專(zhuān)利名稱(chēng)：快速pnp晶體管關(guān)斷電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種PNP晶體管的驅(qū)動(dòng)關(guān)斷電路，更具體地，本發(fā)明涉及到一種快速PNP晶體管關(guān)斷電路，通過(guò)存儲(chǔ)的晶體管基極電壓，電路可以減少PNP晶體管從導(dǎo)通到非導(dǎo)通的過(guò)渡延遲時(shí)間。
背景技術(shù)：
PNP晶體管在集成電路中經(jīng)常被用作開(kāi)關(guān)元件，如開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器。通常情況下，開(kāi)關(guān)正常工作時(shí)，通過(guò)間歇性地為晶體管提供正向偏置或驅(qū)動(dòng)電流，PNP晶體管循環(huán)地導(dǎo)通和斷開(kāi)，以控制其發(fā)射極和集電極之間的電流。在開(kāi)關(guān)的閉合期間，一定量的電荷被存儲(chǔ)在晶體管的基極。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流被移除后，PNP晶體管的發(fā)射-基極由于存儲(chǔ)電荷的存在會(huì)保持一段時(shí)間的正向偏置，在存儲(chǔ)的電荷衰減之前，晶體管的發(fā)射極和集電極間仍然存在電流。而所存儲(chǔ)的電荷增加了晶體管從導(dǎo)通狀態(tài)過(guò)渡到非導(dǎo)通狀態(tài)的時(shí)間，這導(dǎo)致了開(kāi)關(guān)延遲現(xiàn)象的出現(xiàn)。當(dāng)晶體管由驅(qū)動(dòng)電流驅(qū)動(dòng)到飽和時(shí)，基極儲(chǔ)存的電荷必須在晶體管的發(fā)射極和集電極電流未減小的情況下放電。由于PNP晶體管作為開(kāi)關(guān)元件使用時(shí)經(jīng)常進(jìn)入飽和狀態(tài)，以保證晶體管有效地產(chǎn)生大電流，而由存儲(chǔ)電荷造成的過(guò)渡延遲可能達(dá)到幾微秒長(zhǎng)，在此期間，PNP晶體管在驅(qū)動(dòng)電流被從基極移除后仍會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的電流。這個(gè)延遲限制了晶體管的開(kāi)關(guān)速度。存儲(chǔ)電荷的放電時(shí)間可以通過(guò)為開(kāi)關(guān)PNP晶體管的基極提供反向驅(qū)動(dòng)電流得以減少。加到PNP晶體管基極的反向驅(qū)動(dòng)電流量越大，存儲(chǔ)的電荷放電越快。其結(jié)果是提高了存儲(chǔ)電荷的放電速率，降低了晶體管的過(guò)渡時(shí)間。為了快速使PNP晶體管進(jìn)入非導(dǎo)通狀態(tài)，反向驅(qū)動(dòng)電流必須能夠使PNP晶體管的基極電壓接近其發(fā)射極電壓。鑒于上述情況，需要提供這樣一種電路:它能夠產(chǎn)生反向驅(qū)動(dòng)電流，使PNP晶體管的基極電壓大致接近其發(fā)射極電壓，以快速地使PNP晶體管基極存儲(chǔ)的電荷放電。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種快速PNP晶體管關(guān)斷電路，它可以為PNP晶體管提供反向驅(qū)動(dòng)電流使存儲(chǔ)在其基極的電荷快速放電，從而減少PNP晶體管從導(dǎo)通狀態(tài)過(guò)渡到非導(dǎo)通狀態(tài)的時(shí)間。本發(fā)明的技術(shù)解決方案本發(fā)明的上述和其他目的通過(guò)這樣一種電路具體實(shí)現(xiàn):當(dāng)開(kāi)關(guān)PNP晶體管的正向驅(qū)動(dòng)電流被移除時(shí)，一個(gè)NPN晶體管的發(fā)射極為開(kāi)關(guān)PNP晶體管提供一個(gè)反向驅(qū)動(dòng)電流。一個(gè)存儲(chǔ)電荷的電容連接到NPN晶體管的基極。電容使PNP晶體管的基極電壓高于其發(fā)射極電壓，以保證NPN晶體管導(dǎo)通并且為PNP晶體管提供反向驅(qū)動(dòng)電流。電容在開(kāi)關(guān)PNP晶體管的基極存在正向驅(qū)動(dòng)電流時(shí)被充電。對(duì)比文獻(xiàn)，實(shí)用新型專(zhuān)利:雙極高速功率開(kāi)關(guān)晶體管發(fā)射區(qū)結(jié)構(gòu)，申請(qǐng)?zhí)?98203022.

