推，在此不再贅述。另外，輔助元件340耦接在第一級電晶體(即第一中壓開關MP11)的源極端與閘極端之間，輔助元件340的實施方式及運作類似於圖1及圖2的輔助元件140、240，故可參酌上述的相關說明，不再贅述。

在圖3所示的實施例中，為了避免第一中壓開關MP13及MP14發生崩潰，故分別配置了二極體DM1及DM2，其中二極體DM1的陽極端耦接第一中壓開關MP12的源極端，二極體DM1的陰極端耦接至偏壓開關串聯組313的第二中壓開關MP3_6的汲極端，二極體DM2的陽極端耦接第一中壓開關MP13的源極端，二極體DM2的陰極端耦接至偏壓開關串聯組314的第二中壓開關MP4_11的汲極端。關於二極體DM1及DM2的配置位置稍後會再詳細說明。

在圖3所示的實施例中，第二開關串聯組320可包括電阻R1、三個第三中壓開關MN2、MN3與MN4、輸入中壓開關MN1以及第二電流源322。電阻R1的第一端耦接至輔助開關串聯組311的第二端。第三中壓開關MN4、MN3與MN2依序串接，且串接在電阻R1的第二端與第一節點ND1之間。第二電流源322耦接在第一節點ND1與接地電壓GND之間，以提供輔助開關串聯組311運作所需的第二偏壓電流。輸入中壓開關MN1耦接在第一節點ND1與接地電壓GND之間，且受控於控制信號CRS而啟閉。值得一提的是，第三中壓開關MN2、MN3及MN4分別受控於輸入偏壓電壓VSP、第二偏壓電壓VG21及第二偏壓電壓VG22，以防止輸入中壓開關MN1發生崩潰，其中輸入偏壓電壓VSP可為一固定的中壓電壓值，例如5伏特，但本發明並不以此為限。值得一提的是，本發明所配置的第三中壓開關的數量L與第一中壓開關M的數量相關聯，亦即L= M－1。

在圖3所示的實施例中，電流鏡電路350用以接收輸入偏壓電壓VSP，並據以產生第二偏壓電壓VG21、VG22。詳細來說，電流鏡電路350可包括參考電路351以及兩個映射電路352、353。參考電路351用以接收輸入偏壓電壓VSP，並據以產生參考電壓VR及參考電流。映射電路352、353接收參考電壓VR以分別映射出偏壓電流，並分別據以產生第二偏壓電壓VG21、VG22。值得一提的是，本發明所配置的映射電路的數量W與第一中壓開關M的數量相關聯，亦即W= M－2。

更進一步來說，參考電路351可包括第三開關串聯組3513、二極體DP以及第四開關串聯組3514。第三開關串聯組3513包括第四中壓開關MP5_1~MP5_5。第四中壓開關MP5_1~MP5_5依序串接在電源電壓VHH與第二節點ND2之間，其中第四中壓開關MP5_1可產生參考電壓VR。在圖3的實施例中，第四中壓開關MP5_1~MP5_5可為電晶體，其中第一級電晶體(第四中壓開關MP5_1)的源極端耦接電源電壓VHH，每一級電晶體(例如第四中壓開關MP5_1))的的閘極端與汲極端相耦接並耦接下一級電晶體(例如第四中壓開關MP5_2)的源極端，且最後一級電晶體(第四中壓開關MP5_5)的的閘極端與汲極端相耦接並耦接至第二節點ND2。另外，二極體DP及第四開關串聯組3514的架構及實施方式分別類似於圖2的二極體DP及第四開關串聯組2514，故可參照上述的相關說明，在此不再贅述。值得一提的是，在圖3所示的第四中壓開關MP5_1~MP5_5中，各電晶體的基體可耦接至其本身的源極端，但本發明並不限於此。在本發明的另一實施例中，為了節省電路面積，第四中壓開關MP5_1~MP5_5可以共用一基體，特別是，可以共用的第四中壓開關數量可以是至少兩顆，至多數量則可由第四中壓開關的崩潰電壓與臨界電壓來決定，亦即崩潰電壓除以臨界電壓(倘若無法整除，則可對商數採無條件進位以取得上述至多數量)。舉例來說，倘若第四中壓開關的崩潰電壓為6伏特，且臨界電壓為1伏特，則最多是6顆第四中壓開關共用一基體，故，第四中壓開關MP5_1~MP5_5可以共用一基體，且共用的基體耦接至第四中壓開關MP5_1~MP5_5中的最高電壓(即電源電壓VHH)。上述範例中的第四中壓開關的崩潰電壓為6伏特，且臨界電壓為1伏特僅為例示說明，並非用以限制本發明。

在本發明的其他實施例中，除第四中壓開關MP5_1之外，第四中壓開關MP5_2~MP5_5也可改採二極體來實現，但本發明並不以此為限。其中第一級二極體(即第二中壓開關MP5_2)的陽極端耦接第四中壓開關MP5_1的汲極端。第一級二極體(即第二中壓開關MP5_2)的陰極端耦接至下一級二極體(即第二中壓開關MP5_3)的陽極端。其餘之二極體的耦接方式可依此類推。而最後一級二極體(即第二中壓開關MP5_5)的陰極端耦接至第二節點ND2。

第一級映射電路352可包括第五開關串聯組2525以及兩個第六中壓開關MPC6、MPC61。第五開關串聯組2525的架構及實施方式類似於圖2的第五開關串聯組2525，故可參照上述圖2的相關說明，在此不再贅述。第一級第六中壓開關MPC6與第二級第六中壓開關MPC61依序串接，且依序串接在電源電壓VHH與第三節點ND31之間。第六中壓開關MPC6可反應於參考電壓VR而產生第五開關串聯組2525運作所需的第四偏壓電流，而第六中壓開關MPC61受控於偏壓電壓VG41以防止第六中壓開關MPC6發生崩潰。

特別的是，映射電路352的第三節點ND31更與二極體DP的陰極端相耦接，藉以在電源電壓VHH被拉昇至高壓後，第七中壓開關MN5_1~MN5_11所產生的第二偏壓電壓VG21可取代初始箝制電壓VCP以控制五中壓開關MNC2，從而避免第五中壓開關MNC1崩潰。稍後會進行詳細說明。

