專利名稱:導(dǎo)電率調(diào)制型mos場效應(yīng)管的過電流保護電路的制作方法
本發(fā)明涉及對導(dǎo)電率調(diào)制型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(MOSFET)的過電流保護電路。
導(dǎo)電率調(diào)制型MOSFET是一種具有MOS柵極輸入的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。它以雙極性方式工作并具有如開關(guān)速度快及低導(dǎo)通(飽和)電壓的一些優(yōu)越性能。這使得它可能對大功率高頻進行控制，從而完全有可能制造出各種體積小而成本低的各種裝置。目前，使用常規(guī)的雙極性的(雙極型)晶體管或金屬氧化物場效應(yīng)晶體管，還不能實現(xiàn)對大功率高頻進行控制。下面，把上面所述的導(dǎo)電率調(diào)制型金屬氧化物場效應(yīng)管簡稱為BIFET(雙極型場效應(yīng)管)圖1表示BIFET的一種基本的斬波電路，其中編號1表示BIFET。在圖1中，BIFET1的導(dǎo)通和斷開控制著從直流電源2向負載3輸送的電能。而BIFET1的導(dǎo)通和斷開是受產(chǎn)生柵極信號的電路50控制的，電路50具有柵極電源4，5和雙極性晶體管6到9。柵極電源4是向BIFET1的柵極其供給正電壓，柵極電源5是向BIFET1的柵極供給負電壓，雙極性的晶體管6到9則放大在控制信號輸入端10接收到的控制信號。當(dāng)產(chǎn)生柵極信號的電路50的控制信號輸入端10接收到的一個正信號時，晶體管6和7就導(dǎo)通，從柵極電源4通過輸出端11向BIFET1的柵極提供一個正電壓，因此使雙極型場效應(yīng)晶體管1導(dǎo)通。當(dāng)控制信號輸入端10接收到一個負信號時，晶體管8和9導(dǎo)通，從柵極電源5通過輸出端11向BIFET1的柵極提供一負電壓，因此使BIFET1截止。
圖2是闡明BIFET的漏極電壓VD和漏極電流ID兩者之間特性的一例的曲線圖。如圖所示，當(dāng)工作于較高的柵極電壓VG時BIFET的導(dǎo)通電壓就變得較低，因此能夠減少電能的損失。
在圖1中，當(dāng)負載3內(nèi)發(fā)生短路事故時，BIFET1的漏極和源極之間的電壓就上升到等于直流電源2的電壓。結(jié)果在BIFET1內(nèi)的電能損失就變得非常大，因此可能造成BIFET1的損壞。如果考慮到在負載3內(nèi)這種事故的發(fā)生，BIFET1以較低的柵極電壓工作，從圖4可見，BIFET1的導(dǎo)通電壓就變得較高，因此在導(dǎo)通狀態(tài)下，BIFET內(nèi)的電能損失就會變得較大。
為了解決上述提出的問題，就出現(xiàn)了一種如圖3所示的過電流保護電路。在圖3中，在BIFET1的漏極和源極之間串聯(lián)了電阻12和13，源極和漏極之間電阻13兩端的電壓被檢測。在BIFET1的源極和柵極之間串聯(lián)電阻41和晶體管42，而晶體管42的基極通過一齊納二極管43接到電阻13電壓較高的一端。BIFET1的柵極通過電阻44連接到產(chǎn)生柵極信號電路50的輸出端11。
在操作中，當(dāng)負載3內(nèi)發(fā)生短路事故引起過電流流過BIFET1時，BIFET的導(dǎo)通電壓就上升。這種導(dǎo)通電壓被電阻12和13所分壓，而當(dāng)電阻13兩端的電壓超過齊納二極管43的齊納電壓值時，就有電流流入晶體管42的基極。這就使晶體管42導(dǎo)通以致柵極電源4的電壓變成由電阻41和44所分壓，從而使柵極電壓降低。例如，假設(shè)柵極電源的電壓是15V，電阻41和44都是50Ω，當(dāng)在正常情況下操作時，BIFET1的柵電壓是15V，然而，在負載3內(nèi)發(fā)生短路事故以后，上述柵電壓就降低到7.5V，因此流過BIFET1的電流就可以減小。