TWI781900B - 用於二總線系統的橋式整流電路及其控制器 - Google Patents

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Abstract

一種用於二總線系統的橋式整流電路包含第一上橋開關、第二上橋開關、第一下橋開關、第二下橋開關、第一上橋控制器、第二上橋控制器、第一下橋控制器及第二下橋控制器。第一上橋控制器用以控制第一上橋開關且包含第一致能單元及第一禁能單元。第二上橋控制器用以控制第二上橋開關且包含第二致能單元及第二禁能單元。第一下橋控制器用以控制第一下橋開關且包含第三致能單元及第三禁能單元。第二下橋控制器用以控制第二下橋開關且包含第四致能單元及第四禁能單元。本發明更提供一種適用於二總線系統的橋式整流電路的控制器。

Description

用於二總線系統的橋式整流電路及其控制器
本發明是一種可快速反應、具有低靜態電流消耗並用於二總線系統的橋式整流電路及其控制器。
在二總線系統中，主機是透過電壓信號調變方式下命令給從機，而從機則是透過電流調變方式來回應主機。由於主機與從機之間只需透過兩條線便可完成通訊，而可廣泛地應用於消防、儀表、傳感器及工業控制等領域中。一般而言，從機的前端會設有橋式整流器來進行全波整流，如此二總線從機可以無極性連接，減少了施工過程中的接線錯誤和調適工作量。為了降低橋式整流元件導通之壓降對整流波形的影響以及改善橋式整流器對整流波形的下拉能力，多採用金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)作為橋式整流元件。
使用MOSFET做為橋式整流元件，需要採用高壓元件製程所製得。圖5為習知的橋式整流電路的電路示意圖。請參閱圖5，在習知的橋式整流電路01中，為了保護MOSFET PSW1、PSW2、NSW1、NSW2之閘氧化層(Gate oxide)不會因耐壓不夠而損壞，會使用齊納二極體DZ1、DZ2、DZ3、DZ4連接在MOSFET PSW1、PSW2、NSW1、NSW2的閘極與源極之間以箝制閘-源極電壓(VGS)，同時也會使用限流電阻R1、R2、R3、R4來限制流經齊納二極體DZ1、DZ2、DZ3、DZ4的電流，以避免齊納二極體DZ1、DZ2、DZ3、DZ4因電流太大而燒毀。然而，使用限流電阻R1、R2、R3、R4和齊納二極體DZ1、DZ2、DZ3、DZ4會有直流偏壓電流(DC bias current)的問題。一般而言，為了快速開關MOSFET PSW1、PSW2、NSW1、NSW2 (PWM開關信號的rising/falling time ＜1微秒)，會使用具有小阻值的限流電阻R1、R2、R3、R4，但此舉會導致靜態電流消耗過大(約3mA)。反之，如果為改善靜態電流消耗而使用具有大阻值的限流電阻R1、R2、R3、R4，又無法達到快速開關MOSFET PSW1、PSW2、NSW1、NSW2。因此，習知的橋式整流電路01並沒辦法兼顧低靜態電流消耗以及快速開關MOSFET PSW1、PSW2、NSW1、NSW2。
本發明提供一種用於二總線系統的橋式整流電路。在一實施例中，橋式整流電路包含第一上橋開關、第二上橋開關、第一下橋開關、第二下橋開關、第一上橋控制器、第二上橋控制器、第一下橋控制器及第二下橋控制器。第一上橋開關耦接於第一輸入端與輸出端之間。第二上橋開關耦接於第二輸入端與輸出端之間。第一下橋開關耦接於第一輸入端與接地端之間。第二下橋開關耦接於第二輸入端與接地端之間。第一上橋控制器用以控制第一上橋開關且包含第一致能單元及第一禁能單元。第一致能單元用以根據第二輸入端與輸出端之間的電壓差選擇性致能第一上橋開關。第一禁能單元用以根據第二輸入端與第一上橋開關的控制端之間的電壓差選擇性禁能第一上橋開關。第二上橋控制器用以控制第二上橋開關且包含第二致能單元及第二禁能單元。第二致能單元用以根據第一輸入端與輸出端之間的電壓差選擇性致能該第二上橋開關。第二禁能單元用以根據第一輸入端與第二上橋開關的控制端之間的電壓差選擇性禁能第二上橋開關。第一下橋控制器用以控制第一下橋開關且包含第三致能單元及第三禁能單元。第三致能單元用以根據第二輸入端與接地端之間的電壓差選擇性致能第一下橋開關。第三禁能單元用以根據第一下橋開關之控制端與第二輸入端之間的電壓差選擇性禁能第一下橋開關。第二下橋控制器用以控制第二下橋開關且包含第四致能單元及第四禁能單元。第四致能單元用以根據第一輸入端與接地端之間的電壓差選擇性致能第二下橋開關。第四禁能單元用以根據第二下橋開關之控制端與第一輸入端之間的電壓差選擇性禁能第二下橋開關。