第二級映射電路353可包括第五開關串聯組3535以及一個第六中壓開關MPC7。第五開關串聯組3535具有多個第七中壓開關MN7_1~MN7_17。第七中壓開關MN7_1~MN7_17依序串接，且串接在第三節點ND32與接地電壓GND之間，以產生第二偏壓電壓VG22。第六中壓開關MPC7耦接在電源電壓VHH與第三節點ND32之間，且反應於參考電壓VR而產生第五開關串聯組3535運作所需的第四偏壓電流。

於圖3所示的實施例中，第七中壓開關MN7_1~MN7_17可為電晶體，但本發明並不以此為限。第七中壓開關MN7_1~MN7_17為電晶體的耦接方式可參酌上述圖2的第七中壓開關MN5_1~MN5_11相關說明而類推得之，在此不再贅述。值得一提的是，在圖3所示的第七中壓開關MN7_1~MN7_17中，各電晶體的基體可耦接至其本身的源極端，但本發明並不限於此。在本發明的另一實施例中，為了節省電路面積，第七中壓開關MN7_1~MN7_17可以共用一基體，特別是，可以共用的第七中壓開關數量可以是至少兩顆，而至多數量則可由第七中壓開關的崩潰電壓與臨界電壓來決定，亦即崩潰電壓除以臨界電壓(倘若無法整除，則可對商數採無條件進位以取得上述至多數量)。舉例來說，倘若第七中壓開關的崩潰電壓為6伏特，且臨界電壓為1伏特，則最多是6顆第七中壓開關可共用一基體，故，第七中壓開關MN7_1~MN7_6可以共用一基體，且共用的基體耦接至第七中壓開關MN7_1~MN7_6中的最低電壓(即第七中壓開關MN7_6的源極端)；第七中壓開關MN7_7~MN7_12可以共用一基體，且共用的基體耦接至第七中壓開關MN7_7~MN7_12中的最低電壓(即第七中壓開關MN7_12的源極端)；而第七中壓開關MN7_13~MN7_17可以共用一基體，且共用的基體耦接至第七中壓開關MN7_13~MN7_17中的最低電壓(即接地電壓GND)。上述範例中的第七中壓開關的崩潰電壓為6伏特，且臨界電壓為1伏特僅為例示說明，並非用以限制本發明。

在本發明的其他實施例中，第七中壓開關MN7_1~MN7_17可改採二極體來實現，但本發明並不以此為限。第七中壓開關MN7_1~MN7_17為二極體的耦接方式可參酌上述圖2的第七中壓開關MN5_1~MN5_11為二極體的相關說明而類推之，在此不再贅述。

第六開關串聯組391可包括第八中壓開關MP8_1~MP8_6，其中第八中壓開關MP8_1~MP8_6依序串接，且串接在電源電壓VHH與第四節點ND4之間。而第四電流源359耦接在第四節點ND4與接地電壓GND之間。

值得一提的是，本發明所配置的第H個第六開關串聯組的第八中壓開關的數量，等於L個偏壓開關串聯組中的第H個偏壓開關串聯組的第二中壓開關的數量，其中H為小於或等於F的正整數。在圖3的所示的實施例中有三個偏壓開關串聯組312~314，故L=3；在圖3的所示的實施例中有一個個第六開關串聯組391，故H=1。因此，圖3所配置的第八中壓開關MP8_1~MP8_6的數量，等於第一個偏壓開關串聯組312的第二中壓開關MP2_1~MP2_6的數量，為六個。

於圖3所示的實施例中，第八中壓開關MP8_1~MP8_6可為電晶體，但本發明並不以此為限。第八中壓開關MP8_1~MP8_6為電晶體的耦接方式可參酌上述圖2的第二中壓開關MP2_1~MP2_6相關說明而類推得之，在此不再贅述。值得一提的是，在圖3所示的第八中壓開關MP8_1~MP8_6中，各電晶體的基體可耦接至其本身的源極端，但本發明並不限於此。在本發明的另一實施例中，為了節省電路面積，第八中壓開關MP8_1~MP8_6可以共用一基體，可以共用的第八中壓開關數量可以是至少兩顆，而至多數量則可由第八中壓開關的崩潰電壓與臨界電壓來決定，亦即崩潰電壓除以臨界電壓(倘若無法整除，則可對商數採無條件進位以取得上述至多數量)。舉例來說，倘若第八中壓開關的崩潰電壓為6伏特，且臨界電壓為1伏特，則最多是6顆第八中壓開關共用一基體，故，第八中壓開關MP8_1~MP8_6可以共用一基體，且共用的基體耦接至第八中壓開關MP8_1~MP8_6中的最高電壓(即電源電壓VHH)。上述範例中的第八中壓開關的崩潰電壓為6伏特，且臨界電壓為1伏特僅為例示說明，並非用以限制本發明。

在本發明的其他實施例中，第八中壓開關MP8_1~MP8_6可改採二極體來實現，但本發明並不以此為限。第八中壓開關MP8_1~MP8_6為二極體的耦接方式可參酌上述圖2的第二中壓開關MP2_1~MP2_6為二極體的相關說明而類推之，在此不再贅述。

值得一提的是，本發明所配置的每一級映射電路中的第V級第六中壓開關的閘極端，耦接至第T個第六開關串聯組的第四節點，其中V為小於或等於第六中壓開關的數量且大於或等於二的整數，且T=V－1。因此，於圖3所示的實施例中，第一級映射電路352中的第二級第六中壓開關MPC61的閘極端，耦接至第六開關串聯組391的第四節點ND4(即第八中壓開關MP8_1~MP8_6中的最後一級第八中壓開關MP8_6的閘極端)。特別的是，第二級第六中壓開關MPC61的配置，可避免第一級第六中壓開關MPC6發生崩潰。

在圖3所示的實施例中，電源電壓VHH可為正電高壓；第一中壓開關MP11~MP14、第二中壓開關MP1_1~MP1_6、MP2_1~MP2_6與MP3_1~MP3_11、MP4_1~MP4_16、第四中壓開關MP5_1~MP5_5、第六中壓開關MPC6、MPC61、MPC7以及第八中壓開關MP8_1~MP8_6可為P型金氧半場效電晶體；而第三中壓開關MN2~MN4、輸入中壓開關MN1、第五中壓開關MNC1與MNC5以及第七中壓開關MN5_1~MN5_11、MN7_1~MN7_17可為N型金氧半場效電晶體。如此一來，高壓電源裝置300可基於控制信號CRS而提供正電的輸出電壓至輸出端OT。但本發明並不以此為限。