另一方面，當(dāng)BIFET1在負載3處在正常狀態(tài)下導(dǎo)通時，在它的最初導(dǎo)通期間有幾十個毫微秒的延遲時間。因此，從一個正柵極電壓施加到BIFET1的柵極上一瞬間的幾十毫微秒期間，直流電源2的電壓就施加于BIFET1的漏極和源極之間，在此期間，電流流入晶體管42的基極，以致BIFET1的柵電壓變成較低的值。然而隨著時間進展，BIFET1的導(dǎo)通電壓逐漸下降，最終達到只有幾伏。在這瞬間電阻13兩端的電壓如果變得比齊納二極管43的齊納電壓低的話，晶體管42變成截止，而BIFET1的柵電壓上升到等于柵極電源4的電壓，以致BIFET1能夠在它的導(dǎo)通電壓變成足夠的低的情況下工作。
圖4是表明由于過電流流過而損壞BIFET時的情況下，BIFET的漏極電流ID(最大)和漏極-源極電壓VD之間關(guān)系的曲線圖。在圖4中，影線部分是BIFET的損壞區(qū)域。由這曲線圖可看出，ID(最大)與VD成反比例，特別地，當(dāng)BIFET應(yīng)用在高壓電路時，過電流要減得盡可能的低就變得很重要。為了達到這一點，有必要限制BIFET的柵電壓或者低于閾電壓Vth(使BIFET到達導(dǎo)通狀態(tài)的最小柵電壓)以便中止電流，或者，要低于大約Vth+3V以便有效地減少實質(zhì)上流動的電流。
但是，在圖3所示通常的過電流保護電路中，如果電阻41和44確定得使當(dāng)有過電流流入BIFET1時，BIFET1的柵電壓變得小於或等於Vth，就會產(chǎn)生如下一些問題第一，如以上所述，在BIFET開始導(dǎo)通期間，直流電源的電壓是加壓在BIFET1的源極和漏極之間的，從而晶體管42變成導(dǎo)通狀態(tài)，而在這瞬間，BIFET1的柵電壓必然要降低到小於或等於Vth的水平，結(jié)果，BIFET1就不能變成導(dǎo)通或者它的導(dǎo)通時間變成相當(dāng)?shù)拈L。第二當(dāng)負載3內(nèi)發(fā)生事故使保護電路作用的情況下，流過BIFET1的過電流突然下降，以致由于電路的雜散電感成份使施加于BIFET1的電壓產(chǎn)生振蕩和電阻13兩端的電壓變得暫時地低于齊納二極管43的齊納電壓，在此瞬間，晶體管42變成截止而高的柵電壓又一次施加于BIFET1上，因此造成過電流的流動，以上所述的情況重復(fù)發(fā)生在電路內(nèi)引起振蕩現(xiàn)象。
本發(fā)明的一個目的是為了BIFET提供一種高度可靠的過電流保護電路。
因此，根據(jù)本發(fā)明所提供的BIFET的過電流保護電路包括在BIFET的漏極和源極之間探測電壓的一種電壓探測電路，降低BIFET的柵極和源極之間電壓及根據(jù)電壓探測電路的輸出，防止事故BIFET延遲導(dǎo)通的主開關(guān)電路。
圖1是表明BIFET的基本電路配置圖;
圖2是表明BIFET電壓-電流特性的曲線圖;
圖3是表明具有通常的過電流保護電路的BIFET的電路配置圖;
圖4是表明BIFET處于損壞危險的工作區(qū)域的曲線圖;
圖5是表明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的BIFET電路配置圖;
圖6是和圖7是表明根據(jù)本發(fā)明另外實施例的BIFET電路配置圖;
圖5表示一個實施例的電路配置圖。在圖5中，與圖1所示電路的那些相對應(yīng)部分用相同的數(shù)字編號，所以這些部分的詳細敘述就省略掉了。作為在BIFET1的漏極和源極之間探測電壓的一種電壓探測電路，以與圖3所示相同方式在BIFET1的漏極和源極之間串聯(lián)有電阻12和13。作為當(dāng)過電流流過時，起降低BIFET柵極和源極之間電壓的一種電路，在BIFET1的柵極和源極之間接有半導(dǎo)體閘流管14和MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)15的串聯(lián)電路。半導(dǎo)體閘流管14的柵極通過起觸發(fā)二極管作用的齊納二極管16連接到電阻13的高電壓端，這高電壓端是電壓探測電路的輸出端。在產(chǎn)生柵極信號的電路50的輸出端11和BIFET1的柵極之間接有電阻18，在產(chǎn)生柵極信號電路50的輸出端11和MOSFET15的柵極之間接有電阻19。電阻19和MOS場效應(yīng)管15的柵極雜散電容的組合構(gòu)成一種延遲電路。在MOS場效應(yīng)管15的漏極和源極之間接有齊納二極管17以便防止過電壓。