本發明更提供一種適用於用於二總線系統的橋式整流電路的控制器。在一實施例中，適用於橋式整流電路的控制器包含第一連接端、第二連接端、驅動端、致能單元及禁能單元。第一連接端用以耦接於橋式整流電路的二輸入端中之一者。第二連接端用以耦接於橋式整流電路的輸出端與接地端中之一者。驅動端用以控制橋式整流電路的整流開關。致能單元用以根據第一連接端與第二連接端之間的電壓差選擇性於驅動端產生致能訊號以致能整流開關。禁能單元用以根據第一連接端與驅動端之間的電壓差選擇性於驅動端產生禁能訊號以禁能整流開關。
以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。
圖1為用於二總線系統的橋式整流電路之一實施例的電路概要示意圖。請參閱圖1，橋式整流電路10具有二輸入端（以下分別稱之為第一輸入端IN1與第二輸入端IN2）、輸出端OUT與接地端GND，並且包含四個整流開關（以下分別稱之為第一上橋開關110、第二上橋開關120、第一下橋開關130與第二下橋開關140）。其中，第一上橋開關110耦接於第一輸入端IN1與輸出端OUT之間。第二上橋開關120耦接於第二輸入端IN2與輸出端OUT之間。第一下橋開關130耦接於第一輸入端IN1與接地端GND之間。並且，第二下橋開關140耦接於第二輸入端IN2與接地端GND之間。於此，接地端GND用以接地。橋式整流電路10可透過第一輸入端IN1與第二輸入端IN2共同接收一輸入訊號，並透過控制第一上橋開關110、第二上橋開關120、第一下橋開關130與第二下橋開關140之作動來對輸入訊號進行全波整流。經由橋式整流電路10整流完成後的輸出訊號則透過輸出端OUT輸出。
在一些實施態樣中，第一上橋開關110、第二上橋開關120、第一下橋開關130與第二下橋開關140可分別利用二極體或MOSFET，例如P型MOSFET或N型MOSFET來實現。在本案中，是以第一上橋開關110與第二上橋開關120為P型MOSFET且第一下橋開關130與第二下橋開關140為N型MOSFET（NMOS）來舉例，但本案不限於此。此外，第一上橋開關110、第二上橋開關120、第一下橋開關130與第二下橋開關140亦可改用例如但不限於雙極性電晶體（BJT）或絕緣閘極雙極性電晶體（IGBT）來實現。
在一些實施例中，橋式整流電路10更包含適用於控制其整流開關的至少一控制器20。換言之，第一上橋開關110、第二上橋開關120、第一下橋開關130與第二下橋開關140中會有至少一者是由本發明任一實施例的控制器20來進行控制。於本案中，是以橋式整流電路10包含四個控制器20來分別控制四個整流開關為例來進行說明，但其數量並非以此為限。其中，用以控制第一上橋開關110的控制器20可稱為第一上橋控制器201。用以控制第二上橋開關120的控制器20可稱為第二上橋控制器202。用以控制第一下橋開關130的控制器20可稱為第一下橋控制器203。用以控制第二下橋開關140的控制器20可稱為第二下橋控制器204。
圖2與圖3為適用於用於二總線系統的橋式整流電路的控制器之一實施例的電路概要示意圖。請參閱圖1至圖3，在一實施例中，控制器20包含二連接端（以下分別稱之為第一連接端210與第二連接端220）、驅動端230、致能單元240以及禁能單元250。致能單元240耦接於第一連接端210、第二連接端220與驅動端230。禁能單元250耦接於第一連接端210與驅動端230之間。
