逆变器及开关电路相关申请的交叉参考
本申请要求于2011年6月14日递交的题为“Inverter and Switching
Circuit”的韩国专利申请第10-2011-0057625号的权益,其全部内容结合
于此作为参考。
技术领域
本发明涉及逆变器(inverter)及开关电路。
背景技术
在电子和电领域,逆变器通常是指将DC电力转换成AC电力的器件。
然而,用于数字信号处理领域的逆变器意味着对所接收的信号进行转换
的、以集成电路(IC)形式制造的电子逻辑门。
近来,在电子和电领域中,电子器件的小型化、通过降低电力消耗来
延长电池寿命等已受到关注。
然而,根据现有技术的普通逆变器只能在被施加了单独的外部电力
VDD时才进行操作。
因此,难以连同各种部件来制造片上逆变器(inverter on-chip),并且
逆变器要设置有用于接收外部电力的单独引脚,因此对于其小型化存在制
约。
通常,当提供外部电力时,电力被连续地提供而与相应部件的操作无
关,从而产生了不必要的电力消耗。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种无需外部电力就能执行逆变操作的逆
变器。
本发明的另一个目的是提供一种开关电路。
根据本发明的示例实施方式,提供了一种接收控制信号,对该控制信
号进行逆变并且输出经逆变的控制信号的逆变器,该逆变器包括:第一晶
体管,具有被施加第一控制信号的控制端子和接地的一端;第二晶体管,
具有被施加第三控制信号的控制端子以及被施加第二控制信号的一端;以
及第三晶体管,具有被施加第二控制信号的控制端子以及被施加第三控制
信号的一端,其中,第一晶体管、第二晶体管以及第三晶体管的另一端连
接至输出端子。
第一晶体管可以是N型MOS晶体管。
第二晶体管和第三晶体管可以是P型MOS晶体管。
根据本发明的另一示例实施方式,提供了一种接收n个控制信号,对
要被逆变的控制信号进行逆变,并且输出经逆变的控制信号的逆变器,该
逆变器包括:第一晶体管,具有被施加要被逆变的控制信号的控制端子和
接地的一端;以及多个第二晶体管,具有被施加第一控制信号的控制端子
以及被施加第二控制信号的一端,考虑除了要被逆变的控制信号之外的控
制信号的次序来成对地选择第一控制信号和第二控制信号中的每一个,其
中,第一晶体管、第二晶体管的另一端连接至输出端子。
可设置(n-1)!/(n-3)!个第二晶体管,其中,!是阶乘。
第一晶体管可以是N型MOS晶体管。
第二晶体管可以是P型MOS晶体管。
根据本发明的另一示例实施方式,提供了一种接收n个控制信号,对
要被逆变的控制信号进行逆变,并且输出经逆变的控制信号的逆变器,该
逆变器包括:第一晶体管,具有被施加要被逆变的控制信号的控制端子和
接地的一端;以及多个第二晶体管,具有被施加第一控制信号的控制端子
以及被施加了第二控制信号的一端,考虑除了要被逆变的控制信号之外的
控制信号的次序来成对地选择第一控制信号和第二控制信号中的每一个,
其中,设置n个逆变单元,从而对n个控制信号进行逆变并且输出经逆变
的n个信号,该逆变单元具有连接至第一晶体管和第二晶体管的另一端的
输出端子。
根据本发明的另一示例实施方式,提供了一种开关电路,包括:电力
产生电路,接收控制信号以产生电力;以及逆变器,在没有单独电力的情
况下接收控制信号并且对要被逆变的控制信号进行逆变以输出经逆变的
控制信号。
该开关电路可进一步包括开关单元,该开关单元包括多个输入输出端
子以及在各个输入输出端子之间接通/断开的多个开关。
开关电路可进一步包括接收控制信号并将该信号传输至开关单元的
缓冲器单元。
