开关电路及其电流补偿方法技术

本发明专利技术公开一种开关电路，包含常通开关单元、常闭开关单元、电流补偿单元以及分流单元。常通开关单元及常闭开关单元各自包含第一端、第二端以及控制端。常闭开关单元的第一端连接于常通开关单元的第二端，常闭开关单元的第二端连接于常通开关单元的控制端。电流补偿单元连接于常通开关单元，用以在常通开关单元的漏电流小于常闭开关单元的漏电流的情形下产生补偿电流流往常闭开关单元。分流单元连接于常闭开关单元，用以在常通开关单元的漏电流大于常闭开关单元的漏电流的情形下对常通开关单元的漏电流进行分流。本发明专利技术还公开了一种开关电路中的电流补偿方法，可改善在串叠开关中上下开关漏电流不匹配，导致开关失效或是效能下降的现象。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种开关电路，尤其涉及一种开关电路及其电流补偿方法。
技术介绍
串叠(Cascode)开关电路中，由于上开关与下开关中的半导体材料特性不同，时常会有上开关的漏电流与下开关的漏电流无法匹配的情形发生，特别是在高温与低温不同的工作温度中，上开关的漏电流与下开关的漏电流不匹配的情形也不相同，进而导致开关的偏压电平偏移的现象发生。当漏电流不匹配的情形严重时，偏移的偏压电平可能会导致开关在不正常的操作下效能下降或是失效，使开关电路的可靠度降低。因此，如何改善串叠开关电路中上下开关漏电流不匹配的情形，为本
的重要课题。
技术实现思路
本专利技术的一种实施方式为一种开关电路。根据本专利技术的一实施例，开关电路包含常通开关单元、常闭开关单元、电流补偿单元以及分流单元。常通开关单元包含第一端、第二端以及控制端。常闭开关单元包含第一端、第二端以及控制端。在结构上，常闭开关单元的第一端电性连接于常通开关单元的第二端，常闭开关单元的第二端电性连接于常通开关单元的控制端。电流补偿单元电性连接于常通开关单元的第一端与第二端之间，用以在常通开关单元的漏电流小于常闭开关单元的漏电流的情形下，产生补偿电流流往常闭开关单元。分流单元电性连接于常闭开关单元的第一端与第二端之间，用以在常通开关单元的漏电流大于常闭开关单元的漏电流的情形下，对常通开关单元的漏电流进行分流。根据本专利技术的一实施例，常通开关单元的第二端在操作时具有一偏压，偏压的工作范围介于使常通开关单元半导通的电压值以及常闭开关单元的崩溃电压之间。根据本专利技术的一实施例，电流补偿单元包含第一电阻器。第一电阻器电<br>
性连接于常通开关单元的第一端与第二端之间。根据本专利技术的一实施例，分流单元包含第二电阻器，第二电阻器电性连接于常闭开关单元的第一端与第二端之间。根据本专利技术的一实施例，第一电阻器的等效电阻值介于10百万欧姆与100百万欧姆之间，第二电阻器的等效电阻值介于0.1百万欧姆与20百万欧姆之间。根据本专利技术的一实施例，第一电阻器与第二电阻器为可变电阻器，第一电阻器与第二电阻器的等效电阻值可根据开关电路的工作电压动态调整。在本专利技术的另一实施例中，分流单元包含基纳二极管(Zener Diode)。基纳二极管电性连接于常闭开关单元的第一端与第二端之间。根据本专利技术的一实施例，常通开关单元包含三五族半导体元件，常闭开关单元包含硅半导体元件。本专利技术的另一种实施方式为一种开关电路。开关电路包含结型场效晶体管(Junction Gate Field-Effect Transistor，JFET)、第一金氧半场效晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)、第一电阻器以及分流元件。结型场效晶体管包含第一漏极、第一源极以及第一栅极。金氧半场效晶体管包含第二漏极、第二源极以及第二栅极，其中第二漏极电性连接于第一源极，第二源极电性连接于第一栅极。第一电阻器电性连接于第一漏极与第一源极之间。分流元件电性连接于第二漏极与第二源极之间。根据本专利技术的一实施例，分流元件包含第二电阻器。第二电阻器电性连接于第二漏极与第二源极之间。根据本专利技术的一实施例，第一电阻器的等效电阻值介于10百万欧姆与100百万欧姆之间，第二电阻器的等效电阻值介于0.1百万欧姆与20百万欧姆之间。根据本专利技术的一实施例，分流元件包含基纳二极管，基纳二极管电性连接于第二漏极与第二源极之间。根据本专利技术的一实施例，结型场效晶体管为三五族晶体管，金氧半场效晶体管为硅晶体管。本专利技术的又一实施方式为一种开关电路的电流补偿方法，可用于上述实施例中所述的开关电路，电流补偿方法包含下列步骤：在常通开关单元的漏
电流小于常闭开关单元的漏电流的情形下，通过电流补偿单元产生补偿电流流往常闭开关单元；以及，在常通开关单元的漏电流大于常闭开关单元的漏电流的情形下，通过分流单元对常通开关单元的漏电流进行分流。根据本专利技术的一实施例，产生补偿电流流往常闭开关单元的步骤包含：根据开关电路的工作电压产生自第一电阻器流往常闭开关单元的补偿电流。根据本专利技术的一实施例，对常通开关单元的漏电流进行分流的步骤包含：由第二电阻器提供电流路径分流常通开关单元的漏电流。根据本专利技术的一实施例，对常通开关单元的漏电流进行分流的步骤包含：由基纳二极管提供电流路径分流常通开关单元的漏电流。本专利技术提供的开关电路及其电流补偿方法，可通过设置适当的电流补偿单元与分流单元，改善在串叠开关中上下开关漏电流不匹配，导致开关失效或是效能下降的现象。将开关电路应用在电力电子产品(如：转换器)中，可作为功率开关装置使用。