TWI779495B - 具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器 - Google Patents

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Abstract

本發明公開一種具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器。第一上橋開關的第一端耦接共用電壓。第一下橋開關的第一端連接第一上橋開關的第二端。第一下橋開關的第二端接地。第二下橋開關的第一端連接至第一上橋開關的第二端以及第一下橋開關的第一端之間的節點。第二下橋開關的第二端接地。第二下橋開關的安全工作區域大於第一下橋開關的安全工作區域。在關閉第一下橋開關之後，關閉第二下橋開關。在開啟第一下橋開關之前，先開啟第二下橋開關。

Description

具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器
本發明涉及電源轉換器，特別是涉及一種具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器。
電源轉換器已廣泛使用在不同的電子產品上，用於將電力進行轉換以供電子產品使用。在切換式電源轉換器作為充電器時，需要採用多個電晶體作為驅動電路的元件，並通過電晶體的切換動作來進行電源轉換。
當傳統電源轉換器的下橋電晶體從開啟狀態切換至關閉狀態時，會經歷如圖7和圖8所示的方框A所示的Miller平坦區。而當傳統電源轉換器的下橋電晶體從關閉狀態切換至開啟狀態時，則會經歷如圖8所示的方框B所示的Miller平坦區。在經歷一段Miller平坦區時，此時下橋電晶體的耐壓最弱，容易因電流過大而損毀。
同理，當上橋電晶體從開啟狀態切換至關閉狀態或是從關閉狀態切換至開啟狀態時，會經歷一段如圖9所示的方框A、B所圈起的Miller平坦區，此時上橋電晶體的耐壓最弱。然而，由於電感L的能量宣洩的關係，第二節點LX2的電壓將爬升至0.7V，上橋電晶體的汲極與源極之間的跨壓很大，會導致上橋電晶體損毀。
為了因電流過大而損毀，電源轉換器內的驅動電路的電晶體需以較大的佈局面積，實現阻值較大的導通電阻(Ron)，使得電晶體需具有高耐壓、能承受大電流的特性，但這樣會導致電源轉換器運作時的功率損耗較大。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器，包含第一上橋開關、第一下橋開關、第二下橋開關、上橋驅動電路以及下橋驅動電路。第一上橋開關的第一端耦接共用電壓。第一下橋開關的第一端連接第一上橋開關的第二端。第一下橋開關的第二端接地。第二下橋開關的第一端連接至第一上橋開關的第二端以及第一下橋開關的第一端之間的第一節點。第二下橋開關的第二端接地。第一節點透過電感與電容的串聯電路接地。上橋驅動電路連接第一上橋開關的控制端。上橋驅動電路配置以驅動第一上橋開關開啟或關閉。下橋驅動電路連接第一下橋開關的控制端。下橋驅動電路配置以驅動第一下橋開關開啟或關閉。第二下橋開關的安全工作區域大於第一下橋開關的安全工作區域。第一上橋開關與第一下橋開關互補切換。在下橋驅動電路關閉第一下橋開關之後，下橋驅動電路關閉第二下橋開關。在下橋驅動電路開啟第一下橋開關之前，下橋驅動電路開啟第二下橋開關。
在一實施方案中，所述具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器更包含電阻，並聯連接電容。電容與電感之間的輸出節點為電源轉換器的輸出端。
在一實施方案中，下橋驅動電路包含第一反或閘、第二反或閘、第一反閘、第二反閘、第一及閘以及第二及閘。第一反或閘的第一輸入端連接第一上橋開關的控制端。第一反或閘的第二輸入端則連接脈波訊號產生器的輸出端。第一及閘的兩輸入端分別連接第一反或閘的輸出端以及第二下橋開關的控制端。第一及閘的輸出端連接第一下橋開關的控制端。第二反或閘的兩輸入端分別連接第一反或閘的輸出端以及第一下橋開關的控制端。第二反或閘的輸出端連接第二反閘的輸入端。第二反閘的輸出端連接第二下橋開關的控制端。第一反閘的輸入端連接第二下橋開關的控制端。第二及閘的兩輸入端分別連接第二反或閘的輸出端以及第一反閘的輸出端。上橋驅動電路的輸入端連接第二及閘的輸出端以及脈波訊號產生器的輸出端。