控制器20的第一連接端210用以耦接於橋式整流電路10的第一輸入端IN1與第二輸入端IN2中之一者，且第二連接端220用以耦接於橋式整流電路10的輸出端OUT與接地端GND中之一者。控制器20的驅動端230用以耦接於橋式整流電路10的四個整流開關中之一者的控制端，使得控制器20可透過驅動端230控制所耦接到的整流開關。
在一些實施例中，控制器20之驅動端230所控制的整流開關是耦接於第一輸入端IN1與第二輸入端IN2中之一者以及輸出端OUT與接地端GND中之一者之間。換言之，控制器20之第一連接端210和受控於控制器20的整流開關是耦接到不同的輸入端（即，一者耦接到第一輸入端IN1，且另一者耦接到第二輸入端IN2），且控制器20之第二連接端220和受控於控制器20的整流開關是耦接到相同的端（即，二者皆耦接到輸出端OUT，或二者皆耦接到接地端GND）。
舉例而言，如圖1所示，第一上橋控制器201的第一連接端210、第二連接端220與驅動端230是分別耦接於第二輸入端IN2、輸出端OUT與第一上橋開關110之控制端，且第一上橋開關110是耦接在第一輸入端IN1與輸出端OUT之間。第二上橋控制器202的第一連接端210、第二連接端220與驅動端230是分別耦接於第一輸入端IN1、輸出端OUT與第二上橋開關120之控制端，且第二上橋開關120是耦接在第二輸入端IN2與輸出端OUT之間。第一下橋控制器203的第一連接端210、第二連接端220與驅動端230是分別耦接於第二輸入端IN2、接地端GND與第一下橋開關130之控制端，且第一下橋開關130是耦接在第一輸入端IN1與接地端GND之間。第二下橋控制器204的第一連接端210、第二連接端220與驅動端230是分別耦接於第一輸入端IN1、接地端GND與第二下橋開關140之控制端，且第二下橋開關140是耦接在第二輸入端IN2與接地端GND之間。
控制器20中的致能單元240與禁能單元250可共同用以控制所耦接到的整流開關。致能單元240用以根據第一連接端210與第二連接端220之間的電壓差（即第一輸入端IN1上的電壓或第二輸入端IN2上的電壓和輸出端OUT上的電壓或接地端GND上的電壓之間的電壓差）選擇性地於驅動端230產生一致能訊號S1，且此致能訊號S1用以致能（導通）耦接於驅動端230的整流開關。
舉例而言，第一上橋控制器201的致能單元240（可稱為第一致能單元241）是根據第二輸入端IN2與輸出端OUT之間的電壓差選擇性地產生致能訊號S1給第一上橋開關110。第二上橋控制器202的致能單元240（可稱為第二致能單元242）是根據第一輸入端IN1與輸出端OUT之間的電壓差選擇性地產生致能訊號S1給第二上橋開關120。第一下橋控制器203的致能單元240（可稱為第三致能單元243）是根據第二輸入端IN2與接地端GND之間的電壓差選擇性地產生致能訊號S1給第一下橋開關130。並且，第二下橋控制器204的致能單元240（可稱為第四致能單元244）是根據第一輸入端IN1與接地端GND之間的電壓差選擇性地產生致能訊號S1給第二下橋開關140。
禁能單元250用以根據第一連接端210與驅動端230之間的電壓差（即第一輸入端IN1上的電壓或第二輸入端IN2上的電壓與整流開關之控制端上的電壓之間的電壓差）選擇性地於驅動端230產生一禁能訊號S2，且此禁能訊號S2用以禁能（關閉）耦接於驅動端230的整流開關。
舉例而言，第一上橋控制器201的禁能單元250（可稱為第一禁能單元251）是根據第二輸入端IN2與第一上橋開關110之控制端上的電壓之間的電壓差選擇性地產生禁能訊號S2給第一上橋開關110。第二上橋控制器202的禁能單元250（可稱為第二禁能單元252）是根據第一輸入端IN1與第二上橋開關120之控制端上的電壓之間的電壓差選擇性地產生禁能訊號S2給第二上橋開關120。第一下橋控制器203的禁能單元250（可稱為第三禁能單元253）是根據第二輸入端IN2與第一下橋開關130之控制端上的電壓之間的電壓差選擇性地產生禁能訊號S2給第一下橋開關130。並且，第二下橋控制器204的禁能單元250（可稱為第四禁能單元254）是根據第一輸入端IN1與第二下橋開關140之控制端上的電壓之間的電壓差選擇性地產生禁能訊號S2給第二下橋開關140。
