[发明专利]切换电容式转换器及其开关电路与开关

说明书

一种切换电容式转换器及其开关电路与开关。该切换电容式转换电路，包括：多个开关单元，该些开关单元用以切换一电容器与一第一电源及一第二电源之间的耦接关系，其中该些多个开关单元至少之一包括一开关电路。该开关电路包含一第一开关、一第二开关及一切换驱动电路，其中该第一开关的导通电阻值大于该第二开关的导通电阻值，且该第一开关的寄生电容值小于该第二开关的寄生电容值。该切换驱动电路控制该第一开关的转为导通先于该第二开关的转为导通及/或控制该第一开关的转为不导通晚于该第二开关的转为不导通，使得该开关电路的一切换损耗小于一预设目标值。

技术领域

本发明涉及一种切换电容式转换器，特别涉及一种具有低切换损耗与低导通损耗的切换电容式转换器。本发明还涉及一种适用于切换电容式转换器且具有低切换能损与低导通能损的开关电路。

背景技术

请参照图1，图1是现有技术的切换电容式转换器100的示意图。如图1所示，切换电容式转换器100是一种采用电荷泵(Charge pump)技术的电路(电荷泵技术为本领域技术人员所熟知，故不赘述)，用以将电源供应器POW的电源转换为充电电源以对电池充电，其中切换电容式转换器100时常被应用于各类型的充电器中(例如，手机充电器、笔记本电脑充电器等)。由于包含多个开关Q1-Q4，现有技术的切换电容式转换器100受到开关Q1-Q4的寄生电容的影响而有着切换损耗(switching loss)较大及快速充电时温度过高的问题存在。

此外，由于大部分现有技术的切换电容式转换器100都采用金氧半晶体管(MOSFET)作为其内部的开关，现有技术的切换电容式转换器100的充电效率也受到金氧半晶体管本身工艺的影响而受损。请同时参照图2与图3，图2是现有技术的金氧半晶体管的布局示意图，图3是现有技术的金氧半晶体管的安全操作区域的特性图。如图2及图3所示，现有技术的金氧半晶体管具有环状(Ring)本体极接触点B，使得现有技术的金氧半晶体管具有较大范围的安全操作区域(SOA，Safe Operating Area)以避免其损坏(如实线L1所示)。然而，由于环状本体极接触点B的面积较大，使得现有技术的金氧半晶体管有着较大的导通电阻值，进而使现有技术的切换电容式转换器100有着较大的导通损耗(Conductionloss)。

有鉴于此，本发明即针对上述现有技术的不足，提出一种切换电容式转换器300及其开关电路200，不仅可以降低切换电容式转换器300的整体损耗以提升其在不同负载下的充电效率，还可以降低切换电容式转换器300在快速充电时的温度。

发明内容

本发明提供了一种开关电路，包含：一第一开关，包括一第一控制端、一第一反相输出端以及一第一同相输出端；一第二开关，包括一第二控制端、一第二反相输出端以及一第二同相输出端，该第二反相输出端耦接该第一反相输出端，该第二同相输出端耦接该第一同相输出端，该第一开关的导通电阻值大于该第二开关的导通电阻值，该第一控制端的寄生电容值小于该第二控制端的寄生电容值；以及一切换驱动电路，用以产生一第一控制信号及一第二控制信号，进而分别控制该第一开关及该第二开关；其中该切换驱动电路控制该第一开关的转为导通先于该第二开关的转为导通及/或控制该第一开关的转为不导通晚于该第二开关的转为不导通，当该第二开关转为导通及/或转为不导通时，该第二反相输出端与该第二同相输出端之间的电压差小于一预设的压差目标值，使得该开关电路的一切换损耗小于一预设目标值。

在一些实施例中，上述第一开关的布局面积小于该第二开关的布局面积。

在一些实施例中，上述第一开关的布局面积与该第二开关的布局面积的比例介于1/5至1/3。

在一些实施例中，上述该第二开关为一金氧半晶体管(MOSFET)，其中该第二控制端为一栅极(Gate)，该第二反相输出端为一漏极(Drain)，该第二同相输出端为一源极(Source)。

在一些实施例中，上述第二开关的开路耐压(Open-circuit tolerance voltage)小于该第一开关的开路耐压。