在一實施方案中，所述具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器更包含第一緩衝器。第一緩衝器連接在第一及閘的輸出端以及第一下橋開關的控制端之間。
在一實施方案中，所述具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器更包含第二緩衝器。第二緩衝器連接在第二反閘的輸出端以及第二下橋開關的控制端之間。
在一實施方案中，所述具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器更包含第二上橋開關。第二上橋開關的第一端耦接共用電壓。第二上橋開關的控制端連接上橋驅動電路的輸出端。第二上橋開關的第二端連接第二下橋開關的第一端。第二上橋開關的第二端以及第二下橋開關的第一端之間的第二節點透過串聯電路接地。第二上橋開關的安全工作區域大於第一上橋開關的安全工作區域。
在一實施方案中，上橋驅動電路包含第三及閘、第四及閘、第三反或閘、第三反閘、第四反閘以及第一反及閘。第三及閘的第一輸入端連接脈波訊號產生器的輸出端。第三及閘的第二輸入端連接第二及閘的輸出端。第四及閘的第一輸入端和第二輸入端分別連接第三及閘的輸出端以及第二上橋開關的控制端。第二及閘的輸出端連接第一上橋開關的控制端。第三反或閘的兩輸入端分別連接第三及閘的輸出端以及第一上橋開關的控制端。第三反或閘的輸出端連接第三反閘的輸入端。第三反閘的輸出端連接第二上橋開關的控制端。第四反閘的輸入端連接第二下橋開關的控制端。第一反及閘的兩輸入端分別連接第三反或閘的輸出端以及第四反閘的輸出端。第一反及閘的輸出端連接第一反或閘的第一輸入端。
在一實施方案中，所述具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器更包含延遲電路。延遲電路連接第一反及閘的輸出端以及第一反或閘的第一輸入端之間。
在一實施方案中，所述具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器更包含電位轉換電路。電位轉換電路連接在延遲電路的輸出端以及第四及閘的第一輸入端之間。
在一實施方案中，所述具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器更包含第二上橋開關。第二上橋開關的第一端耦接共用電壓，第二上橋開關的控制端連接上橋驅動電路的輸出端。第二上橋開關的第二端連接第二下橋開關的第一端。第二上橋開關的第二端以及第二下橋開關的第一端之間的第二節點透過串聯電路接地。第二上橋開關的安全工作區域大於第一上橋開關的安全工作區域。
在一實施方案中，在上橋驅動電路關閉第一上橋開關之後，上橋驅動電路關閉第二上橋開關。在上橋驅動電路開啟第一上橋開關之前，上橋驅動電路開啟第二上橋開關。
在一實施方案中，上橋驅動電路包含第一及閘、第二及閘、第一反或閘、第一反閘、第二反閘以及第一反及閘。第一及閘的第一輸入端連接脈波訊號產生器的輸出端。第一及閘的第二輸入端連接下橋驅動電路的輸出端。第二及閘的第一輸入端連接第一及閘的輸出端。第二及閘的第二輸入端連接第二上橋開關的控制端。第二及閘的輸出端連接上橋驅動電路的輸入端。第二及閘的輸出端連接第一上橋開關的控制端。第一反或閘的第一輸入端和第二輸入端分別連接第一及閘的輸出端以及第一上橋開關的控制端。第一反或閘的輸出端連接第一反閘的輸入端。第一反閘的輸出端連接第二上橋開關的控制端。第二反閘的輸入端連接第二下橋開關的控制端。第一反及閘的兩輸入端分別連接下橋驅動電路的輸入端。
在一實施方案中，所述具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器更包含電位轉換電路。此電位轉換電路連接在第一及閘的輸出端以及第二及閘的第一輸入端之間。