在本發明的其他實施例中，電源電壓VHH可為負電高壓；第一中壓開關MP11~MP14、第二中壓開關MP1_1~MP1_6、MP2_1~MP2_6與MP3_1~MP3_11、MP4_1~MP4_16、第四中壓開關MP5_1~MP5_5、第六中壓開關MPC6、MPC61、MPC7以及第八中壓開關MP8_1~MP8_6可為N型金氧半場效電晶體；而第三中壓開關MN2~MN4、輸入中壓開關MN1、第五中壓開關MNC1與MNC5以及第七中壓開關MN5_1~MN5_11、MN7_1~MN7_17可為P型金氧半場效電晶體。如此一來，高壓電源裝置300可基於控制信號CRS而提供負電的輸出電壓至輸出端OT。但本發明並不以此為限。

值得一提的是，為了避免第一中壓開關MP11~MP14以及輸入中壓開關MN1因電源電壓VHH的高壓而發生崩潰，輔助開關串聯組311中的第二中壓開關MP1_1~MP1_6的數量、偏壓開關串聯組312中的第二中壓開關MP2_1~MP2_6的數量、偏壓開關串聯組313中的第二中壓開關MP3_1~MP3_11的數量、偏壓開關串聯組313中的第二中壓開關MP4_1~MP4_16的數量、二極體DM1以及二極體DM2的耦接位置必須精心設計。

以下假設圖3的輸入偏壓電壓VSP為5伏特，二極體DM1、DM2以及二極體DP的順向偏壓VF為1伏特，P型金氧半場效電晶體及N型金氧半場效電晶體的崩潰電壓(breakdown voltage，下稱Vbd)為6伏特，且P型金氧半場效電晶體導通的臨界電壓(threshold voltage，下稱Vtp)為-1伏特，而N型金氧半場效電晶體導通的臨界電壓(下稱Vtn)為1伏特，電源電壓VHH的最大值(下稱VHHmax)可設定在21伏特，而電源電壓VHH的最小值(下稱VHHmin)可設定在5伏特。

一般來說，通常會先將輸入偏壓電壓VSP及電源電壓VHH(約為輸入偏壓電壓VSP的電壓值)提供給高壓電源裝置300，故初始箝制電壓VCP的初始值為4伏特(即VSP－VF)，而第二偏壓電壓VG21等於初始箝制電壓VCP的初始值為4伏特。此時，輸入偏壓電壓VSP(為5伏特)及初始箝制電壓VCP (為4伏特)可分別用來對第五中壓開關MNC1及MNC2進行偏壓，致使參考電路351可產生參考電壓VR及參考電流，並使映射電路352、353映射出偏壓電流，從而完成電流鏡電路350的預充電動作。接著，可在高壓的應用下將電源電壓VHH拉昇 (例如拉昇至VHHmax，為21伏特)，此時，第五開關串聯組2525將產生偏壓電壓VG21為11伏特(即)，並將初始箝制電壓VCP由4伏特拉昇至11伏特。換句話說，此時的偏壓電壓VG21不僅對第三中壓開關MN3進行偏壓，也用來對第五中壓開關MNC2進行偏壓。由於電源電壓VHH拉昇至21伏特後，第二節點ND2的電壓為16伏特(即)，而初始箝制電壓VCP將由4伏特拉昇至11伏特，故可避免第五中壓開關MNC2發生崩潰。

另外，在電源電壓VHH為21伏特的情況下，為了避免第一中壓開關MP11的源極端與汲極端之間發生崩潰，第一中壓開關MP12的源極端的電壓值VP1可設定為16伏特(最小值)；為了避免第一中壓開關MP12的源極端與汲極端之間發生崩潰，第一中壓開關MP13的源極端的電壓值VP2可設定為11伏特(最小值)；且為了避免第一中壓開關MP13的源極端與汲極端之間發生崩潰，第一中壓開關MP14的源極端的電壓值VP3可設定為6伏特(最小值)。於上述情境下，第二中壓開關MP1_1~MP1_6的數量，將由崩潰電壓Vbd及臨界電壓Vtp決定，例如上述式(1)所示，其數量為6個。而第二中壓開關MP2_1~MP2_6的數量，將由電源電壓VHH的最大值VHHmax、第一中壓開關MP12的源極端的電壓值VP1以及臨界電壓Vtp決定，例如上述式(2)所示，其數量為6個。第二中壓開關MP3_1~MP3_11的數量，將由電源電壓VHH的最大值VHHmax、第一中壓開關MP13的源極端的電壓值VP2以及臨界電壓Vtp決定，例如上述式(3)所示，其數量為11。另外，第二中壓開關MP4_1~MP4_16的數量，將由電源電壓VHH的最大值VHHmax、第一中壓開關MP14的源極端的電壓值VP3以及臨界電壓Vtp決定，例如下列式(7)所示，其中S4為第二中壓開關MP4_1~MP4_16的數量，此數量為16。附帶一提的是，倘若根據式(7)的計算結果具有小數，則可對該計算結果採無條件進位以取得該數量。

式(7)

需特別說明的是，第一顆二極體DM1的陽極端耦接至四個第一中壓開關MP11~MP14中的第二級(即第一中壓開關MP12)的源極端。而二極體DM1的陰極端耦接至偏壓開關串聯組312~314中的第二個偏壓開關串聯組(即偏壓開關串聯組313)的第Z₁ 個第二中壓開關的汲極端，其中Z₁ 由電源電壓VHH的最大值VHHmax、第一中壓開關MP12的源極端的電壓值VP1以及臨界電壓Vtp來決定，以避免第一中壓開關MP13於負載為輕載時發生崩潰，例如下列式(8.1)所示。於本實施例中，Z₁ 為6，因此二極體DM1的陰極端耦接至偏壓開關串聯組313中的第六個第二中壓開關MP3_6的汲極端。附帶一提的是，倘若根據式(8.1)的計算結果具有小數，則可對該計算結果採無條件進位以做為Z₁ 。