缓冲器单元可接收从电力产生电路产生的电力。
从逆变器输出的信号可被传输至开关单元。
开关电路可进一步包括开关单元,该开关单元包括:多个输入输出端
子;至少一个天线;在各个输入输出端子与天线之间接通/断开的多个第一
开关;以及在各个输入输出端子与接地端子之间接通/断开的多个第二开
关。
开关电路可进一步包括接收控制信号并将该信号传输至开关单元的
缓冲器单元。
缓冲器单元可接收从电力产生电路产生的电力。
从逆变器输出的信号可被传输至开关电路。
从缓冲器单元输出的信号可被施加至第一开关或第二开关以控制其
接通/断开。
未经过(pass through)缓冲器单元的控制信号可被施加至第一开关
和第二开关中的未被施加从缓冲器单元输出的信号的那一个。
经过逆变器单元的信号可被施加至第一开关和第二开关中的未被施
加从缓冲器单元输出的信号的那一个。
第一开关可以是串联开关(series switch),而第二开关可以是分流开
关(shunt switch)。
电力产生电路可连接至缓冲器单元以向其提供电力。
电力产生电路可包括:第一晶体管,包括被施加第三控制信号的控制
端子以及被施加第一控制信号的一端;第二晶体管,包括被施加第二控制
信号的控制端子以及与第一晶体管的另一端相连接的一端;第三晶体管,
具有被施加第一控制信号的控制端子以及被施加第二控制信号的一端;第
四晶体管,具有被施加第三控制信号的控制端子以及与第三晶体管的另一
端相连接的一端;第五晶体管,具有被施加第二控制信号的控制端子以及
被施加第三控制信号的一端;以及第六晶体管,具有被施加第一控制信号
的控制端子以及与第五晶体管的另一端相连接的一端,第二晶体管、第四
晶体管以及第六晶体管中的另一端连接至输出端子。
当第一控制信号、第二控制信号以及第三控制信号中的任意一个是接
通信号时,可从输出端子输出电力。
第一晶体管至第六晶体管可以是P型MOS晶体管。
附图说明
图1是示意性示出根据本发明的示例实施方式的开关电路的框图;
图2是示出缓存器单元的配置及其信号传输特性的示图;
图3是示出逆变器单元的配置及其信号传输特性的示图;
图4是示出根据本发明的示例实施方式的开关单元的示图;
图5是图4的变形示例;
图6A是示出根据本发明的示例实施方式的逆变器的配置的电路图;
图6B是示出根据本发明的示例实施方式的逆变器的配置的电路图;
图6C是示出根据本发明的示例实施方式的逆变器的配置的电路图;
图7是示出图6A的逆变器的输入输出端子的信号的示图;以及
图8是示出根据本发明的示例实施方式的逆变器的配置的示图。
具体实施方式
根据参照附图的下列实施方式的描述,本发明的各种优点和特征及实
现其的方法将变得显而易见。然而,可以按照许多不同形式来修改本发明,
并且其不应限于本文阐述的实施方式。提供这些实施方式,以使本公开详
尽和完整,并且向本领域的那些技术人员充分传达本发明的范围。图中相
同的参考标号代表相同的元件。
本说明书中所使用的术语是用于解释实施方式而不是限制本发明。本
申请中单数形式包括了复数形式,除非明确地描述并非如此。词语“包括”
及诸如“包含”或“含有”的变形应被理解成暗指包括所述的要素、步骤、
操作和/或元件,但并不排除任意其他的要素、步骤、操作和/或元件。
下文中,将参照附图详细描述本发明。
图1是示意性示出根据本发明的示例实施方式的开关电路的框图。
参照图1,根据本发明的示例实施方式的开关电路100可被配置为包
括驱动单元110和开关单元120。
在这种情况下,驱动单元110可被配置为包括电力产生电路111、缓
冲器单元112以及逆变器单元113。
产生控制信号的控制单元可被实现为各种芯片集。