在一實施方案中，所述具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器更包含第一緩衝器。此第一緩衝器連接在第二及閘的輸出端以及第一上橋開關的控制端之間。
如上所述，本發明提供一種具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器，其採用安全工作區域大小不同的兩個上橋開關元件或兩個下橋開關元件搭配使用，以較小佈局面積得到相同的導通電阻值，使電源轉換器的晶片的尺寸整體縮小的同時，仍然可達成防止耐壓較差的開關元件因無法承受過大電流或電壓而損毀的功效。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包含相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。
[第一實施例]
請參閱圖1和圖6，其中圖1為本發明第一實施例的具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器的電路佈局圖；圖6為本發明各實施例的具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器的訊號波形圖。
本文所述的電源轉換器可例如為降壓轉換器，但在此僅舉例說明，本發明不以此為限。
值得注意的是，如圖1所示，本發明實施例的電源轉換器除了包含第一上橋開關M3以及第一下橋開關M1外，更包含第二下橋開關M2。第二下橋開關M2的安全工作區域(Safe operating area, SOA)大於第一下橋開關M1的安全工作區域，用於保護第一下橋開關M1。
第一上橋開關M3的第一端耦接共用電壓VIN。第一下橋開關M1的第一端連接第一上橋開關M3的第二端。第一下橋開關M1的第二端接地。
第一上橋開關M3的第二端以及第一下橋開關M1的第一端之間的第一節點LX1透過電感L與電容C的串聯電路接地。詳言之，第一節點LX1連接電感L的第一端。電感L的第二端連接電容C的第一端。電容C的第二端接地。電感L與電容C之間的輸出節點為電源轉換器的輸出端，具有輸出電壓Vout。電容C可並聯連接電阻R。
第二下橋開關M2的第一端連接至第一上橋開關M3的第二端以及第一下橋開關M1的第一端之間的第一節點LX1以及電感L1的第一端。第二下橋開關M2的第二端接地。
另外，本實施例的電源轉換器可更包含上橋驅動電路100以及下橋驅動電路200。上橋驅動電路100可連接第一上橋開關M3的控制端。下橋驅動電路200可連接第一下橋開關M1的控制端。
若有需要，本發明實施例的電源轉換器可包含用於第一上橋開關M3的第一緩衝器301，連接在上橋驅動電路100以及第一上橋開關M3的控制端之間，可作為上橋驅動電路100輸出至第一上橋開關M3的第一上橋驅動訊號UG1的延遲或中繼元件。
上橋驅動電路100以及下橋驅動電路200的輸入端可連接外部的脈波訊號產生器(未圖示)，以從此脈波訊號產生器接收脈寬調變訊號PWM。上橋驅動電路100可依據此脈寬調變訊號PWM以輸出高或低準位的第一上橋驅動訊號UG1，用以驅動第一上橋開關M3開啟或關閉。
下橋驅動電路200可依據此脈寬調變訊號PWM輸出高或低準位的第一下橋驅動訊號LG1以及第二下橋驅動訊號LG2，以分別驅動第一下橋開關M1以及第二下橋開關M2開啟或關閉。
舉例而言，當脈寬調變訊號PWM為高準位時，下橋驅動電路200輸出低準位的第一下橋驅動訊號LG1至第一下橋開關M1，以關閉第一下橋開關M1。接著，下橋驅動電路200輸出低準位的第二下橋驅動訊號LG2至第二下橋開關M2，以關閉第二下橋開關M2。
相反地，當脈寬調變訊號PWM為低準位時，下橋驅動電路200輸出高準位的第二下橋驅動訊號LG2至第二下橋開關M2，以開啟第二下橋開關M2。接著，下橋驅動電路200輸出高準位的第一下橋驅動訊號LG1至第一下橋開關M1，以開啟第一下橋開關M1。
也就是說，在下橋驅動電路200關閉具較大安全工作區域的第一下橋開關M1之後，下橋驅動電路200始關閉具較小安全工作區域的第二下橋開關M2。在下橋驅動電路200開啟具較小安全工作區域的第一下橋開關M1之前，下橋驅動電路200先開啟具較大安全工作區域的第二下橋開關M2。