電阻19和MOS場效應(yīng)管15的柵極雜散電容構(gòu)成的延遲電路的時間常數(shù)選擇得在BIFET1變導(dǎo)通之前MOS場效應(yīng)管15不會變成導(dǎo)通。例如選擇這延遲電路的時間常數(shù)使MOS場效應(yīng)管15直到BIFET的漏極和源極之間電壓在接到導(dǎo)通-柵極信號以后下降百分之十時才變成導(dǎo)通。
在上面提到的保護電路中，假設(shè)一個正信號施加于產(chǎn)生柵極信號電路的控制信號輸入端10，使BIFET1保持導(dǎo)通狀態(tài)，而與此同時負載3內(nèi)發(fā)生短路事故。在這種情況下，一過電流流過BIFET1因此它的導(dǎo)通電壓上升并被電阻12和13所分壓而被探測。在此，由產(chǎn)生柵極信號電路50的導(dǎo)通-柵極信號的作用MOS場效應(yīng)管15是處導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)電阻13兩端的電壓超過齊納二極管16的齊納電壓時，柵極電流就流過半導(dǎo)體閘流管14，使該半導(dǎo)體閘流管14導(dǎo)通。當(dāng)半導(dǎo)體閘流管14變成導(dǎo)通狀態(tài)時，在BIFET1的柵極和源極之間的電壓就變成半導(dǎo)體閘流管14的導(dǎo)通電壓和MOS場效應(yīng)管15的導(dǎo)通電壓之和，此和很容易被限制到小於2伏。BIFET1的閾電壓Vth是近似5伏，以致當(dāng)過電流流過BIFET1時，它的柵極和源極之間的電壓就能夠被限制到小於Vth，因而能完全中斷電流。另外，一旦半導(dǎo)體閘流管14變成導(dǎo)通時，只要它的陽極處在正電位，半導(dǎo)體閘流管14就能保持導(dǎo)通狀態(tài)，以致甚至當(dāng)BIFET1的過電流突然減少引起電壓振蕩和半導(dǎo)體閘流管14的柵極電壓下降時，BIFET1的柵極和源極之間電壓能夠被限制到小於Vth，因此，過電流不能再流入BIFET1內(nèi)。
下面，將敘述BIFET1初始導(dǎo)通期間的工作情況。當(dāng)一個正信號施加于產(chǎn)生柵極信號電路的控制輸入端10時，從輸出端11通過電阻18向BIFET1的柵極輸送一導(dǎo)通-柵極信號，而在這同時，通過電阻19也向MOS場效應(yīng)管15的柵極輸送導(dǎo)通-柵極信號。在這種情況下，根據(jù)電阻19和柵極雜散電容所確定的充電時間常數(shù)使MOS場效應(yīng)管15的柵壓升高，而當(dāng)MOSFET15的柵壓達到它的Vth值時，MOSFET15就變成導(dǎo)通。在本實施例中，使MOS場效應(yīng)管15變成導(dǎo)通所需的時間比BIFET的導(dǎo)通延遲時間長，所以，即使在BIFET1的初始導(dǎo)通期間的導(dǎo)通電壓比較高的時候，MOS場效應(yīng)管15仍然保持截止?fàn)顟B(tài)導(dǎo)致半導(dǎo)體閘流管14保持截止?fàn)顟B(tài)。因此，有一高電平導(dǎo)通-柵極信號加到BIFET1的柵極。隨著時間的推移，MOS場效應(yīng)管15變成導(dǎo)通，可是在這一瞬間，BIFET1的導(dǎo)通電壓已經(jīng)變得明顯的低，所以半導(dǎo)體閘流管14決不可能導(dǎo)通。