在一些實施例中，致能單元240包含第一偏壓元件2401、控制元件2402、箝位元件2403及第二偏壓元件2404。第一偏壓元件2401耦接於第二連接端220與驅動端230之間。控制元件2402的第一端耦接於驅動端230，且控制元件2402的第二端耦接於第一連接端210。箝位元件2403耦接於第二連接端220與控制元件2402的控制端之間。第二偏壓元件2404耦接於控制元件2402的控制端與第一連接端210之間。於此，第二偏壓元件2404用以提供偏壓電流給箝位元件2403。箝位元件2403用以根據第一連接端210與第二連接端220之間的電壓差於控制元件2402之控制端上產生一箝位電壓VC，並且可於前述兩個接端的電壓差過大時箝制住箝位電壓VC的值，以避免控制元件2402因耐壓不夠而損壞。第一偏壓元件2401用以提供偏壓電流給控制元件2402。控制元件2402用以根據箝位電壓VC於驅動端230選擇性地產生致能訊號S1。
在一些實施例中，箝位元件2403具有一陽極端與一陰極端。禁能單元250亦具有一陽極端與一陰極端。當控制器20為第一上橋控制器201或第二上橋控制器202時，控制器20的第二連接端220是耦接於輸出端OUT。此時，如圖2所示，箝位元件2403是以其陽極端耦接於控制元件2402的控制端，且以其陰極端耦接於第二連接端220。並且，禁能單元250是以其陽極端耦接於第一連接端210，且以其陰極端耦接於驅動端230。而當控制器20為第一下橋控制器203或第二下橋控制器204時，控制器20的第二連接端220是耦接於接地端GND。此時，如圖3所示，箝位元件2403是以其陰極端耦接於控制元件2402的控制端，且以其陽極端耦接於第二連接端220。並且，禁能單元250是以其陰極端耦接於第一連接端210，且以其陽極端耦接於驅動端230。
在一些實施態樣中，控制元件2402可利用但不限於金屬氧化物半導體場效電晶體（MOSFET）、雙極性電晶體（BJT）或絕緣閘極雙極性電晶體（IGBT）來實現。以控制元件2402為金屬氧化物半導體場效電晶體為例來說明時，控制元件2402的第一端為源極端、第二端為汲極端且控制端為閘極端，此時控制元件2402作為一具電壓緩衝功能的源極隨耦器(source follower)，故控制器20可透過控制元件2402輕易地推動所耦接的整流開關，進而提升了橋式整流電路10的反應速度。在一些實施態樣中，控制器20的控制元件2402可由一或多個源極隨耦器所構成。此外，當控制器20是用以控制P型MOSFET，例如第一上橋控制器201或第二上橋控制器202時，控制元件2402可利用但不限於P型MOSFET來實現。而當控制器20是用以控制N型MOSFET，例如第一下橋控制器203或第二下橋控制器204時，控制元件2402可利用但不限於N型MOSFET來實現。
在一些實施例中，第二偏壓元件2404可為一電流源電路。於此，由於控制元件2402所需的尺寸小，故第二偏壓元件2404只需提供小電流（例如，約1uA）便可推動控制元件2402。第一偏壓元件2401亦可為一電流源電路，且所提供的電流是一個下拉電流（或上拉電流）（例如，約0.5uA）。在一些實施態樣中，第一偏壓元件2401與第二偏壓元件2404可利用但不限於大電阻（例如，10MΩ、20MΩ）、空乏型MOSFET（例如，N型空乏型MOSFET）或其他適用於提供偏壓電流的電路來實現。
在一些實施態樣中，箝位元件2403可利用一或多個二極體來實現，例如但不限於齊納二極體，且其齊納電壓可為但不限於5.6伏特到5.8伏特；另也可以用蕭特基二極體、電晶體的寄生二極體或BJT二極體來實現。此外，禁能單元250可利用任一或多個何形式的二極體來實現，例如但不限於蕭特基二極體、齊納二極體、電晶體的寄生二極體或BJT二極體。