附图说明图1为根据本专利技术一实施例所绘示的开关电路示意图；图2A为根据本专利技术一实施例所绘示的开关电路示意图；图2B为根据本专利技术一实施例所绘示的电流路径示意图；图3A为根据本专利技术一实施例所绘示的开关电路示意图；图3B为根据本专利技术一实施例所绘示的电流路径示意图；图4为根据本专利技术一实施例所绘示的开关电路示意图；图5为根据本专利技术一实施例所绘示的开关电路示意图；以及图6为根据本专利技术一实施例所绘示的电流补偿方法流程图。附图标记说明：100：开关电路120：常通开关单元122：第一端124：第二端126：控制端140：常闭开关单元142：第一端144：第二端146：控制端160：电流补偿单元180：分流单元600：电流补偿方法Vdd：工作电压Vbias：偏压Ileak1：漏电流Ileak2：漏电流Icom1：补偿电流Icom2：补偿电流R1：电阻器R2：电阻器ZD1：基纳二极管具体实施方式下文举实施例配合说明书附图作详细说明，以更好地理解本专利技术的实施方式，但所提供的实施例并非用以限制本公开所涵盖的范围，而结构操作的描述非用以限制其执行的顺序，任何由元件重新组合的结构，所产生具有均等功效的装置，皆为本公开所涵盖的范围。此外，根据业界的标准及惯常做法，附图仅以辅助说明为目的，并未依照原尺寸作图，实际上各种特征的尺寸可任意地增加或减少以便于说明。下述说明中相同元件将以相同的符号标示来进行说明以便于理解。在全篇说明书与权利要求所使用的用词(terms)，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在此公开的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本公开的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本公开的描述上额外的引导。关于本文中所使用的“约”、“大约”或“大致”一般通常指数值的误差或范围于百分之二十以内，较好地是在百分之十以内，而更佳地则是于百
分之五以内。文中若无明确说明，其所提及的数值皆视作为近似值，例如可如“约”、“大约”或“大致”所表示的误差或范围，或其他近似值。此外，在本文中所使用的用词“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指“包含但不限于”。此外，本文中所使用的“和/或”，包含相关列举项目中一或多个项目的任意一个以及其所有组合。于本文中，当一元件被称为“连接”或“耦接”时，可指“电性连接”或“电性耦接”。“连接”或“耦接”也可用以表示两或多个元件间相互搭配操作或互动。此外，虽然本文中使用“第一”、“第二”、…等用语描述不同元件，该用语仅是用以区别以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电路，其特征在于，包含：一常通开关单元，包含一第一端、一第二端以及一控制端；一常闭开关单元，包含：一第一端，电性连接于该常通开关单元的该第二端；一第二端，电性连接于该常通开关单元的该控制端；以及一控制端；一电流补偿单元，电性连接于该常通开关单元的该第一端与该第二端之间，该电流补偿单元用以在该常通开关单元的漏电流小于该常闭开关单元的漏电流的情形下产生一补偿电流流往该常闭开关单元；以及一分流单元，电性连接于该常闭开关单元的该第一端与该第二端之间，该分流单元用以在该常通开关单元的漏电流大于该常闭开关单元的漏电流的情形下对该常通开关单元的漏电流进行分流。

【技术特征摘要】
1.一种开关电路，其特征在于，包含：一常通开关单元，包含一第一端、一第二端以及一控制端；一常闭开关单元，包含：一第一端，电性连接于该常通开关单元的该第二端；一第二端，电性连接于该常通开关单元的该控制端；以及一控制端；一电流补偿单元，电性连接于该常通开关单元的该第一端与该第二端之间，该电流补偿单元用以在该常通开关单元的漏电流小于该常闭开关单元的漏电流的情形下产生一补偿电流流往该常闭开关单元；以及一分流单元，电性连接于该常闭开关单元的该第一端与该第二端之间，该分流单元用以在该常通开关单元的漏电流大于该常闭开关单元的漏电流的情形下对该常通开关单元的漏电流进行分流。2.如权利要求1所述的开关电路，其特征在于，该常通开关单元的该第二端在操作时具有一偏压，该偏压的工作范围介于使该常通开关单元半导通的一电压值以及该常闭开关单元的一崩溃电压之间。3.如权利要求1所述的开关电路，其特征在于，该电流补偿单元包含一第一电阻器，该第一电阻器电性连接于该常通开关单元的该第一端与该第二端之间。4.如权利要求3所述的开关电路，其特征在于，该分流单元包含一第二电阻器，该第二电阻器电性连接于该常闭开关单元的该第一端与该第二端之间。5.如权利要求4所述的开关电路，其特征在于，该第一电阻器的等效电阻值介于10百万欧姆与100百万欧姆之间，该第二电阻器的等效电阻值介于0.1百万欧姆与20百万欧姆之间。6.如权利要求4所述的开关电路，其特征在于，该第一电阻器与该第二电阻器为可变电阻器，该第一电阻器与该第二电阻器的等效电阻值根据该开关电路的一工作电压动态调整。7.如权利要求3所述的开关电路，其特征在于，该分流单元包含一基纳
\t二极管，该基纳二极管电性连接于该常闭开关单元的该第一端与该第二端之间。8.如权利要求1所述的开关电路，其特征在于，该常通开关单元包含三五族半导体元件，该常闭开关单元包含硅半导体元件。9.一种开关电路，其特征在于，包含：一结型场效晶体管，包含一第一漏极、一第一源极以及一第一栅极；一第一金氧半场效晶体管，包含：一第二漏极，电性连接于该第一源极；一第二源极，电性连接于该第一栅极；以...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨长暻，林立凡，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71