通過(guò)下面更詳細(xì)的描述和

，本發(fā)明的上述和其他目的將更明顯地體現(xiàn):圖1是根據(jù)本發(fā)明得到的一種快速PNP晶體管關(guān)斷電路的簡(jiǎn)化電路圖，圖中有一個(gè)PNP開(kāi)關(guān)晶體管；圖2是圖1中電路的一種更詳細(xì)的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式圖1中，晶體管100是一個(gè)傳統(tǒng)的集成電路PNP晶體管。PNP晶體管100的發(fā)射極連接到電壓源V，集電極連接到端子102。PNP晶體管100的基極連接到驅(qū)動(dòng)電路104，此驅(qū)動(dòng)電路控制PNP晶體管100的發(fā)射極-基極驅(qū)動(dòng)電流，從而控制電壓源V和端子102之間的電流。驅(qū)動(dòng)電路104是一個(gè)傳統(tǒng)的電路，它保證PNP晶體管100的正向驅(qū)動(dòng)電流間歇性地產(chǎn)生，此正向驅(qū)動(dòng)電流使PNP晶體管100導(dǎo)通并在預(yù)定的時(shí)間階段內(nèi)處于工作狀態(tài)，在這個(gè)時(shí)間階段內(nèi)，電流從電壓源V流向端子102。通過(guò)這種方式，控制流量的開(kāi)關(guān)電流可提供給連接到端子102的電路。例如，開(kāi)關(guān)電流可以被其他電路(圖中未顯示)利用以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電容穩(wěn)壓器。為了引起PNP晶體管100的發(fā)射極到集電極廣生電流，驅(qū)動(dòng)電路104必須在晶體管的發(fā)射極-基極引起一個(gè)足夠大的電壓差使其正向偏置，同時(shí)引起PNP晶體管100的基極產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電流。在晶體管的大部分工作范圍(其線性范圍)內(nèi)，PNP晶體管100基極的驅(qū)動(dòng)電流增加一個(gè)較小的量將引起發(fā)射極到集電極的電流按比例增加一個(gè)較大的量。超過(guò)一定范圍后，PNP晶體管100的集電極-基極將反向偏置。然而，由于晶體管基極電流的增大，其集電極-基極將正向偏置。這會(huì)導(dǎo)致PNP晶體管100工作在飽和狀態(tài)下。當(dāng)PNP晶體管100的基極驅(qū)動(dòng)電流繼續(xù)增加時(shí)，晶體管將進(jìn)入深度飽和，而其發(fā)射極和集電極之間的電流卻沒(méi)有顯著增加。為了盡量減少開(kāi)關(guān)PNP晶體管工作時(shí)的損耗，通常選擇晶體管的驅(qū)動(dòng)電流使其足以導(dǎo)致晶體管工作在輕度飽和下。這最大限度地減少了晶體管發(fā)射極-集電極的壓降，提高了晶體管的功率效率。為了盡量減少功耗，深度飽和最好被避免。由于驅(qū)動(dòng)電流由PNP晶體管100的基極產(chǎn)生，晶體管的基極將存儲(chǔ)一定量的電荷。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流被驅(qū)動(dòng)電路104切斷后，存儲(chǔ)電荷必須在PNP晶體管的發(fā)射極-集電極電流減小至零之前放電。驅(qū)動(dòng)電流減小至零后，存儲(chǔ)電荷會(huì)呈指數(shù)衰減到零，其時(shí)間常數(shù)等于基極材料中少數(shù)電荷的載流子壽命。如果晶體管在驅(qū)動(dòng)電流被切斷前處于飽和狀態(tài)，發(fā)射極和集電極間的電流將保持在或接近于飽和狀態(tài)時(shí)的值，直到基極的存儲(chǔ)電荷衰減到開(kāi)始飽和時(shí)的電量值，之后，發(fā)射極和集電極之間的電流隨著存儲(chǔ)電荷的衰減以指數(shù)規(guī)律下降。因此，隨著存儲(chǔ)電荷的衰減，PNP晶體管100從導(dǎo)通狀態(tài)過(guò)渡到非導(dǎo)通狀態(tài)，這限制了 PNP晶體管100的開(kāi)關(guān)速度，尤其是當(dāng)PNP晶體管100被驅(qū)動(dòng)電路104驅(qū)動(dòng)到飽和狀態(tài)時(shí)。