因此，在本實施例的過電流保護電路中，除掉當(dāng)過電流流過BIFET1情況下，有一高電平導(dǎo)通柵極信號可接到BIFET1的柵極上，因此能夠防止BIFET1的導(dǎo)通事故或?qū)ㄑ舆t。在圖5中，編號31表示一種光電耦合器，它的發(fā)光元件是和半導(dǎo)體閘流管14串聯(lián)的，而它的接收光的元件接到電阻32上。該光電耦合器31起著探測半導(dǎo)體閘流管14和MOS場效應(yīng)管15兩者都變成導(dǎo)通的一瞬間的作用。電阻32兩端的電壓通過波形成形電路33和雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路34輸送入“與”邏輯電路36的輸入端的一端。把邏輯態(tài)“1”或“0”的控制信號輸送到“與”邏輯電路36的另一輸出端37。編號38是把“與”邏輯電路36的輸出轉(zhuǎn)換成具有正極或負極性信號的電平轉(zhuǎn)換電路。電平轉(zhuǎn)換電路38的輸出端連接到產(chǎn)生柵極信號電路50的控制輸入端10。
下面將敘述上面提到的電路配置的正常工作原理。在雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路34的復(fù)位端35上加一個信號使雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路34的輸出總是邏輯“1”狀態(tài)。另一方面，把邏輯態(tài)為“1”或“0”的信號施加到“與”邏輯電路36控制輸入端37以便使BIFET1導(dǎo)通或截止。在這種情況下，“與”邏輯電路36的輸出與在控制輸入端37所接收信號的邏輯狀態(tài)相同，并輸送入電平轉(zhuǎn)換電路38以便轉(zhuǎn)換成具有正或負極性的信號，再輸送到產(chǎn)生柵極信號電路的控制信號輸入端10。結(jié)果，使正導(dǎo)通柵極信號或負截止柵極信號從產(chǎn)生柵極信號電路的輸出端11輸送到BIFET1的柵極。
下面接著將敘述當(dāng)過電流流過BIFET1時的操作原理。當(dāng)過電流流過BIFET1時，半導(dǎo)體閘流管14變成導(dǎo)通，因此BIFET的柵極電壓下降。在這瞬間，電流流過與半導(dǎo)體閘流管14串聯(lián)的光電耦合器31的發(fā)光元件側(cè)，從而在電阻32的兩端產(chǎn)生一個電壓，該電壓在波形成形電路33內(nèi)轉(zhuǎn)換成一規(guī)定的邏輯電平信號，然后再輸送到雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路34內(nèi)。這就使雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器34的輸出被翻轉(zhuǎn)成“0”，結(jié)果“與”邏輯電路36的輸出也變成“0”，從而一種負電壓就輸送到產(chǎn)生柵極信號電路50的控制輸入端10，因而輸送到BIFET1的導(dǎo)通柵極信號中止。
如上所述，在本實施例中，不僅能提供對BIFET的過電流保護，而且也能提供一種自動控制以便當(dāng)過電流流過BIFET時，產(chǎn)生柵極信號的操作能自動地中止。
圖6是對圖5所示的實施例有所改進的一種實施例電路配置圖。在前面的實施例中，從開始到中斷流過BIFET1的過電流需要有一段一定的時間，這個時間決定于半導(dǎo)體閘流管14變成導(dǎo)通所需要的時間，通常是2到3微秒(usec.)。在此期間內(nèi)，過電流繼續(xù)流過BIFET1，因此處于損壞的危險之中。在本實施例中，上述的缺陷有效地得到改善，也就是除了圖5中的保護電路以外在BIFET1的柵極和源極之間還接有雙極晶體管20和金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)21的串聯(lián)電路。在BIFET1的漏極和源極之間，另外接有電阻24和25的串聯(lián)電路作為電壓探測電路。晶體管20的基極通過齊納二極管22連接到電阻25的高電壓端。MOS場效應(yīng)管21的柵極與MOS場效應(yīng)管15的柵極共同通過電阻19連接到輸出端11。在MOS場效應(yīng)管21漏極和源極之間接有齊納二極管23以便防止過電壓。