請參閱圖1與圖2。在第一連接端210上的電壓V1往下降時，於控制器20之控制元件2402的控制端上的箝位電壓VC會跟隨在第一連接端210上的電壓V1往下降，直到箝位元件2403箝制住了箝位電壓VC之值。控制器20之驅動端230上的驅動電壓VD（即控制器20所耦接之整流開關的控制端上的電壓）會跟隨箝位電壓VC下降而下降。當驅動電壓VD和第二連接端220上的電壓V2之間的電壓差值的絕對值大於控制器20所耦接之整流開關（例如，第一上橋開關110或第二上橋開關120）的導通閾值的絕對值時，所耦接之整流開關便會導通。其中，致使所耦接之整流開關導通時的驅動電壓VD即為所述的由致能單元240產生的致能訊號S1。
在一些實施態樣中，當第一上橋開關110與第二上橋開關120是利用P型MOSFET來實現時，其導通閾值可為但不限於0.7伏特到1伏特。換言之，在圖2所示的控制器20中，只要驅動電壓VD比第二連接端220上的電壓V2小0.7伏特到1伏特便可導通控制器20所耦接的整流開關。
在一些實施態樣中，控制器20之箝位元件2403可將第二連接端220上的電壓V2與箝位電壓VC之電壓差值穩定在+5.6伏特至+5.8伏特之間，且驅動電壓VD比箝位電壓VC上升一個P型MOSFET的導通閾值（當控制元件2402是以P型MOSFET實現時），故第二連接端220上的電壓V2和驅動電壓VD之間的電壓差不會超過整流開關（例如，第一上橋開關110或第二上橋開關120）的耐壓。
在第一連接端210上的電壓V1之上升過程中，當在第一連接端210上的電壓V1和驅動電壓VD之間的電壓差大於禁能單元250的一順向偏壓（例如，0.2伏特到0.3伏特）時，禁能單元250便會導通，使得驅動電壓VD隨在第一連接端210上的電壓V1上升而上升。當第二連接端220上的電壓V2和驅動電壓VD之間的電壓差值的絕對值小於控制器20所耦接之整流開關（例如，第一上橋開關110或第二上橋開關120）的導通閾值的絕對值時，所耦接之整流開關便會關閉。其中，致使所耦接之整流開關關閉時的驅動電壓VD即為所述的由禁能單元250產生的禁能訊號S2。此外，在第一連接端210上的電壓V1和第二連接端220上的電壓V2相同時，禁能單元250會無法將驅動電壓VD之值完全拉到與第二連接端220上的電壓V2相同。此時，更可藉由致能單元240中的第一偏壓元件2401之協助來將驅動電壓VD之值拉到與第二連接端220上的電壓V2相同。
請參閱圖1與圖3。在第一連接端210上的電壓V1往上升時，於控制器20之控制元件2402的控制端上的箝位電壓VC會跟隨在第一連接端210上的電壓V1往上升，直到箝位元件2403箝制住了箝位電壓VC之值。控制器20之驅動端230上的驅動電壓VD（即控制器20所耦接之整流開關的控制端上的電壓）會跟隨箝位電壓VC上升而上升。當驅動電壓VD和第二連接端220上的電壓V2之間的電壓差值的絕對值大於控制器20所耦接之整流開關（例如，第一下橋開關130或第二下橋開關140）的導通閾值的絕對值時，所耦接之整流開關便會導通。其中，致使所耦接之整流開關導通時的驅動電壓VD即為所述的由致能單元240產生的致能訊號S1。
在一些實施態樣中，當第一下橋開關130與第二下橋開關140是利用N型MOSFET來實現時，其導通閾值可為但不限於0.7伏特到1伏特。換言之，在圖3所示的控制器20中，只要驅動電壓VD比第二連接端220上的電壓V2大0.7伏特到1伏特便可導通控制器20所耦接的整流開關。
在一些實施態樣中，控制器20之箝位元件2403可將第二連接端220上的電壓V2與箝位電壓VC之電壓差值穩定在+5.6伏特至+5.8伏特之間，且驅動電壓VD比箝位電壓VC下降一個N型MOSFET的導通閾值（當控制元件2402是以N型MOSFET實現時），故第二連接端220上的電壓V2和驅動電壓VD之間的電壓差不會超過整流開關（例如，第一下橋開關130或第二下橋開關140）的耐壓。