式(8.1)

另外，二極體DM2的陽極端耦接至四個第一中壓開關MP11~MP14中的第三級(即第一中壓開關MP13)的源極端。而二極體DM2的陰極端耦接至偏壓開關串聯組312~314中的第三個偏壓開關串聯組(即偏壓開關串聯組314)的第Z₂ 個第二中壓開關的汲極端，其中Z₂ 由電源電壓VHH的最大值VHHmax、第一中壓開關MP13的源極端的電壓值VP2以及臨界電壓Vtp來決定，以避免第一中壓開關MP14於負載為輕載時發生崩潰，例如下列式(8.2)所示。於本實施例中，Z₂ 為11，因此二極體DM2的陰極端耦接至偏壓開關串聯組314中的第十一個第二中壓開關MP4_11的汲極端。附帶一提的是，倘若根據式(8.2)的計算結果具有小數，則可對該計算結果採無條件進位以做為Z₂ 。

式(8.2)

另外，參考電路351的第三開關串聯組3513中的第四中壓開關MP5_1~MP5_5的數量，可由電源電壓VHH的最小值VHHmin以及臨界電壓Vtp決定，例如上述式(5)所示，其數量為5個。映射電路352的第五開關串聯組2525中的第七中壓開關MN5_1~MN5_11的數量，可由崩潰電壓Vbd、臨界電壓Vtn與輸入偏壓電壓VSP來決定，例如上述式(6)所示，其數量為11個。如此一來，第二偏壓電壓VG21可設定為11伏特。另外，映射電路353的第五開關串聯組3535中的第七中壓開關MN7_1~MN7_17的數量，可由崩潰電壓Vbd、臨界電壓Vtn與第二偏壓電壓VG21來決定，例如下列式(9)所示，其中S61為第七中壓開關MN7_1~MN7_17的數量，此數量為17個。映射電路352的第六中壓開關MPC6、MPC61的數量，可由電源電壓的最大值VHHmax、第二偏壓電壓VG21與崩潰電壓Vbd來決定，以防止發生崩潰，例如下列式(10)所示，其中S71為第六中壓開關MPC6、MPC61的數量，此數量為2個。映射電路353的第六中壓開關MPC7的數量，可由電源電壓的最大值VHHmax、第二偏壓電壓VG22與崩潰電壓Vbd來決定，以防止發生崩潰，例如下列式(11)所示，其中S81為第六中壓開關MPC7的數量，此數量為1個。附帶一提的是，倘若根據式(9)、式(10)及式(11)的計算結果具有小數，則可對該計算結果採無條件進位以做為該數量。以下將針對高壓電源裝置300的運作進行說明。

式(9)

式(10)

式(11)

當電源電壓VHH為21伏特且輸入偏壓電壓VSP為5伏特時，第六開關串聯組391的第八中壓開關MP8_6的閘極端將提供15伏特(即)的偏壓電壓VG41以導通第六中壓開關MPC61，電流鏡電路350中的映射電路352將提供11伏特(即)的第二偏壓電壓VG21，電流鏡電路350中的映射電路353將提供17伏特(即)的第二偏壓電壓VG22，而偏壓開關串聯組312所提供的第一偏壓電壓VG2為15伏特(即)，二極體DM1的陰極端(即第二中壓開關MP3_6的汲極端)的電壓為15伏特(即)，偏壓開關串聯組313所提供的第一偏壓電壓VG3為10伏特(即)，二極體DM2的陰極端(即第二中壓開關MP4_11的汲極端)的電壓為10伏特(即)，偏壓開關串聯組314所提供的第一偏壓電壓VG4為5伏特(即)。

於一情況下，倘若高壓電源裝置300的輸出端OT所接的負載(未繪示)為輕載且輸入中壓開關MN1基於控制信號CRS而被導通時，第三中壓開關MN2~MN4可分別反應於輸入偏壓電壓VSP(為5伏特)、第二偏壓電壓VG21(為11伏特)及第二偏壓電壓VG22(為17伏特)而被導通。此時，第一偏壓電壓VG1為15伏特(即)，因此第一中壓開關 MP11~ MP14可依序被導通。由於負載為輕載，故第一中壓開關 MP12的源極端的電壓為21伏特、第一中壓開關 MP13的源極端(即二極體DM2的陽極端)的電壓為21伏特，第一中壓開關 MP14的源極端的電壓為21伏特，且輸出端OT的電壓也是21伏特。

基於二極體DM1的陰極端的電壓為15伏特，二極體DM1的兩端跨壓(為6伏特)將大於二極體DM1的順向偏壓(為1伏特)，故二極體DM1將被導通，致使二極體DM1的陰極端的電壓被上拉至20伏特，因此第一偏壓電壓VG3由10伏特上拉至15伏特，而第二中壓開關MP3_1~MP3_6被截止。另外，基於二極體DM2的陰極端的電壓為10伏特，二極體DM2的兩端跨壓(為11伏特)將大於二極體DM2的順向偏壓(為1伏特)，故二極體DM2將被導通，致使二極體DM2的陰極端的電壓被上拉至20伏特，因此第一偏壓電壓VG4由5伏特上拉至15伏特，而第二中壓開關MP4_1~MP4_11被截止。