當(dāng)由驅(qū)動(dòng)電路104產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)電流被切斷后，本發(fā)明中的快速關(guān)斷電路106通過(guò)為PNP晶體管的基極提供反向驅(qū)動(dòng)電流，縮短了 PNP晶體管100的關(guān)斷延遲時(shí)間。反向驅(qū)動(dòng)電流導(dǎo)致存儲(chǔ)在PNP晶體管100基極的電荷以較快的速度衰減，而這個(gè)速度比正向偏置電流切斷至零時(shí)的衰減速率快得多。較快的衰減速率得益于反向驅(qū)動(dòng)電流的應(yīng)用?？焖訇P(guān)斷電路106包括NPN晶體管108，其發(fā)射極連接到PNP晶體管100的基極，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路104產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)電流被切斷至零時(shí)，晶體管108為PNP晶體管100的基極提供一個(gè)反向驅(qū)動(dòng)電流。NPN晶體管108的集電極連接到節(jié)點(diǎn)109從而和電壓源V相連。NPN晶體管108的基極連接到二極管110(可以是一個(gè)傳統(tǒng)的以二極管形式連接的晶體管)的陰極和電容112的一端(“ + ”極)。二極管110的陽(yáng)極連接到節(jié)點(diǎn)109。電容112的另一端(極)連接到開(kāi)關(guān)114的一端，開(kāi)關(guān)的另一端連接到電流源116還是電流源118取決于開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。電流源116和118可以是圖1中的恒流源，也可以是提供電流的其他電路。振蕩器/邏輯電路122引起驅(qū)動(dòng)電路104在一個(gè)預(yù)定的時(shí)間內(nèi)為PNP晶體管100提供驅(qū)動(dòng)電流。在驅(qū)動(dòng)電路104為PNP晶體管100提供驅(qū)動(dòng)電流階段，振蕩器/邏輯電路122也引起電流源118通過(guò)開(kāi)關(guān)114連接到電容112的極。這將導(dǎo)致電容112產(chǎn)生一個(gè)電流并且電容112充電。二極管110為電容的充電提供一個(gè)電流路徑，同時(shí)將電容112的“ + ”極電壓限制在電源電壓V減去二極管110兩端的壓降。當(dāng)振蕩器/邏輯電路122引起驅(qū)動(dòng)電路104關(guān)斷PNP晶體管100的驅(qū)動(dòng)電流，也會(huì)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)114連接電容112的極和電流源116，如圖1所示。電容112的極連接到電流源116使得極電壓增加。這將導(dǎo)致電容112的“ + ”極和晶體管108的基極電壓增加。電流源116為電容112提供一個(gè)電流，使得電容112放電的同時(shí)驅(qū)動(dòng)NPN晶體管108。因此，NPN晶體管108導(dǎo)通，并為PNP晶體管100的基極提供反向驅(qū)動(dòng)電流，以減少晶體管100的關(guān)斷過(guò)渡時(shí)間。電流源116提供的電流的大小決定了 NPN晶體管108的驅(qū)動(dòng)電流的大小，電流源116提供的電流同時(shí)引起NPN晶體管108為PNP晶體管100的基極產(chǎn)生足夠大的反向驅(qū)動(dòng)電流，從而使PNP晶體管100達(dá)到預(yù)期的關(guān)斷過(guò)渡時(shí)間。電流源116的值最好足以使NPN晶體管108進(jìn)入飽和狀態(tài)，以確保PNP晶體管100反向偏置并且處于非導(dǎo)通狀態(tài)。在選擇電流源116所提供的電流幅度時(shí)要考慮的另一個(gè)因素是:在晶體管關(guān)斷階段(除了提供反向驅(qū)動(dòng)電流階段還包括存儲(chǔ)的電荷放電階段)，NPN晶體管108應(yīng)為PNP晶體管100的基極提供足夠大的反向驅(qū)動(dòng)電流，以保證其集電極在一個(gè)較高值(接近電壓源V)和一個(gè)較低值(由連接到端子102的電流決定)間波動(dòng)時(shí)，PNP晶體管100脫離導(dǎo)通狀態(tài)。