电力产生电路111可被施加有从控制单元(其可作为各种芯片集来实
现)产生的控制信号,从而用于产生要被供给至缓冲器单元112的电源电
压VDD。
另外,在没有单独的外部电力的情况下,逆变器单元113可仅利用输
入的控制信号来执行逆变操行。
因此,在没有单独的外部电力的情况下,缓冲器单元112和逆变器单
元113可被施加有从电力产生电路111供给的电力并且被驱动,使得开关
电路100的整体尺寸减小。
同时,开关单元120可包括多个输入输出端子、天线以及用于将特定
的输入输出端子连接至天线或将特定输入输出端子与天线相阻断的开关。
图2是示出缓存器单元112的配置及其信号传输特性的示图,图3
是示出逆变器单元113的配置及其信号传输特性的示图。
如图2和图3中所示,缓冲器单元112输出了与输入控制信号相同的
控制信号,而逆变器单元113将输入控制信号进行逆变以输出经逆变的控
制信号。
在这种情况下,电力产生电路111可连接至缓冲器单元112以向其提
供电力,使得缓冲器单元112和逆变器单元可以在没有单独的外部电力的
情况下被驱动。
图4是示出根据本发明的示例实施方式的开关单元120的示图。
参照图4,开关单元120可被配置为包括多个输入输出端子、天线以
及开关。在这种情况下,该开关可包括第一开关和第二开关。
第一开关被设置在各输入输出端子与天线之间,以执行接通/断开操
作,因此可以将特定的输入输出端子连接至天线或将特定的输入输出端子
与天线阻断,而第二开关被设置在各输入输出端子与接地端子之间,以执
行接通/断开操作,因此可以将输入输出端子连接至接地端子或将输入输出
端子与接地端子阻断。
图4中,第一串联开关121和第二串联开关122可相当于第一开关,
而第一分流开关123和第二分流开关124可相当于第二开关。
在这种情况下,从缓冲器单元112输出的控制信号Vca1被施加至第
一串联开关121,而从缓冲器单元输出的控制信号Vca2被施加至第二串
联开关122,从而可接通/断开相应的开关。
另外,从逆变器单元113输出的控制信号Vcal’被施加至第一分流开
关123,而从逆变器单元输出的控制信号Vca2’被施加至第二分流开关
124,从而可接通/断开相应的开关。
同时,缓冲器单元112和逆变器单元113可被施加有相同的控制信号,
其中,逆变器单元113可对输入控制信号进行逆变并且输出经逆变的控制
信号。
因此,从缓冲器单元112输出的信号Vca1和Vca2与从逆变器单元
113输出的信号Vca1’和Vca2’可具有互补关系。即,当信号Vca1是H信
号时,信号Vca1’会是L信号。
因此,第一串联开关121和第一分流开关123互补地接通/断开,而
第二串联开关122和第二分流开关124也会互补地接通/断开。
图5是图4的变形示例,其中,示出了具有三个输入输出端子的开关
单元120’。
在这种情况下,输入输出端子被示为图5中的Tx、Rx以及BT,但
是它们不限于这些。参照图5,经过缓冲器单元112的各控制信号Vca1、
Vca2以及Vca3对于设置在输入输出端子Tx、Rx以及BT与天线RFC之
间的第一串联开关121’、第二串联开关122’以及第三串联开关125’中的每
一个的接通/断开进行控制,因此可以将各输入输出端子连接至天线或将各
输入输出端子与天线相阻断。
在这种情况下,从逆变器输出的信号Vca1’、Vca2’和Vca3’可以将设
置在输入输出端子与地线之间的第一分流开关123’、第二分流开关124’
以及第三分流开关126’的输入输出端子连接至地或将其与地相阻断。
另外,关于信号Vc1、Vc2和Vc3,如图8中所示,其中的至少两个