另外，本發明實施例的電源轉換器可包含用於第一下橋開關M1的第一緩衝器401以及用於第二下橋開關M2的第二緩衝器402。第一緩衝器401連接在下橋驅動電路200的輸出端以及第一下橋開關M1的控制端之間。第二緩衝器402連接在下橋驅動電路200的輸出端以及第二下橋開關M2的控制端之間。第一緩衝器401以及第二緩衝器402可分別作為橋驅動電路200輸出至第一下橋開關M1的第一下橋驅動訊號LG1以及輸出至第二下橋開關M2的第二下橋驅動訊號LG2的延遲或中繼元件。
第一上橋開關M3以及第一下橋開關M1互補切換。因此，當上橋驅動電路100欲驅動第一上橋開關M3從關閉狀態切換至開啟狀態時，如圖6所示的第一下橋驅動訊號LG1從高電位下降至低電位，代表下橋驅動電路200驅動第一下橋開關M1從開啟狀態切換至關閉狀態。
在關閉安全工作區域較小的第一下橋開關M1一段時間之後，下橋驅動電路200始關閉安全工作區域較大的第二下橋開關M2。由安全工作區域較大的第二下橋開關M2承受由於電感L的能量的關係，所造成的如圖6所示的第一節點LX1的電壓訊號LXS的爬升電壓。
當上橋驅動電路100驅動第一上橋開關M3從開啟狀態切換至關閉狀態時，如圖6所示的下橋驅動訊號LG1從低電位上升至高電位，代表下橋驅動電路200先驅動第二下橋開關M2開啟。如此，可由安全工作區域較大的第二下橋開關M2，將如圖6所示的第一節點LX的電壓訊號LXS從高電壓以及第一上橋開關M3的第二端的電壓訊號UXS的電壓往下拉至低電壓。當第一節點LX的電壓到達低電壓時，下橋驅動電路200才驅動第一下橋開關M1開啟，防止安全工作區域較小、耐壓較小的第一下橋開關M1因第一節點LX的電壓過大而毀損。
若有需要，本發明實施例的電源轉換器可更包含電位轉換電路602以及延遲電路500。電位轉換電路602的輸入端可連接第一上橋開關M3的控制端。電位轉換電路602的輸出端可連接延遲電路500的輸入端。延遲電路500的輸出端可連接下橋驅動電路200的輸入端。
當第一上橋開關M3從開啟狀態轉為關閉狀態，並且第一下橋開關M1從關閉狀態轉為開啟狀態時，電位轉換電路602可將第一上橋開關M3的第一上橋驅動訊號UG1從高準位轉換為低準位，以避免過大電壓灌入第一下橋開關M1。延遲電路500可將轉換後的第一上橋驅動訊號UG1的相位延遲。
下橋驅動電路200可依據從延遲電路500接收的第一上橋驅動訊號UG1，輸出下橋導通訊號LGD至上橋驅動電路100。上橋驅動電路100可依據下橋導通訊號LGD以及脈寬調變訊號PWM，輸出第一上橋驅動訊號UG1，用以控制上橋驅動電路100的運作。
[第二實施例]
請參閱圖2，其為本發明第二實施例的具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器的電路佈局圖。與第一實施例相同之處不在此贅述。
在本實施例中，舉例前述的下橋驅動電路200可包含第一反或閘11、第一及閘12、第二反或閘13、第二反閘14、第一反閘15以及第二及閘16。
第一反或閘11的第一輸入端連接第一上橋開關M3的控制端。若設有需要，在第一上橋開關M3的控制端以及第一反或閘11的第一輸入端之間，可設置電位轉換電路602以及延遲電路500。
第一及閘12的第一輸入端連接第一反或閘11的輸出端。第一及閘12的第二輸入端連接第二下橋開關M2的控制端。第一及閘12的第二輸入端可接收第二下橋開關M2的第二下橋驅動訊號LG2。第一及閘12的輸出端可連接第一下橋開關M1的控制端。若有需要，在第一及閘12的輸出端以及第一下橋開關M1的控制端之間，可設置第一緩衝器401。
第二反或閘13的第一輸入端連接第一反或閘11的輸出端。第二反或閘13的第二輸入端連接第一下橋開關M1的控制端。第二反或閘13的第二輸入端可接收第一下橋開關M1的第一下橋驅動訊號LG1。
第二反或閘13的輸出端可連接第二反閘14的輸入端，並且第二反閘14的輸出端可連接第二下橋開關M2的控制端。若有需要，在第二反閘14的輸出端以及第二下橋開關M2的控制端之間，可設有第二緩衝器402。