這樣的電壓波動(dòng)可能發(fā)生，例如連接到端子102的電路將端子102的電壓置為零(或負(fù)電壓)。PNP晶體管100的集電極-基極間存在一個(gè)結(jié)電容，它會(huì)導(dǎo)致PNP晶體管100產(chǎn)生隨集電極電壓波動(dòng)的電流。快速關(guān)斷電路106應(yīng)提供足夠大的反向驅(qū)動(dòng)電流，從而為這個(gè)電容充電，PNP晶體管100吸引充電電流通過(guò)其集電極-發(fā)射極，這將導(dǎo)致PNP晶體管100在驅(qū)動(dòng)電路104提供的正向驅(qū)動(dòng)電流中斷后導(dǎo)通。所需的反向驅(qū)動(dòng)電流的大小取決于集電極-基極間的結(jié)電容和PNP晶體管100從導(dǎo)通狀態(tài)過(guò)渡到非導(dǎo)通狀態(tài)期間其集電極電壓的變化。電容112為NPN晶體管108的基極提供了一個(gè)電壓脈沖，它使NPN晶體管108的基極電壓上升至大約比PNP晶體管100的發(fā)射極電壓高一個(gè)二極管壓降，這個(gè)狀態(tài)最好至少有一微秒。這為PNP晶體管100提供了足夠長(zhǎng)的時(shí)間使其由導(dǎo)通狀態(tài)過(guò)渡到非導(dǎo)通狀態(tài)，同時(shí)使PNP晶體管100的集電極電壓可以波動(dòng)到由連接到端子102的電路設(shè)定的電壓值。電容112兩端的充電電壓峰值由電流源118在電容112充電階段產(chǎn)生的電流的幅度、充電周期的持續(xù)時(shí)間、電容112的電容值和其擊穿電壓決定。電壓脈沖的持續(xù)時(shí)間取決于電容112的放電速率，而放電速率又是由電流源116提供的電流的大小和電容112的大小決定。因此，NPN晶體管108的基極由電壓脈沖驅(qū)動(dòng)的時(shí)間由電流源116和118、電容112的充電持續(xù)時(shí)間確定。由于電容112的充電時(shí)間通常比所需的放電時(shí)間長(zhǎng)，所以由電流源118提供的電流的大小可能小于電流源116提供的電流。因?yàn)殚_(kāi)關(guān)晶體管通常工作在高于電源電壓和開(kāi)關(guān)頻率的情況下，所以由電流源118提供的充電電流的大小和電容112的電容值應(yīng)該適當(dāng)選擇，使得電路可以在最低的電源電壓下為NPN晶體管108提供足夠大的基極驅(qū)動(dòng)電流，并且PNP晶體管100可以在最聞?lì)l率下工作。電容112的擊穿電壓(通常情況下約為6伏)限制了它的充電量。對(duì)于圖1中的電路，假設(shè)電壓源V為3.5伏，開(kāi)關(guān)頻率約為20KHz，電流源118最好產(chǎn)生約50微安的電流，電容112的電容值最佳為100pF。鑒于這些參數(shù)，電流源116較好地產(chǎn)生了約150微安的電流以設(shè)置NPN晶體管108的基極驅(qū)動(dòng)電流。如圖1，開(kāi)關(guān)114的結(jié)構(gòu)可供選擇，它可以使用單獨(dú)的晶體管開(kāi)關(guān)以獨(dú)立地控制電流源116和118。如果不過(guò)多考慮電路的功耗，另一種選擇是允許電流源118不斷地從一個(gè)節(jié)點(diǎn)至電容112的極產(chǎn)生電流，并且電流源116僅在電容112的放電時(shí)間通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)連接到同一個(gè)節(jié)點(diǎn)，而這個(gè)開(kāi)關(guān)允許電流源116為這個(gè)節(jié)點(diǎn)提供電流。這使得通過(guò)電容112的有效放電電流等于電流源116和118產(chǎn)生的電流之間的差值?？焖訇P(guān)斷電路106、PNP晶體管100和驅(qū)動(dòng)電路104可使用傳統(tǒng)技術(shù)、設(shè)備和結(jié)構(gòu)做在一個(gè)單片集成電路中。圖2是圖1中快速關(guān)斷電路106的一種更詳細(xì)的電路原理圖，其中包含了開(kāi)關(guān)電容電壓轉(zhuǎn)換器，適應(yīng)于集成電路。電源電壓V是轉(zhuǎn)換器的輸入電壓，可以在3.5至15伏的范圍變化。PNP晶體管100以電路122A和122B設(shè)置的頻率在導(dǎo)通狀態(tài)和非導(dǎo)通狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，以控制電壓源V和端子102之間的電流。