如此一來，第一中壓開關 MP11的源極端(為21伏特)與閘極端(為15伏特)的跨壓為6伏特，第一中壓開關 MP11的源極端與汲極端(為21伏特)的跨壓為0伏特，且第一中壓開關 MP11的閘極端與汲極端的跨壓為6伏特，皆未超過第一中壓開關 MP11的崩潰電壓Vbd(為6伏特)，故第一中壓開關 MP11不會發生崩潰。而第一中壓開關 MP12的源極端(為21伏特)與閘極端(為15伏特)的跨壓為6伏特，第一中壓開關 MP12的源極端與汲極端(為21伏特)的跨壓為0伏特，且第一中壓開關 MP12的閘極端與汲極端的跨壓為6伏特，皆未超過第一中壓開關 MP12的崩潰電壓Vbd(為6伏特)，故第一中壓開關 MP12亦不會發生崩潰。第一中壓開關 MP13的源極端(為21伏特)與閘極端(為15伏特)的跨壓為6伏特，第一中壓開關 MP13的源極端與汲極端(為21伏特)的跨壓為0伏特，且第一中壓開關 MP13的閘極端與汲極端的跨壓為6伏特，皆未超過第一中壓開關 MP13的崩潰電壓Vbd(為6伏特)，故第一中壓開關 MP13亦不會發生崩潰。另外，第一中壓開關 MP14的源極端(為21伏特)與閘極端(為15伏特)的跨壓為6伏特，第一中壓開關 MP14的源極端與汲極端(為21伏特)的跨壓為0伏特，且第一中壓開關 MP14的閘極端與汲極端的跨壓為6伏特，皆未超過第一中壓開關 MP14的崩潰電壓Vbd(為6伏特)，故第一中壓開關 MP14亦不會發生崩潰。

可以理解的是，由於二極體DM1及DM2被導通，使得第一偏壓電壓VG3由10伏特上拉至15伏特，且第一偏壓電壓VG4由5伏特上拉至15伏特，從而避免第一中壓開關 MP13及MP14發生崩潰。因此，在負載為輕載且電源電壓VHH於21伏特的高壓情況下，第一中壓開關MP11~MP14皆不會發生崩潰，因此高壓電源裝置300可正常運作。

另一情況是，倘若高壓電源裝置300的輸出端OT所接的負載(未繪示)為重載且輸入中壓開關MN1基於控制信號CRS而被導通時，第三中壓開關MN2~MN4可分別反應於輸入偏壓電壓Vsp(為5伏特)、第二偏壓電壓VG21(為11伏特)及第二偏壓電壓VG22(為17伏特)而被導通。此時，第一偏壓電壓VG1為15伏特(即)，因此第一中壓開關 MP11~ MP14可依序被導通。由於負載為重載，故第一中壓開關 MP12的源極端(即二極體DM1的陽極端)被下拉至16伏特，第一中壓開關 MP13的源極端(即二極體DM2的陽極端)的電壓被下拉至11伏特，第一中壓開關 MP14的源極端的電壓被下拉至6伏特，且輸出端OT的電壓被下拉至約為0伏特。基於二極體DM1的陰極端的電壓為15伏特，二極體DM1的兩端跨壓(為1伏特)並未大於順向偏壓(為1伏特)，故二極體DM1為截止狀態，因此第一偏壓電壓VG3保持在10伏特，而第二中壓開關MP3_1~MP3_11皆維持在導通狀態。另外，基於二極體DM2的陰極端的電壓為10伏特，二極體DM2的兩端跨壓(為1伏特)並未大於順向偏壓(為1伏特)，故二極體DM2為截止狀態，因此第一偏壓電壓VG4保持在5伏特，而第二中壓開關MP4_1~MP4_16皆維持在導通狀態。

如此一來，第一中壓開關 MP11的源極端(為21伏特)與閘極端(為15伏特)的跨壓為6伏特，第一中壓開關 MP11的源極端與汲極端(為16伏特)的跨壓為5伏特，且第一中壓開關 MP11的閘極端與汲極端的跨壓為1伏特，皆未超過第一中壓開關 MP11的崩潰電壓Vbd(為6伏特)，故第一中壓開關 MP11不會發生崩潰。而第一中壓開關 MP12的源極端(為16伏特)與閘極端(為15伏特)的跨壓為1伏特，第一中壓開關 MP12的源極端與汲極端(為11伏特)的跨壓為5伏特，且第一中壓開關 MP12的閘極端與汲極端的跨壓為4伏特，皆未超過第一中壓開關 MP12的崩潰電壓Vbd(為6伏特)，故第一中壓開關 MP12亦不會發生崩潰。第一中壓開關 MP13的源極端(為11伏特)與閘極端(為10伏特)的跨壓為1伏特，第一中壓開關 MP13的源極端與汲極端(為6伏特)的跨壓為5伏特，且第一中壓開關 MP13的閘極端與汲極端的跨壓為4伏特，皆未超過第一中壓開關 MP13的崩潰電壓Vbd(為6伏特)，故第一中壓開關 MP13亦不會發生崩潰。另外，第一中壓開關 MP14的源極端(為6伏特)與閘極端(為5伏特)的跨壓為1伏特，第一中壓開關 MP14的源極端與汲極端(為0伏特)的跨壓為6伏特，且第一中壓開關 MP14的閘極端與汲極端的跨壓為5伏特，皆未超過第一中壓開關 MP14的崩潰電壓Vbd(為6伏特)，故第一中壓開關 MP14亦不會發生崩潰。由此可知，在負載為重載且電源電壓VHH於21伏特的高壓情況下，第一中壓開關MP11~MP14皆不會發生崩潰，因此高壓電源裝置300可正常運作。

又一情況是，當電源電壓VHH為5伏特、高壓電源裝置300的輸出端OT所接的負載(未繪示)為輕載且輸入中壓開關MN1基於控制信號CRS而被導通時，第三中壓開關MN2~MN4可依序被導通。此時，第一偏壓電壓VG1透過第一電流源322接到接地電位GND而約為0伏特，偏壓開關串聯組312~314所提供的第一偏壓電壓VG2~VG4透過第二電流源332、333及334接到接地電位GND而皆為0伏特，第一中壓開關 MP11~MP14依序被導通，且二極體DM1及DM2亦被導通。基於電源電壓VHH為5伏特，第一偏壓電壓VG1、VG2、VG3、VG4皆為0伏特，且輸出端的電壓為5伏特(由於負載為輕載)，因此第一中壓開關 MP11~MP14皆不會發生崩潰。可以理解的是，在負載為輕載且電源電壓VHH低至5伏特的情況下，第一中壓開關 MP11~MP14仍可分別被導通且不會發生崩潰，因此高壓電源裝置300在低壓5伏特的情況下仍可正常運作。