第一反閘15的輸入端連接第二下橋開關M2的控制端。第一反閘15的輸入端可接收第二下橋開關M2的第二下橋驅動訊號LG2。第二及閘16的第一輸入端連接第二反或閘13的輸出端。第二及閘16的第二輸入端連接第一反閘15的輸出端。第二及閘16的輸出端連接上橋驅動電路100的輸入端。第二及閘16可輸出下橋導通訊號LGD。
若有需要，電源轉換器可更包含延遲電路700，連接在第二及閘16的輸出端以及上橋驅動電路100的輸入端之間。延遲電路700可配置以延遲待輸出至上橋驅動電路100下橋導通訊號LGD的相位。
[第三實施例]
請參閱圖3，其為本發明第三實施例的具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器的電路佈局圖。與前述實施例相同之處，不在此贅述。
值得注意的是，本實施例的電源轉換器的電路除了包含第一上橋開關M3以外，更包含第二上橋開關M4。第二上橋開關M4的安全工作區域大於第一上橋開關M3的安全工作區域。
第二上橋開關M4的第一端耦接共用電壓VIN。第二上橋開關M4的控制端連接上橋驅動電路100的輸出端。若有需要，在第二上橋開關M4的控制端以及上橋驅動電路100的輸出端之間可設置第二緩衝器302。
第二上橋開關M4的第二端連接第二下橋開關M2的第一端。第二上橋開關M4的第二端以及第二下橋開關M2的第一端之間的第二節點LX2連接第一節點LX1以及電感L的第一端。電感L的第二端連接電容C的第一端，電容C的第二端接地。電容C可並聯連接電阻R。
值得注意的是，當下橋驅動電路200欲驅動第一下橋開關M1從開啟狀態切換至關閉狀態時，上橋驅動電路100先驅動安全工作區域大的第二上橋開關M4開啟，而後驅動安全工作區域小的第一上橋開關M3開啟。相反地，當下橋驅動電路200驅動第一下橋開關M1從關閉狀態切換至開啟狀態時，上橋驅動電路100先驅動安全工作區域小的第一上橋開關M3關閉，而後驅動安全工作區域大的第二上橋開關M4關閉。
[第四實施例]
請參閱圖4，其為本發明第四實施例的具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器的電路佈局圖。與前述實施例相同之處，不在此贅述。
在本實施例中，舉例前述上橋驅動電路100可包含第一及閘31、第二及閘32、第一反或閘33、第一反閘34、第二反閘35以及第一反及閘36。
下橋驅動電路200的輸入端以及第一及閘31的第一輸入端可連接外部脈波訊號產生器的輸出端(未圖示)，並從此脈波訊號產生器接收脈寬調變訊號PWM。第一及閘31的第二輸入端連接下橋驅動電路200的輸出端，以接收下橋驅動電路200輸出的下橋導通訊號LGD。
第二及閘32的第一輸入端連接第一及閘31的輸出端。第二及閘32的第二輸入端可連接第二上橋開關M4的控制端，並接收第二上橋開關M4的第二上橋驅動訊號UG2。若有需要，在第一及閘31的輸出端以及第二及閘32的第一輸入端之間，可設置電位轉換電路601。
第二及閘32的輸出端可連接第一上橋開關M3的控制端。若有需要，在第二及閘32的輸出端以及第一上橋開關M3的控制端之間，可設置第一緩衝器301。
第一反或閘33的第一輸入端連接第一及閘31的輸出端，而第一反或閘33的第二輸入端連接第一上橋開關M3的控制端。第一反或閘33的輸出端連接第一反閘34的輸入端，而第一反閘34的輸出端連接第二上橋開關M4的控制端。
第二反閘35的輸入端連接第二下橋開關M2的控制端。第一反及閘36的第一輸入端連接第一反或閘33的輸出端，而第一反及閘36的第二輸入端連接第二反閘35的輸出端。
第一反及閘36的輸出端可連接下橋驅動電路200的輸入端。若有需要，在第一反及閘36的輸出端以及下橋驅動電路200的輸入端之間，可設置延遲電路500以及電位轉換電路602。
[第五實施例]
請參閱圖5，其為本發明第五實施例的具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器的電路佈局圖。
在本實施例中，舉例前述上橋開關電路100包含第三及閘17、第四及閘18、第三反或閘19、第三反閘20、第四反閘21以及第一反及閘22，分別與前述的第一及閘31、第二及閘32、第一反或閘33、第一反閘34、第二反閘35以及第一反及閘36相同。因此，相同內容請見前述，不在此贅述。