電路122A和122B—起對(duì)應(yīng)于圖1中的振蕩器/邏輯電路122，包括一個(gè)傳統(tǒng)的振蕩器202、晶體管204和206、電阻208和210。電路122A和122B提供控制信號(hào)以控制開(kāi)關(guān)114和驅(qū)動(dòng)電路104的工作。振蕩器202產(chǎn)生一個(gè)時(shí)序信號(hào)，它最好是20KHz的方波。振蕩器202廣生的時(shí)序/[目號(hào)提供給晶體管204、212和214的基極。晶體管204的集電極連接到驅(qū)動(dòng)電路104中晶體管218的基極和集電極以響應(yīng)時(shí)序/[目號(hào)，從而在時(shí)序/[目號(hào)變?yōu)槁勲娖綍r(shí)斷開(kāi)驅(qū)動(dòng)電路104。晶體管212和214組成開(kāi)關(guān)114。晶體管212的集電極連接到電流源116中晶體管220的基極和集電極以響應(yīng)時(shí)序信號(hào)，從而在時(shí)序信號(hào)變?yōu)楦唠娖綍r(shí)閉合電流源116，在時(shí)序信號(hào)變?yōu)榈碗娖綍r(shí)將其斷開(kāi)。晶體管214的集電極連接到電流源118中的節(jié)點(diǎn)221以響應(yīng)時(shí)序信號(hào)，從而在時(shí)序信號(hào)變?yōu)榈碗娖綍r(shí)閉合電流源118，在時(shí)序信號(hào)變?yōu)楦唠娖綍r(shí)將其斷開(kāi)。晶體管214也會(huì)為晶體管206的基極提供一個(gè)倒轉(zhuǎn)的時(shí)序信號(hào)，這反過(guò)來(lái)又導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電路104在時(shí)序信號(hào)變?yōu)榈碗娖綍r(shí)為PNP晶體管100提供一個(gè)驅(qū)動(dòng)電流。下面將更詳細(xì)地描述振蕩器202提供的時(shí)序信號(hào)是低電平時(shí)圖2電路的工作狀態(tài)。在此期間，晶體管204、212和214處于斷開(kāi)狀態(tài)。晶體管204和212的斷開(kāi)狀態(tài)反過(guò)來(lái)又導(dǎo)致晶體管218和220處于斷開(kāi)狀態(tài)。上拉電阻217的阻值最好為80千歐姆，它連接在晶體管218的基極和集電極形成的節(jié)點(diǎn)244和節(jié)點(diǎn)109之間，使晶體管218的基極電壓接近電源電壓V，以防止當(dāng)晶體管204斷開(kāi)時(shí)晶體管218導(dǎo)通。電流源116包括晶體管220，它在時(shí)序信號(hào)是低電平時(shí)斷開(kāi)。電流源118是一個(gè)開(kāi)關(guān)恒流源。它包括晶體管222、224、231和電流源226。晶體管224和電流源226連接到參考電壓電路228 (Vref)。電流源118以如下方式連接到晶體管214:如圖所示，晶體管214的集電極通過(guò)節(jié)點(diǎn)221連接到晶體管222的集電極、晶體管224的基極、電流源226。參考電壓發(fā)生器電路228是一個(gè)傳統(tǒng)的電壓發(fā)生器電路，最好包括一個(gè)帶隙參考電壓，為晶體管224的集電極、電流源226和振蕩器202提供了一個(gè)約為2.5伏的參考電壓。電流源226也是傳統(tǒng)的電路，它為節(jié)點(diǎn)221產(chǎn)生一個(gè)恒流。當(dāng)晶體管214斷開(kāi)時(shí)，電流源226使晶體管224的基極-發(fā)射極正向偏置，從而使晶體管222和224閉合，同時(shí)電阻230產(chǎn)生一個(gè)從晶體管222的發(fā)射極流向地120的電流。電阻值230的值和電流源226提供的電流設(shè)定了晶體管222的發(fā)射極電壓，這反過(guò)來(lái)又確定了晶體管222的基極電壓。選擇這些值是為了設(shè)置晶體管222的發(fā)射極電壓大約比地高0.5伏，這使得其基極電壓比0.5伏的發(fā)射極電壓高約一個(gè)二極管壓降。為此，電阻230和電流源226的值最好分別為6.7千歐姆和70微安。電流源226和電阻230設(shè)置的基極電壓使得晶體管231導(dǎo)通，并可能在電源電壓V較低時(shí)導(dǎo)致其飽和。晶體管222、206的基極和晶體管224的發(fā)射極相連并通過(guò)電阻236與晶體管231的基極相連，電阻236可以防止晶體管231從晶體管222和206的基極吸取過(guò)多的電流。電阻236的阻值最佳為5.0千歐姆。晶體管231的集電極連接到電容112的