又一情況是，當電源電壓VHH為5伏特、高壓電源裝置300的輸出端OT所接的負載(未繪示)為重載且輸入中壓開關MN1基於控制信號CRS而被導通時，第三中壓開關MN2~MN4可分別被導通。此時，第一偏壓電壓VG1透過第一電流源322接到接地電位GND而約為0伏特，偏壓開關串聯組312~314所提供的第一偏壓電壓VG2~VG4透過第二電流源332、333及334接到接地電位GND而皆為0伏特，第一中壓開關 MP11~MP14依序被導通，而二極體DM1及DM2為截止狀態。基於電源電壓VHH為5伏特，第一偏壓電壓VG1、VG2、VG3、VG4皆為0伏特，且輸出端的電壓為0伏特(由於負載為重載)，因此第一中壓開關 MP11~MP14皆不會發生崩潰。可以理解的是，在負載為重載且電源電壓VHH低至5伏特的情況下，第一中壓開關 MP11~MP14仍可分別被導通且不會發生崩潰，因此高壓電源裝置300在低壓5伏特的情況下仍可正常運作。

總的來說，無論負載為輕載或是重載，只要電源電壓VHH是在5伏特至21伏特的電壓範圍內，高壓電源裝置300皆可正常運作。因此高壓電源裝置300可正常運作的電源電壓VHH的範圍以及其輸出電壓的範圍確實可被有效提昇。

在本發明的上述實施例中，雖然僅例舉兩顆第一中壓開關(即圖1)、三顆第一中壓開關(即圖2)以及四顆第一中壓開關(即圖3)的實施方式進行說明，但任何所屬技術領域中具有通常知識者當可依據上述圖1~圖3的教示而類推出五顆(含)以上第一中壓開關的實施方式，故在此不再贅述。

綜上所述，在本發明實施例的高壓電源裝置中，其內部的中壓開關元件不會因高壓電源裝置操作在高壓的電源電壓下而發生崩潰。此外，藉由本發明實施例的高壓電源裝置的電路設計，可有效提昇高壓電源裝置可正常運作的電源電壓及其輸出電壓的範圍。

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、200、300‧‧‧高壓電源裝置

110、210、310‧‧‧第一開關串聯組

111、211、311‧‧‧輔助開關串聯組

112、212、213、312、313、314‧‧‧偏壓開關串聯組

120、220、320‧‧‧第二開關串聯組

130、232、233、332、333、334‧‧‧第一電流源

140、240、340‧‧‧輔助元件

222、322‧‧‧第二電流源

250、350‧‧‧電流鏡電路

251、351‧‧‧參考電路

2513、3513‧‧‧第三開關串聯組

2514、3514‧‧‧第四開關串聯組

252、352、353‧‧‧映射電路

2525、3535‧‧‧第五開關串聯組

359‧‧‧第四電流源

391‧‧‧第六開關串聯組

CRS‧‧‧控制信號

DM、DM1、DM2、DP‧‧‧二極體

GND‧‧‧接地電壓

I251‧‧‧第三電流源

MN1‧‧‧輸入中壓開關

MN2、MN3、MN4‧‧‧第三中壓開關

MN5_1~MN5_11、MN7_1~MN7_17‧‧‧第七中壓開關

MNC1、MNC2‧‧‧第五中壓開關

MP11、MP12、MP13、MP14‧‧‧第一中壓開關

MP1_1~MP1_6、MP2_1~MP2_6、MP3_1~MP3_11、MP4_1~MP4_16‧‧‧第二中壓開關

MP5_1~MP5_5‧‧‧第四中壓開關

MPC6、MPC61、MPC7‧‧‧第六中壓開關

MP8_1~MP8_6‧‧‧第八中壓開關

ND1‧‧‧第一節點

ND2‧‧‧第二節點

ND31、ND32‧‧‧第三節點

ND4‧‧‧第四節點

OT‧‧‧輸出端

R1‧‧‧電阻

VCP‧‧‧初始箝制電壓

VG1、VG2、VG3、VG4‧‧‧第一偏壓電壓

VG21、VG22‧‧‧第二偏壓電壓

VG41‧‧‧偏壓電壓

VHH‧‧‧電源電壓

VP1、VP2、VP3‧‧‧電壓值

VR‧‧‧參考電壓

VSP‧‧‧輸入偏壓電壓

下面的所附圖式是本發明的說明書的一部分，繪示了本發明的示例實施例，所附圖式與說明書的描述一起說明本發明的原理。 圖1是依照本發明一實施例所繪示的高壓電源裝置的電路架構示意圖。 圖2是依照本發明另一實施例所繪示的高壓電源裝置的電路架構示意圖。 圖3是依照本發明又一實施例所繪示的高壓電源裝置的電路架構示意圖。

Claims (29)