在本實施例中，下橋開關電路200包含前述的第一反或閘11、第二反或閘13、第一反閘15、第二反閘14、第一及閘12以及第二及閘16。相同內容請見前述，不在此贅述。
綜上所述，本發明提供一種具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器，其採用安全工作區域大小不同的兩個上橋開關元件或兩個下橋開關元件搭配使用，以較小佈局面積得到相同的導通電阻值，使電源轉換器的晶片的尺寸整體縮小的同時，仍然可達成防止耐壓較差的開關元件因無法承受過大電流或電壓而損毀的功效。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
100：上橋驅動電路 200：下橋驅動電路 301、401：第一緩衝器 302、402：第二緩衝器 500：延遲電路 601、602：電位轉換電路 PWM：脈寬調變訊號 LGD：下橋導通訊號 VIN：共用電壓 M1：第一下橋開關 M2：第二下橋開關 M3：第一上橋開關 LX1：第一節點 UG1：第一上橋驅動訊號 LG1：第一下橋驅動訊號 LG2：第二下橋驅動訊號 L：電感 C：電容 R：電阻 Vout：輸出電壓 11、33：第一反或閘 12、31：第一及閘 13：第二反或閘 14、35：第二反閘 15、34：第一反閘 16、32：第二及閘 700：延遲電路 UGD：上橋導通訊號 UG2：第二上橋驅動訊號 M4：第二上橋開關 LX2：第二節點 36、22：第一反及閘 17：第三及閘 18：第四及閘 19：第三反或閘 20：第三反閘 21：第四反閘 IL、IL01、IL02、IL03：電感電流 LXS、UXS、LGS01、LXS01、LGS02、LXS02、UXS0、LXS03：電壓訊號 A、B：方框
圖1為本發明第一實施例的具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器的電路佈局圖。
圖2為本發明第二實施例的具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器的電路佈局圖。
圖3為本發明第三實施例的具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器的電路佈局圖。
圖4為本發明第四實施例的具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器的電路佈局圖。
圖5為本發明第五實施例的具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器的電路佈局圖。
圖6為本發明各實施例的具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器的訊號波形圖。
圖7為傳統電源轉換器的訊號波形圖。
圖8為傳統電源轉換器的訊號波形圖。
圖9為傳統電源轉換器的訊號波形圖。
100：上橋驅動電路 200：下橋驅動電路 301、401：第一緩衝器 402：第二緩衝器 500：延遲電路 602：電位轉換電路 PWM：脈寬調變訊號 LGD：下橋導通訊號 VIN：共用電壓 M1：第一下橋開關 M2：第二下橋開關 M3：第一上橋開關 LX1：第一節點 UG1：第一上橋驅動訊號 LG1：第一下橋驅動訊號 LG2：第二下橋驅動訊號 L：電感 C：電容 R：電阻 Vout：輸出電壓

Claims (9)

  1. 一種具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器，包含：一第一上橋開關，該第一上橋開關的第一端耦接一共用電壓；一第一下橋開關，該第一下橋開關的第一端連接該第一上橋開關的第二端，該第一下橋開關的第二端接地；一第二下橋開關，該第二下橋開關的第一端連接至該第一上橋開關的第二端以及該第一下橋開關的第一端之間的一第一節點，該第二下橋開關的第二端接地，該第一節點透過一電感與一電容的一串聯電路接地；一上橋驅動電路，連接該第一上橋開關的控制端，配置以驅動該第一上橋開關開啟或關閉；以及一下橋驅動電路，連接該第一下橋開關的控制端，配置以驅動該第一下橋開關開啟或關閉；其中該第二下橋開關的安全工作區域大於該第一下橋開關的安全工作區域；其中，該第一上橋開關與該第一下橋開關互補切換；其中，在該下橋驅動電路關閉該第一下橋開關之後，該下橋驅動電路關閉該第二下橋開關；其中，在該下橋驅動電路開啟該第一下橋開關之前，該下橋驅動電路開啟該第二下橋開關。