極，電容112的“ + ”極連接到晶體管108的基極和二極管110的陰極。晶體管231引起一個(gè)電流通過(guò)電容112和二極管110為電容112充電。電容112充電的量由其電容值和擊穿電壓、頻率振蕩器202、晶體管231產(chǎn)生的電流幅度決定。而晶體管231產(chǎn)生電流的幅度是電阻238阻值的函數(shù)，電阻238連接在晶體管231的發(fā)射極和地120之間。選擇電阻238的阻值為10千歐姆時(shí)，電容112最佳為IOOpF并且充電電流為50微安。在這種情況下，振蕩器202提供的時(shí)序信號(hào)為低電平并且PNP晶體管100導(dǎo)通時(shí)，電容112由電流源118充電到其最大值。晶體管206的基極電壓由電流源226和電阻230設(shè)定，從而導(dǎo)致晶體管206導(dǎo)通并在驅(qū)動(dòng)電路104中晶體管232的基極上產(chǎn)生一個(gè)電流。這個(gè)電流的大小由連接在晶體管206的發(fā)射極和地120之間的電阻210設(shè)定。電阻210最好是一個(gè)可變電阻并且最大阻值為4.8千歐姆。晶體管206產(chǎn)生的電流引起晶體管232導(dǎo)通。這會(huì)導(dǎo)致PNP晶體管100的基極-發(fā)射極電路產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電流，而這反過(guò)來(lái)又導(dǎo)致PNP晶體管100導(dǎo)通并在電壓源V和端子102之間產(chǎn)生電流。為了防止晶體管232將PNP晶體管100驅(qū)動(dòng)到深度飽和狀態(tài)，PNP晶體管100有一個(gè)集電極引線234，它覆蓋原來(lái)集電極的一部分從而在晶體管進(jìn)入飽和時(shí)產(chǎn)生電流。由集電極234產(chǎn)生的電流反饋到晶體管232基極，以限制晶體管232為PNP晶體管100的基極產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)電流。下面將更詳細(xì)地描述圖2所示電路在振蕩器202所提供的時(shí)序信號(hào)為高電平時(shí)的工作情況。在時(shí)序信號(hào)為高電平期間，晶體管204、212和214導(dǎo)通，同時(shí)晶體管204為晶體管218產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電流。電阻208的阻值最佳為2.6千歐姆，它連接在晶體管204的發(fā)射極和地120間，從而設(shè)置晶體管218的驅(qū)動(dòng)電流的大小。根據(jù)下文更詳細(xì)的描述，晶體管218最佳為驅(qū)動(dòng)電流104中晶體管232的基極提供一定量的反向驅(qū)動(dòng)電流，并且為PNP晶體管100的基極提供足夠的反向驅(qū)動(dòng)電流，以保證PNP晶體管100 —旦被快速關(guān)斷電路106斷開(kāi)其處于非導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)晶體管的212的基極被振蕩器202提供的時(shí)序信號(hào)驅(qū)動(dòng)到高電平時(shí)，晶體管212導(dǎo)通并引起晶體管220也導(dǎo)通。電阻219的阻值最佳為1.7千歐姆，它連接在晶體管212的發(fā)射極和地120之間，從而設(shè)置晶體管212為晶體管220產(chǎn)生的電流的幅度。當(dāng)晶體管220導(dǎo)通時(shí)，電容112的極電壓增加。這將導(dǎo)致電容112的“ + ”極和晶體管108的基極電壓對(duì)應(yīng)增加。晶體管220通過(guò)電容112為晶體管108的基極產(chǎn)生電流。該電流的大小最佳為150微安，它由晶體管212產(chǎn)生的電流的幅度和晶體管220的電流增益決定。