1. 一種高壓電源裝置，包括： M個第一中壓開關，該M個第一中壓開關依序串接，且串接在一電源電壓與該高壓電源裝置的一輸出端之間，其中該M個第一中壓開關分別受控於M個第一偏壓電壓，以將該電源電壓傳輸至該輸出端，其中M為大於或等於二的整數； M個第一開關串聯組，包括一輔助開關串聯組以及L個偏壓開關串聯組，其中該M個第一開關串聯組中的每一者的第一端耦接該電源電壓，且該M個第一開關串聯組的每一者的第二端產生該M個第一偏壓電壓的其中一者，其中L= M－1； 一第二開關串聯組，耦接在該輔助開關串聯組的該第二端與一接地電壓之間，該第二開關串聯組用以限制流經該輔助開關串聯組的電流，且受控於一控制信號而啟閉，致使該輔助開關串聯組產生對應的該第一偏壓電壓；以及 L個第一電流源，該L個第一電流源中的每一者耦接在該L個偏壓開關串聯組中的其中一對應者的該第二端與該接地電壓之間，以提供對應的該偏壓開關串聯組運作所需的一第一偏壓電流。
2. 如申請專利範圍第1項所述的高壓電源裝置，其中該M個第一開關串聯組中的每一者包括： 多個第二中壓開關，該些第二中壓開關依序串接，且串接在該電源電壓與對應的該第一開關串聯組的該第二端之間。
3. 如申請專利範圍第2項所述的高壓電源裝置，其中該M個第一開關串聯組中的每一者的該些第二中壓開關為多個電晶體，其中該些電晶體中的第一級電晶體的源極端耦接該電源電壓，該些電晶體中的每一者的閘極端與汲極端相耦接並耦接至下一級電晶體的源極端，且該些電晶體中的最後一級電晶體的閘極端與汲極端相耦接並耦接至對應的該第一開關串聯組的該第二端，其中至少部份該些電晶體的基體為彼此共用並耦接至所述至少部份該些電晶體中的一最高電位，且所述至少部份該些電晶體的數量由該電晶體的一崩潰電壓與一臨界電壓來決定。
4. 如申請專利範圍第2項所述的高壓電源裝置，其中該M個第一開關串聯組中的每一者的該些第二中壓開關為多個二極體，其中該些二極體中的第一級二極體的陽極端耦接該電源電壓，該些二極體中的每一者的陰極端耦接至下一級二極體的陽極端，且該些二極體中的最後一級二極體的陰極端耦接至對應的該第一開關串聯組的該第二端。
5. 如申請專利範圍第2項所述的高壓電源裝置，其中該M個第一中壓開關包括： 多個電晶體，該些電晶體中的第一級電晶體的源極端耦接該電源電壓，該些電晶體的每一者的汲極端耦接至下一級電晶體的源極端，且該些電晶體中的最後一級電晶體的汲極端耦接至該輸出端， 其中該些電晶體中的該第一級電晶體的閘極端耦接該輔助開關串聯組的該第二端，且該些電晶體中的第J級電晶體的閘極端耦接該L個偏壓開關串聯組中的第I個偏壓開關串聯組的該第二端，其中J=I+1，且I為小於或等於L的正整數。
6. 如申請專利範圍第5項所述的高壓電源裝置，其中： 該輔助開關串聯組中的該些第二中壓開關的數量，由該些電晶體的一崩潰電壓及該些電晶體的一臨界電壓決定；以及 該L個偏壓開關串聯組中的該第I個偏壓開關串聯組的該些第二中壓開關的數量，由該電源電壓的最大值、該些電晶體中的該第J級電晶體的源極端的電壓以及該些電晶體的該臨界電壓決定。
7. 如申請專利範圍第5項所述的高壓電源裝置，更包括： 一輔助元件，耦接在該第一級電晶體的該源極端與該閘極端之間，以輔助控制該第一級電晶體的啟閉運作。
8. 如申請專利範圍第7項所述的高壓電源裝置，其中該輔助元件為一電阻或一電流源。
9. 如申請專利範圍第5項所述的高壓電源裝置，其中M為大於二的整數，且該高壓電源裝置更包括： W個二極體，該W個二極體中的第X個二極體的陽極端耦接至該些電晶體中的第Y級電晶體的源極端，且該第X個二極體的陰極端耦接至第Y個偏壓開關串聯組中的第Z個第二中壓開關的汲極端，其中W= M－2，Y=X+1，X為小於或等於W的正整數，且Z由該電源電壓的最大值、該些電晶體中的該第Y級電晶體的源極端的電壓以及該些電晶體的該臨界電壓來決定。
10. 如申請專利範圍第2項所述的高壓電源裝置，其中M等於二，且該第二開關串聯組包括： 一電阻，該電阻的第一端耦接該輔助開關串聯組的該第二端；以及 一輸入中壓開關，耦接在該電阻的第二端與該接地電壓之間，且受控於該控制信號而啟閉。
11. 如申請專利範圍第10項所述的高壓電源裝置，其中該電源電壓為一正電高壓，該M個第一中壓開關的每一者以及該些第二中壓開關的每一者為P型金氧半場效電晶體，且該輸入中壓開關為N型金氧半場效電晶體。
12. 如申請專利範圍第10項所述的高壓電源裝置，其中該電源電壓為一負電高壓，該M個第一中壓開關的每一者以及該些第二中壓開關的每一者為N型金氧半場效電晶體，且該輸入中壓開關為P型金氧半場效電晶體。
13. 如申請專利範圍第2項所述的高壓電源裝置，其中M為大於二的整數，且該第二開關串聯組包括： 一電阻，該電阻的第一端耦接該輔助開關串聯組的該第二端； L個第三中壓開關，該L個第三中壓開關中的第一級第三中壓開關至第L級第三中壓開關依序串接，且依序串接在該電阻的第二端與一第一節點之間； 一第二電流源，該第二電流源耦接在該第一節點與該接地電壓之間，以提供該輔助開關串聯組運作所需的一第二偏壓電流；以及 一輸入中壓開關，耦接在該第一節點與該接地電壓之間，且受控於該控制信號而啟閉， 其中該第一級第三中壓開關至第W級第三中壓開關分別受控於W個第二偏壓電壓，且該第L級第三中壓開關受控於一輸入偏壓電壓，以防止該輸入中壓開關發生崩潰，其中W= M－2。
14. 如申請專利範圍第13項所述的高壓電源裝置，更包括： 一電流鏡電路，用以接收該輸入偏壓電壓，並據以產生該W個第二偏壓電壓。
15. 如申請專利範圍第14項所述的高壓電源裝置，其中該電流鏡電路包括： 一參考電路，用以接收該輸入偏壓電壓，並據以產生一參考電壓；以及 W個映射電路，用以接收該參考電壓，並據以產生該W個第二偏壓電壓。