信号不可以同时是H信号。因此,输入输出端子Tx、Rx和BT并不同时
连接至天线。
信号Vca1’是Vc1的逆变信号,使得第一、第二以及第三串联开关与
第一、第二以及第三分流开关可互补地接通/断开。
通常,即使在断开状态下,微弱信号(minute signal)仍可通过开关。
然而,如上所述,第一、第二以及第三串联开关与第一、第二以及第
三分流开关互补地操作,使得当一个输入输出端子连接至天线时,可在其
他输入输出端子与天线之间进行更彻底地阻断,因此可降低输入输出端子
与天线之间所传输的信号的噪声并且可提高精确度。
图6A是示出根据本发明的示例实施方式的逆变器的配置的电路图。
参照图6A,根据本发明的示例实施方式的逆变器被施加有包括第一
控制信号、第二控制信号以及第三控制信号的控制信号以输出经逆变的信
号,并且逆变器被配置为包括第一MOS晶体管M1、第二MOS晶体管
M2以及第三MOS晶体管M3。
第一MOS晶体管M1可具有被施加了第一控制信号的栅极、接地的
源极以及连接至输出端子的漏极。
第二MOS晶体管M2可具有被施加了第三控制信号的栅极、被施加
了第二控制信号的源极以及连接至输出端子的漏极。
第三MOS晶体管M3可具有被施加了第二控制信号的栅极、被施加
了第三控制信号的源极以及连接至输出端子的漏极。
在这种情况下,第一MOS晶体管M1可以是N型MOS晶体管。
第二MOS晶体管M2和第三MOS晶体管M3可以是P型MOS晶体
管。
在图6A中,第一控制信号、第二控制信号以及第三控制信号分别被
示为Vc1、Vc2以及Vc3。
参照图6A,如下面的表1中所示,通过划分成三种情况来施加控制
信号。当Vc1被逆变并且输出时,可将其设定为输入至第一MOS晶体管
M1的栅极的第一控制信号。
[表1]
Vc1[输入]
Vc2
Vc3
Vca1'[输出]
H
L
L
L
L
H
L
H
L
L
H
H
根据表1,当Vc1是H信号时,Vca1’变成L信号,而当控制信号
Vc1是L信号时,输出的Vca1’是H信号。
更详细的,当Vc1是H信号时,第一MOS晶体管M1的源极和漏极
彼此电连接,使得输出端子连接至接地端子,从而从输出端子输出L信号。
同时,当Vc1是L信号时,第一MOS晶体管M1的源极和漏极彼此
电阻断,使得输出端子未连接至接地端子。
另外,信号Vc3和Vc2被分别施加至第二MOS晶体管M2的栅极和
源极,信号Vc2和Vc3被分别施加至第三MOS晶体管M3的栅极和源极。
当控制信号Vc2和Vc3中的任意一个是H信号时,从第二MOS晶体管
M2和第三MOS晶体管M3中的一个漏极输出H信号。
因此,当Vc1是L信号时,Vca1’变成H信号。
图6B是示出根据本发明的示例实施方式的逆变器的配置的电路图。
参照图6B,与图6A不同的是:第一控制信号、第二控制信号以及
第三控制信号分别被示为Vc2、Vc1以及Vc3,而其他的与参照图6A描
述的解释相同,从而将省略其重复的描述。
参照图6B,如下面的表2中所示,通过划分成三种情况来施加控制
信号。当Vc2被逆变并且输出时,可将其设定为输入至第一MOS晶体管
M1的栅极的第一控制信号。
[表2]
Vc1
Vc2[输入]
Vc3
Vca2'[输出]
H
L
L
H
L
H
L
L
L
L
H
H
根据表2,当Vc2是H信号时,Vca2’变成L信号,而当Vc2是L信
号时,输出的Vca2’是H信号。
关于其具体原理的解释类似于参照图6A描述的,从而将省略其解释。
图6C是示出根据本发明的示例实施方式的逆变器的配置的电路图。
参照图6C,与图6A不同的是:第一控制信号、第二控制信号以及