  2. 如請求項1所述的具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器，更包含一電阻，並聯連接該電容，該電容與該電感之間的一輸出節點為該電源轉換器的輸出端。
  3. 如請求項1所述的具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器，其中該下橋驅動電路包含一第一反或閘、一第二反或閘、一第一反閘、一第二反閘、一第一及閘以及一第二及閘， 該第一反或閘的第一輸入端連接該第一上橋開關的控制端，該第一反或閘的第二輸入端則連接一脈波訊號產生器的輸出端，該第一及閘的兩輸入端分別連接該第一反或閘的輸出端以及該第二下橋開關的控制端，該第一及閘的輸出端連接該第一下橋開關的控制端，該第二反或閘的兩輸入端分別連接該第一反或閘的輸出端以及該第一下橋開關的控制端，該第二反或閘的輸出端連接該第二反閘的輸入端，該第二反閘的輸出端連接該第二下橋開關的控制端，該第一反閘的輸入端連接該第二下橋開關的控制端，該第二及閘的兩輸入端分別連接該第二反或閘的輸出端以及該第一反閘的輸出端，該上橋驅動電路的輸入端連接該第二及閘的輸出端以及該脈波訊號產生器的輸出端。
  4. 如請求項3所述的具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器，更包含一第一緩衝器，連接在該第一及閘的輸出端以及該第一下橋開關的控制端之間。
  5. 如請求項4所述的具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器，更包含一第二緩衝器，連接在該第二反閘的輸出端以及該第二下橋開關的控制端之間。
  6. 如請求項3所述的具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器，更包含一第二上橋開關，該第二上橋開關的第一端耦接該共用電壓，該第二上橋開關的控制端連接該上橋驅動電路的輸出端，該第二上橋開關的第二端連接該第二下橋開關的第一端，該第二上橋開關的第二端以及該第二下橋開關的第一端之間的一第二節點透過該串聯電路接地；其中該第二上橋開關的安全工作區域大於該第一上橋開關的安全工作區域。
  7. 如請求項6所述的具不同安全工作區域的開關元件的電源轉 換器，其中該上橋驅動電路包含一第三及閘、一第四及閘、一第三反或閘、一第三反閘、一第四反閘以及一第一反及閘，該第三及閘的第一輸入端連接該脈波訊號產生器的輸出端，該第三及閘的第二輸入端連接該第二及閘的輸出端，該第四及閘的第一輸入端和第二輸入端分別連接該第三及閘的輸出端以及該第二上橋開關的控制端，該第二及閘的輸出端連接該第一上橋開關的控制端，該第三反或閘的兩輸入端分別連接該第三及閘的輸出端以及該第一上橋開關的控制端，該第三反或閘的輸出端連接該第三反閘的輸入端，該第三反閘的輸出端連接該第二上橋開關的控制端，該第四反閘的輸入端連接該第二下橋開關的控制端，該第一反及閘的兩輸入端分別連接該第三反或閘的輸出端以及該第四反閘的輸出端，該第一反及閘的輸出端連接該第一反或閘的第一輸入端。
  8. 如請求項7所述的具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器，更包含一延遲電路，連接該第一反及閘的輸出端以及該第一反或閘的第一輸入端之間。
  9. 如請求項8所述的具不同安全工作區域的開關元件的電源轉換器，更包含一電位轉換電路，連接在該延遲電路的輸出端以及該第一反或閘的第一輸入端之間。
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