16. 如申請專利範圍第15項所述的高壓電源裝置，其中該參考電路包括： 一第三開關串聯組，具有至少一第四中壓開關，該至少一第四中壓開關依序串接，且串接在該電源電壓與一第二節點之間，其中該至少一第四中壓開關中的第一級第四中壓開關產生該參考電壓； 一二極體，該二極體的陽極端接收該輸入偏壓電壓，且該二極體的陰極端產生一箝制電壓；以及 一第四開關串聯組，耦接在該第二節點與該接地電壓之間，用以受控於該輸入偏壓電壓及該箝制電壓而提供該第三開關串聯組運作所需的一第三偏壓電流。
17. 如申請專利範圍第16項所述的高壓電源裝置，其中： 該至少一第四中壓開關為至少一電晶體，其中該至少一電晶體中的第一級電晶體的源極端耦接該電源電壓，該至少一電晶體中的每一者的閘極端與汲極端相耦接並耦接至下一級電晶體的源極端，且該至少一電晶體中的最後一級電晶體的閘極端與汲極端相耦接並耦接至該第二節點，其中該第一級電晶體的該閘極端產生該參考電壓，且至少部份該至少一電晶體的基體為彼此共用並耦接至所述至少部份該至少一電晶體中的一最高電位，且所述至少部份該至少一電晶體的數量由該至少一電晶體的一崩潰電壓與一臨界電壓來決定。
18. 如申請專利範圍第17項所述的高壓電源裝置，其中該至少一第四中壓開關的數量由該電源電壓的最小值以及該些電晶體的一臨界電壓決定。
19. 如申請專利範圍第16項所述的高壓電源裝置，其中該第四開關串聯組包括： 一第三電流源，該第三電流源的第一端耦接該接地電壓；以及 兩個第五中壓開關，該兩個第五中壓開關分別受控於該箝制電壓及該輸入偏壓電壓，該兩個第五中壓開關依序串接，且串接在該第二節點與該第三電流源的第二端之間。
20. 如申請專利範圍第19項所述的高壓電源裝置，其中該W個映射電路中的第K級映射電路產生該W個第二偏壓電壓的其中一對應者以控制第K級第三中壓開關，且K為小於或等於W的正整數，其中該第K級映射電路包括： 一第五開關串聯組，具有多個第七中壓開關，其中該些第七中壓開關依序串接，且串接在一第三節點與該接地電壓之間以產生該對應的第二偏壓電壓；以及 U個第六中壓開關，該U個第六中壓開關中的第一級第六中壓開關至第U級第六中壓開關依序串接，且依序串接在該電源電壓與該第三節點之間，其中該第一級第六中壓開關反應於該參考電壓而產生該第五開關串聯組運作所需的一第四偏壓電流，其中該U個第六中壓開關的數量，由該電源電壓的最大值、該第K級映射電路的該第二偏壓電壓與該U個第六中壓開關的一崩潰電壓來決定， 其中該W個映射電路中的第一級映射電路的該第三節點更耦接至該二極體的該陰極端。
21. 如申請專利範圍第20項所述的高壓電源裝置，其中M為大於三的整數，且該高壓電源裝置更包括F個第六開關串聯組，其中F= M－3，且該F個第六開關串聯組中的每一者包括： 多個第八中壓開關，該些第八中壓開關依序串接，且串接在該電源電壓與一第四節點之間；以及 一第四電流源，耦接在該第四節點與該接地電壓之間， 其中該F個第六開關串聯組中的第H個第六開關串聯組的該些第八中壓開關的數量，等於該L個偏壓開關串聯組中的第H個偏壓開關串聯組的該些第二中壓開關的數量，其中H為小於或等於F的正整數。
22. 如申請專利範圍第21項所述的高壓電源裝置，其中該些第八中壓開關為多個電晶體，其中該些電晶體中的第一級電晶體的源極端耦接該電源電壓，該些電晶體中的每一者的閘極端與汲極端相耦接並耦接至下一級電晶體的源極端，且該些電晶體中的最後一級電晶體的閘極端與汲極端相耦接並耦接至該第四節點，其中至少部份該些電晶體的基體為彼此共用並耦接至所述至少部份該些電晶體中的一最高電位，且所述至少部份該些電晶體的數量由該電晶體的一崩潰電壓與一臨界電壓來決定。
23. 如申請專利範圍第22項所述的高壓電源裝置，其中該第K級映射電路中的第V級第六中壓開關的閘極端，耦接至該F個第六開關串聯組中的第T個第六開關串聯組的該第四節點，其中V為小於或等於U且大於或等於二的整數，且T=V－1。
24. 如申請專利範圍第21項所述的高壓電源裝置，其中該些第八中壓開關為多個二極體，其中該些二極體中的第一級二極體的陽極端耦接該電源電壓，該些二極體中的每一者的陰極端耦接至下一級二極體的陽極端，且該些二極體中的最後一級二極體的陰極端耦接至該第四節點。
25. 如申請專利範圍第20項所述的高壓電源裝置，其中： 該些第七中壓開關為多個電晶體，其中該些電晶體中的第一級電晶體的源極端耦接該接地電壓，該些電晶體中的每一者的閘極端與汲極端相耦接並耦接至下一級電晶體的源極端，且該些電晶體中的最後一級電晶體的閘極端與汲極端相耦接並耦接至該第三節點，其中至少部份該些電晶體的基體為彼此共用並耦接至所述至少部份該些電晶體中的一最低電位，且所述至少部份該些電晶體的數量由該電晶體的一崩潰電壓與一臨界電壓來決定。
26. 如申請專利範圍第25項所述的高壓電源裝置，其中： 該W個映射電路中的該第一級映射電路的該第五開關串聯組的該些電晶體的數量，由該些電晶體的一崩潰電壓、該些電晶體的一臨界電壓與該輸入偏壓電壓來決定；以及 該W個映射電路中的第Y級映射電路的該第五開關串聯組的該些電晶體的數量，由該些電晶體的該崩潰電壓與該W個映射電路中的第X級映射電路的該第二偏壓電壓來決定，其中X= Y－1，且Y為小於或等於W以及大於或等於二的整數。
27. 如申請專利範圍第20項所述的高壓電源裝置，其中： 該些第七中壓開關為多個二極體，其中該些二極體中的第一級二極體的陰極端耦接該接地電壓，該些二極體中的每一者的陽極端耦接至下一級二極體的陰極端，且該些二極體中的最後一級二極體的陽極端耦接至該第三節點。
28. 如申請專利範圍第20項所述的高壓電源裝置，其中該電源電壓為一正電高壓，該M個第一中壓開關、該些第二中壓開關、該至少一第四中壓開關以及該U個第六中壓開關為P型金氧半場效電晶體，且該L個第三中壓開關、該輸入中壓開關、該兩個第五中壓開關以及該些第七中壓開關為N型金氧半場效電晶體。
29. 如申請專利範圍第20項所述的高壓電源裝置，其中該電源電壓為一負電高壓，該M個第一中壓開關、該些第二中壓開關、該至少一第四中壓開關以及該U個第六中壓開關為N型金氧半場效電晶體，且該L個第三中壓開關、該輸入中壓開關、該兩個第五中壓開關以及該些第七中壓開關為P型金氧半場效電晶體。