晶體管220的電流增益由集電極223和225的比值設(shè)定，其值最好選擇約為3: I。根據(jù)圖1和上面的描述，當(dāng)晶體管220導(dǎo)通時(shí)，晶體管108的基極電流使電容112放電，同時(shí)使晶體管108導(dǎo)通。通過(guò)這種方式，晶體管108為連接到其發(fā)射極的PNP晶體管100的基極產(chǎn)生反向基極驅(qū)動(dòng)電流，從而當(dāng)PNP晶體管100導(dǎo)通時(shí)迅速地將其基極上存儲(chǔ)的電荷放電。同時(shí)，振蕩器202提供的時(shí)序信號(hào)驅(qū)動(dòng)晶體管214進(jìn)入飽和狀態(tài)。電阻216的阻值最佳為1.6千歐姆，它連接在振蕩器202和晶體管214的基極，以防止飽和晶體管214從晶體管204和212的基極吸取過(guò)多的基極電流。晶體管214使節(jié)點(diǎn)221的電壓接近地，這反過(guò)來(lái)又導(dǎo)致晶體管222、224、231和206斷開(kāi)。因此，當(dāng)振蕩器202提供的時(shí)序信號(hào)從低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，如上所述，電流源118被晶體管214斷開(kāi)，電流源116被晶體管212開(kāi)啟O大約在同一時(shí)間，晶體管206被晶體管214斷開(kāi)，晶體管218被晶體管204閉合。晶體管218的集電極240廣生一個(gè)反向驅(qū)動(dòng)電流(最佳為50微安)，并提聞晶體管232的基極電壓。因此，晶體管206和218合作使晶體管232斷開(kāi)，并防止它在振蕩器202提供的時(shí)序信號(hào)的高電平期間導(dǎo)通。晶體管218的集電極連接到PNP晶體管100的基極，為PNP晶體管100的基極提供一個(gè)反向驅(qū)動(dòng)電流(最好是75微安)，一旦它被快速關(guān)斷電路106切斷，這個(gè)反向電流可以用來(lái)保持PNP晶體管100處于非導(dǎo)通狀態(tài)。集電極240和242產(chǎn)生的電流的幅度由晶體管204產(chǎn)生的電流的幅度、集電極240和244的比值(最佳為2: I)、集電極242和244的比值(最好為3: I)決定。如上所述，本發(fā)明的電路為開(kāi)關(guān)PNP晶體管的基極提供一個(gè)反向驅(qū)動(dòng)電流，以增加晶體管的關(guān)斷開(kāi)關(guān)速度。盡管本發(fā)明已通過(guò)具體的例子體現(xiàn)，但是上述例子只是為了說(shuō)明本發(fā)明而不應(yīng)限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明也可以通過(guò)其他方式實(shí)現(xiàn)，只要沒(méi)有脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)并且符合權(quán)利要求中的定義，在上述例子上做適當(dāng)修改仍屬本發(fā)明的范疇。
權(quán)利要求
1.一種快速PNP晶體管關(guān)斷電路，其特征是:一個(gè)PNP晶體管有一個(gè)發(fā)射極、一個(gè)集電極和一個(gè)基極，其發(fā)射極連接到電源以產(chǎn)生電流，并且發(fā)射極和電源形成第一個(gè)節(jié)點(diǎn)，連接到PNP晶體管基極的電路交替地提供和移除PNP晶體管的正向基極驅(qū)動(dòng)電流，使PNP晶體管閉合或?qū)ǎ? 一個(gè)NPN晶體管有一個(gè)集電極、一個(gè)發(fā)射極和一個(gè)基極,其中集電極連接到第一個(gè)節(jié)點(diǎn)，發(fā)射極連接到PNP晶體管的基極，為PNP晶體管的基極提供反向驅(qū)動(dòng)電流； 一個(gè)電容有第一端和第二端兩個(gè)端子，其中第一端連接到NPN晶體管的基極，電容交替地放電和充電為NPN晶體管的基極提供一個(gè)電壓脈沖，至少在此脈沖的一部分時(shí)間內(nèi)，NPN晶體管為PNP晶體管的基極提供反向驅(qū)動(dòng)電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速PNP晶體管關(guān)斷電路，其特征是:在正向基極驅(qū)動(dòng)電流被提供給PNP晶體管期間，電容充電并在其兩端建立一個(gè)電壓，充電后電容的第一端電壓超過(guò)其第二端電壓； 