在第一連接端210上的電壓V1之下降過程中，當驅動電壓VD和第一連接端210上的電壓V1之間的電壓差大於禁能單元250的一順向偏壓（例如，0.2伏特到0.3伏特）時，禁能單元250便會導通，使得驅動電壓VD隨在第一連接端210上的電壓V1下降而下降。當驅動電壓VD和第二連接端220上的電壓V2之間的電壓差值的絕對值小於控制器20所耦接之整流開關（例如，第一下橋開關130或第二下橋開關140）的導通閾值的絕對值時，所耦接之整流開關便會關閉。其中，致使所耦接之整流開關關閉時的驅動電壓VD即為所述的由禁能單元250產生的禁能訊號S2。此外，在第一連接端210上的電壓V1和第二連接端220上的電壓V2相同時，禁能單元250會無法將驅動電壓VD之值完全拉到與第二連接端220上的電壓V2相同。此時，更可藉由致能單元240中的第一偏壓元件2401之協助來將驅動電壓VD之值拉到與第二連接端220上的電壓V2相同。
圖4為用於二總線系統的橋式整流電路之一實施例的電路概要示意圖。請參閱圖4，在一些實施例中，輸入訊號為一種交流訊號而具有正半周與負半周。由於輸入訊號的交流特性，橋式整流電路10的整個全波整流過程可分成依序交替出現的第一運作期間與第二運作期間。其中，第一運作期間對應到輸入訊號的正半周，且第二運作期間對應到輸入訊號的負半周。於此，假設橋式整流電路10的第一輸入端IN1為輸入訊號的負輸入端，且第二輸入端IN2為輸入訊號的正輸入端。
在第一運作期間中，第一上橋控制器201的第一禁能單元251會禁能第一上橋開關110，第二上橋控制器202的第二致能單元242會致能第二上橋開關120，第一下橋控制器203的第三致能單元243會致能第一下橋開關130，且第二下橋控制器204的第四禁能單元254會禁能第二下橋開關140。其中，第二致能單元242是透過箝位元件2403根據第一輸入端IN1與輸出端OUT之間的電壓差產生箝位電壓VC，並透過控制元件2402根據箝位電壓VC來致能第二上橋開關120。並且，第三致能單元243是透過箝位元件2403根據第二輸入端IN2與接地端GND之間的電壓差產生箝位電壓VC，並透過控制元件2402根據箝位電壓VC來致能第一下橋開關130。
因此，在第一運作期間中，輸出端OUT可經由第二上橋開關120電性連接到第二輸入端IN2，且輸出端OUT所輸出的輸出訊號之波形會跟隨第二輸入端IN2上的輸入訊號的波形。
在第二運作期間中，第一上橋控制器201的第一致能單元241會致能第一上橋開關110，第二上橋控制器202的第二禁能單元252會禁能第二上橋開關120，第一下橋控制器203的第三禁能單元253會禁能第一下橋開關130，且第二下橋控制器204的第四致能單元244會致能第二下橋開關140。其中，第一致能單元241是透過箝位元件2403根據第二輸入端IN2與輸出端OUT之間的電壓差產生箝位電壓VC，並透過控制元件2402根據箝位電壓VC來致能第一上橋開關110。並且，第四致能單元244是透過箝位元件2403根據第一輸入端IN1與接地端GND之間的電壓差產生箝位電壓VC，並透過控制元件2402根據箝位電壓VC來致能第二下橋開關140。
因此，在第二運作期間中，輸出端OUT可經由第一上橋開關110電性連接到第一輸入端IN1，且輸出端OUT所輸出的輸出訊號之波形會跟隨第一輸入端IN1上的輸入訊號的波形。
如此一來，透過前述交替出現的作動（即，第一運作期間的作動與第二運作期間的作動），橋式整流電路10便可完成對輸入訊號的全波整流。
綜上所述，本發明實施例之控制器及應用此控制器之適於二總線系統的橋式整流電路，其是藉由致能單元來致能（導通）整流開關並藉由禁能單元來禁能（關閉）整流開關，以快速開關整流開關，進而提升了橋式整流電路的反應速度。此外，在本發明任一實施例之控制器及應用此控制器之適於二總線系統的橋式整流電路中，由於致能單元之控制元件的所需尺寸小，偏壓元件只需提供小電流即可，使得整體所需消耗的靜態電流可做到很低，約3~4uA。因此，本發明任一實施例之控制器及應用此控制器之適於二總線系統的橋式整流電路可同時兼備快速反應及低靜態電流消耗。
雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10:橋式整流電路 110:第一上橋開關 120:第二上橋開關 130:第一下橋開關 140:第二下橋開關 201:第一上橋控制器 202:第二上橋控制器 203:第一下橋控制器 204:第二下橋控制器 IN1:第一輸入端 IN2:第二輸入端 OUT:輸出端 GND:接地端 20:控制器 210:第一連接端 220:第二連接端 230:驅動端 240:致能單元 250:禁能單元 241:第一致能單元 242:第二致能單元 243:第三致能單元 244:第四致能單元 251:第一禁能單元 252:第二禁能單元 253:第三禁能單元 254:第四禁能單元 S1:致能訊號 S2:禁能訊號 2401:第一偏壓元件 2402:控制元件 2403:箝位元件 2404:第二偏壓元件 V1:電壓 V2:電壓 VC:箝位電壓 VD:驅動電壓 01:橋式整流電路 PSW1:MOSFET PSW2:MOSFET NSW1:MOSFET NSW2:MOSFET DZ1:齊納二極體 DZ2:齊納二極體 DZ3:齊納二極體 DZ4:齊納二極體 R1:限流電阻 R2:限流電阻 R3:限流電阻 R4:限流電阻
圖1為用於二總線系統的橋式整流電路之一實施例的電路概要示意圖。 圖2為適用於用於二總線系統的橋式整流電路的控制器之一實施例的電路概要示意圖。 圖3為適用於用於二總線系統的橋式整流電路的控制器之一實施例的電路概要示意圖。 圖4為用於二總線系統的橋式整流電路之一實施例的電路概要示意圖。 圖5為習知的橋式整流電路的電路示意圖。
10:橋式整流電路
110:第一上橋開關
120:第二上橋開關
130:第一下橋開關
140:第二下橋開關
201:第一上橋控制器
202:第二上橋控制器
203:第一下橋控制器
204:第二下橋控制器
IN1:第一輸入端
IN2:第二輸入端
OUT:輸出端
GND:接地端
20:控制器
210:第一連接端
220:第二連接端
230:驅動端
240:致能單元
250:禁能單元
241:第一致能單元
242:第二致能單元
243:第三致能單元
244:第四致能單元
251:第一禁能單元
252:第二禁能單元
253:第三禁能單元
254:第四禁能單元

Claims (10)

  1. 一種用於二總線系統的橋式整流電路，包含：一第一上橋開關，耦接於一第一輸入端與一輸出端之間，並具有一控制端；一第二上橋開關，耦接於一第二輸入端與該輸出端之間，並具有一控制端；一第一下橋開關，耦接於該第一輸入端與一接地端之間，並具有一控制端；一第二下橋開關，耦接於該第二輸入端與該接地端之間，並具有一控制端；一第一上橋控制器，用以控制該第一上橋開關，包含：一第一致能單元，用以根據該第二輸入端與該輸出端之間的電壓差選擇性致能該第一上橋開關；及一第一禁能單元，用以根據該第二輸入端與該第一上橋開關的該控制端之間的電壓差選擇性禁能該第一上橋開關；一第二上橋控制器，用以控制該第二上橋開關，包含：一第二致能單元，用以根據該第一輸入端與該輸出端之間的電壓差選擇性致能該第二上橋開關；及一第二禁能單元，用以根據該第一輸入端與該第二上橋開關的該控制端之間的電壓差選擇性禁能該第二上橋開關； 一第一下橋控制器，用以控制該第一下橋開關，包含：一第三致能單元，用以根據該第二輸入端與該接地端之間的電壓差選擇性致能該第一下橋開關；及一第三禁能單元，用以根據該第一下橋開關之該控制端與該第二輸入端之間的電壓差選擇性禁能該第一下橋開關；及一第二下橋控制器，用以控制該第二下橋開關，包含：一第四致能單元，用以根據該第一輸入端與該接地端之間的電壓差選擇性致能該第二下橋開關；及一第四禁能單元，用以根據該第二下橋開關之該控制端與該第一輸入端之間的電壓差選擇性禁能該第二下橋開關。
  2. 如請求項1所述之橋式整流電路，其中：在一第一運作期間中，該第二致能單元致能該第二上橋開關，該第三致能單元致能該第一下橋開關，該第一禁能單元禁能該第一上橋開關，且該第四禁能單元禁能該第二下橋開關；及在一第二運作期間中，該第一致能單元致能該第一上橋開關，該第四致能單元致能該第二下橋開關，該第二禁能單元禁能該第二上橋開關，且該第三禁能單元禁能該第一下橋開關。