第三控制信号分别被示为Vc3、Vc1以及Vc2,而其他的与参照图6A描
述的解释相同,从而将省略其重复的描述。
参照图6C,如下面的表3中所示,通过划分成三种情况来施加控制
信号。当Vc3被逆变并且输出时,可将其设定为输入至第一MOS晶体管
M1的栅极的第一控制信号。
[表3]
Vc1
Vc2
Vc3[输入]
Vca2'[输出]
H
L
L
H
L
H
L
H
L
L
H
L
根据表3,当Vc3是H信号时,Vca3’变成L信号,而当Vc3是L信
号时,输出的Vca3’是H信号。
关于其具体原理的解释类似于参照图6A描述的,从而将省略其解释。
图7是示出图6A的逆变器的输入输出端子的信号的示图。
如图7中所示,当通过对Vc1进行逆变来输出Vca1’时,在Vc1是H
信号的时段期间输出的Vca1’是L信号,而在Vc1是L信号的时段期间输
出的Vca1’是H信号。
当Vc1、Vc2以及Vc3是L信号时,Vca1’(输出)变成L信号。
尽管未示出,但当Vc1、Vc2和Vc3是L信号时,Vca2’(输出)和
Vca3’(输出)都变成L信号。
当遵循上述原理输入的控制信号中的任意一个是H信号时,可在没
有单独的外部电力的情况下实现对输入控制信号进行逆变并且输出经逆
变的控制信号的逆变器。
同时,图6A至图6C示出了三个控制信号的情况下的逆变器的配置,
然而,在存在n个控制信号的情况下,逆变器可被配置为包括第一MOS
晶体管和多个第二MOS晶体管。
第一MOS晶体管可具有被施加了要被逆变的控制信号的栅极,接地
的源极以及连接至输出端子的漏极。
第二MOS晶体管可具有分别被施加了除了要被逆变的控制信号之外
的两个控制信号的栅极和源极,以及连接至输出端子的漏极。
可以设置多个第二MOS晶体管。
在这种情况下,考虑根据置换的次序在n个控制信号中选择除了要被
逆变的控制信号之外的控制信号,因此,可反映所有的多种情况。
另外,当反映了所有的多种情况时,可根据置换来设置(n-1)P2=
(n-1)!/(n-3)!个第二MOS晶体管,其中!是阶乘。
另外,第一MOS晶体管可以是N型MOS晶体管,第二MOS晶体
管可以是P型MOS晶体管。
同时,图8是示出根据本发明的示例实施方式的逆变器的配置的示
图。图8示出了存在三个控制信号的情况,然而,本发明不限于此。
参照图8,可配置一种逆变器,其包括n个逆变单元(该逆变单元包
括第一MOS晶体管和第二MOS晶体管),当接收n个控制信号,对要被
逆变的控制信号进行逆变并且输出经逆变的控制信号时,对n个控制信号
中的每一个进行逆变并且输出经逆变的n个信号。
如上配置的根据本发明的逆变器可以在没有单独电力的情况下执行
逆变操作,从而可使采用了逆变器的各种电子器件最小化并且降低电子器
件的电力消耗。
另外,包括本发明的逆变器的天线电路可被进一步小型化,因此能够
降低电力消耗。结果,当包括该逆变器的天线电路被应用于通过电池接收
电力的器件时,可延长电池寿命。
已结合目前被考虑为实际的示例实施方式来描述了本发明。尽管已描
述了本发明的示例实施方式,但本发明也可用在各种其他组合、变形以及
环境中。换言之,本发明在说明书中所公开的发明思想的范围、等价于本
公开的范围和/或本发明所属领域中的技术或知识的范围内可被改变或变
形。提供上述示例实施方式以解释在实施本发明的过程中的最佳状态。因
此,它们可以在利用像本发明一样的其他发明时以本发明所属领域所知的
其他状态执行并且也可以以发明的特定应用领域和使用中所要求的各种
形式来变形。因此,应理解的是本发明不限于所公开的实施方式。应理解
的是,在所附权利要求的精神和范围内还包括其他实施方式。