正向基極驅(qū)動(dòng)電流從PNP晶體管被移除后，電容放電并且其第二端的電壓在預(yù)定時(shí)間升高，產(chǎn)生電壓脈沖的第一端的電壓等于或大于PNP晶體管的發(fā)射極電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速PNP晶體管關(guān)斷電路，其特征是:一個(gè)開(kāi)關(guān)的一端連接到電容的第二端，另一端連接到第一個(gè)電流源時(shí)電容充電，連接到第二個(gè)電流源時(shí)電容放電。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種快速PNP晶體管關(guān)斷電路，其特征是:至少在上述脈沖電壓的一部分時(shí)間內(nèi)，PNP晶體管存在正向基極驅(qū)動(dòng)電流，此時(shí)開(kāi)關(guān)連接到第一個(gè)電流源，使第一個(gè)電流源產(chǎn)生第一個(gè)電流； 當(dāng)正向基極驅(qū)動(dòng)電流從PNP晶體管移除時(shí)，開(kāi)關(guān)連接到第二個(gè)電流源，使第二個(gè)電流源產(chǎn)生第二個(gè)電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種快速PNP晶體管關(guān)斷電路，其特征是:電容的第二端和第一或第二個(gè)電流源連接形成第二個(gè)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)第二個(gè)節(jié)點(diǎn)，第一和第二個(gè)電流交替地為電容進(jìn)行充電和放電，并且第二個(gè)電流的幅度大于第一個(gè)電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種快速PNP晶體管關(guān)斷電路，其特征是:一個(gè)二極管的陰極連接到電容的第一端，陽(yáng)極連接到第一個(gè)節(jié)點(diǎn)，此二極管為電容的第一端提供電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種快速PNP晶體管關(guān)斷電路，其特征是:第一個(gè)電流源電路中，一個(gè)晶體管通過(guò)集電極-發(fā)射極串聯(lián)在電容的第二端和第三個(gè)節(jié)點(diǎn)間，并且第三個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓比電源電壓低。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種快速PNP晶體管關(guān)斷電路，其特征是:第二個(gè)電流源電路中，一個(gè)晶體管通過(guò)集電極-發(fā)射極串聯(lián)在電容的第二端和第一個(gè)節(jié)點(diǎn)間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速PNP晶體管關(guān)斷電路，其特征是:PNP晶體管包括飽和狀態(tài)和非飽和狀態(tài)，并且它從飽和狀態(tài)切換到非飽和狀態(tài)所需的時(shí)間很少。
全文摘要
一種快速PNP晶體管關(guān)斷電路，在PNP晶體管的基極驅(qū)動(dòng)電流被移除后為此基極提供一個(gè)反向驅(qū)動(dòng)電流，以減少開(kāi)關(guān)PNP晶體管的關(guān)斷過(guò)渡時(shí)間。其中反向驅(qū)動(dòng)電流由一個(gè)NPN晶體管產(chǎn)生，其發(fā)射極連接到PNP晶體管的基極。一個(gè)電容耦合到NPN晶體管的基極，它在PNP晶體管工作期間被充電，在驅(qū)動(dòng)電流從PNP晶體管的基極被移除后放電，以保證NPN晶體管的基極被高于電源的電壓驅(qū)動(dòng)。此電路的電源連接到PNP晶體管的發(fā)射極。
文檔編號(hào)H03K17/72GK103152023SQ201310045540
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月6日
發(fā)明者包興坤 申請(qǐng)人:蘇州硅智源微電子有限公司