  3. 如請求項1所述之橋式整流電路，其中該第一致能單元與該第二致能單元分別包含：一第一偏壓元件，一端耦接於該輸出端，並具有一另一端；一第一箝位元件，一端耦接於該輸出端，並具有一另一端；一第二偏壓元件，一端耦接於該第一箝位元件的該另一端，並具有一另一端；及一第一控制元件，具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端耦接於該第一偏壓元件的該另一端，該控制端耦接於該第一箝位元件的該另一端；其中，該第一致能單元的該第一控制元件的該第一端更耦接於該第一上橋開關的該控制端，且該第一致能單元的該第一控制元件的該第二端與該第一致能單元的該第二偏壓元件的該另一端耦接於該第二輸入端；及其中，該第二致能單元的該第一控制元件的該第一端更耦接於該第二上橋開關的該控制端，且該第二致能單元的該第一控制元件的該第二端與該第二致能單元的該第二偏壓元件的該另一端耦接於該第一輸入端。
  4. 如請求項3所述之橋式整流電路，其中該第三致能單元與該第四致能單元分別包含：一第三偏壓元件，一端耦接於該接地端，並具有一另一端； 一第二箝位元件，一端耦接於該接地端，並具有一另一端；一第四偏壓元件，一端耦接於該第二箝位元件的該另一端，並具有一另一端；及一第二控制元件，具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端耦接於該第三偏壓元件的該另一端，該控制端耦接於該第二箝位元件的該另一端；其中，該第三致能單元的該第二控制元件的該第一端更耦接於該第一下橋開關的該控制端，且該第三致能單元的該第二控制元件的該第二端與該第三致能單元的該第四偏壓元件的該另一端耦接於該第二輸入端；及其中，該第四致能單元的該第二控制元件的該第一端更耦接於該第二下橋開關的該控制端，且該第四致能單元的該第二控制元件的該第二端與該第四致能單元的該第四偏壓元件的該另一端耦接於該第一輸入端。
  5. 如請求項4所述之橋式整流電路，其中：在一第一運作期間中，該第二致能單元的該第一箝位元件根據該第一輸入端與該輸出端之間的該電壓差產生一第一箝位電壓，該第二致能單元的該第一控制元件根據該第一箝位電壓致能該第二上橋開關，以及該第三致能單元的該第二箝位元件根據該第二輸入端與該接地端之間的該電壓差產生一第二 箝位電壓，該第三致能單元的該第二控制元件根據該第二箝位電壓致能該第一下橋開關；及在一第二運作期間中，該第一致能單元的該第一箝位元件根據該第二輸入端與該輸出端之間的該電壓差產生一第三箝位電壓，該第一致能單元的該第一控制元件根據該第三箝位電壓致能該第一上橋開關，以及該第四致能單元的該第二箝位元件根據該第一輸入端與該接地端之間的該電壓差產生一第四箝位電壓，該第四致能單元的該第二控制元件根據該第四箝位電壓致能該第二下橋開關。
  6. 一種適用於用於二總線系統的橋式整流電路的控制器，包含：一第一連接端，耦接於該橋式整流電路的二輸入端中之一者；一第二連接端，耦接於該橋式整流電路的一輸出端與一接地端中之一者；一驅動端，用以耦接於該橋式整流電路的一整流開關，以控制該整流開關，其中該整流開關耦接於該二輸入端中之另一者以及該輸出端與該接地端中之該一者之間； 一致能單元，用以根據該第一連接端與該第二連接端之間的一電壓差選擇性於該驅動端產生一致能訊號以致能該整流開關；及一禁能單元，用以根據該第一連接端與該驅動端之間的一電壓差選擇性於該驅動端產生一禁能訊號以禁能該整流開關。
  7. 如請求項6所述之控制器，其中該致能單元包含：一第一偏壓元件，耦接於該第二連接端與該驅動端之間；一控制元件，其一第一端耦接於該驅動端，其一第二端耦接於該第一連接端，並具有一控制端；一箝位元件，耦接於該第二連接端與該控制元件的該控制端之間；以及一第二偏壓元件，耦接於該控制元件的該控制端與該第一連接端之間。
  8. 如請求項7所述之控制器，其中該控制元件係由一或多個源極隨耦器所構成。
  9. 如請求項7所述之控制器，其中該箝位元件係由一或多個二極體所構成。
  10. 如請求項6所述之控制器，其中該禁能單元係由一或多個二極體所構成。
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