在上述的電路中，如前所述，當(dāng)負載3內(nèi)發(fā)生短路事故時，過電流就流過BIFET1，因而它的導(dǎo)通電壓上升。這造成電阻13和25兩端的電壓上升，當(dāng)這些電壓分別超過齊納二極管16和22的齊納電壓時，電流就分別流到半導(dǎo)體閘流管14的柵極和晶體管20的基極。如以上所述，半導(dǎo)體閘流管14有一個2到3微秒(usec.)的導(dǎo)通時間，而在此期間，晶體管20首先變成導(dǎo)通。也就是BIFET1的柵極和源極之間的電壓是降低到晶體管20的導(dǎo)通電壓和MOS場效應(yīng)管21的導(dǎo)通電壓之和，這種樣就使流過BIFET1過電流中斷，如前所述，當(dāng)過電流中斷時，在BIFET1的漏極和源極之間有可能產(chǎn)生電壓振蕩。然而，從過電流開始2到3微秒(usec.)以后，半導(dǎo)體閘流管14變成充分導(dǎo)通，從而使BIFET1的柵極和源極之間的電壓能夠保持低于它的Vth。因而能夠防止在BIFET內(nèi)過電流的再次發(fā)生。
如上所述本實施例與前實施例相比，在本實施例中的BIFET1能夠更好地防止過電流。
此外，在圖5所示的能夠自動控制產(chǎn)生柵極信號電路操作的電路配置也能類似地適合于圖6所示的實施例中。
圖7表示另一實施例的電路配置圖。當(dāng)過電流流過BIFET時，作為一種能降低它的柵極和源極之間的電壓的電路，在BIFET的柵極和源極之間接有二極管27和MOS場效應(yīng)管26的串聯(lián)電路。MOS場效應(yīng)管26的柵極通過電阻28和二極管29的并聯(lián)電路連接到電阻13的高電壓端，此高電壓端是電壓探測電路的輸出端。電阻28和二極管29與MOS場效應(yīng)管26的柵極輸入電容一起構(gòu)成一種特定的時間常數(shù)電路。作為有選擇地短路電阻13的高電壓端的一種電路，該高電壓端是電壓探測電路的輸出端，它具有包括MOS場效應(yīng)管40和電阻43的金屬氧化物半導(dǎo)體倒相器(MOS-INVERTER)和受金屬氧化物半導(dǎo)體倒相器控制的MOS場效應(yīng)管30。MOS-倒相器的輸入端通過電阻41連接到產(chǎn)生柵極信號電路50的輸出端11上。電阻41與MOS場效應(yīng)管40的柵極輸入電容一起構(gòu)成一種延遲電路。在MOS場效應(yīng)管30的漏極和源極之間為了過電壓保護接有齊納二極管39。
電阻41和MOS場效應(yīng)管40所構(gòu)成電路的時間常數(shù)選擇得在BIFET1變成導(dǎo)通之前MOS場效應(yīng)管26不能導(dǎo)通，即MOS場效應(yīng)管30保持導(dǎo)通。具體地說，例如，延遲電路的時間常數(shù)選擇得使MOS場效應(yīng)管30直到BIFET1的漏極和源極之間電壓在接收導(dǎo)通柵極信號后下降百分之十，才變成截止。
在上面提到的保護電路中，當(dāng)有一正信號加到產(chǎn)生柵極信號電路50的控制信號輸入端10時，導(dǎo)通柵極信號從輸出端11通過電阻42輸送到BIFET1的柵極，接著BIFET1導(dǎo)通。雖然與此同時，導(dǎo)通柵極信號通過電阻41也輸送到MOS場效應(yīng)管40的柵極，然而，由于電阻41和MOS場效應(yīng)管40的柵極輸入電容所組成的延遲電路，與BIFET1變成導(dǎo)通的時刻相比，MOS場效應(yīng)管40變成導(dǎo)通的時刻延遲一規(guī)定時間。當(dāng)MOS場效應(yīng)管40變成導(dǎo)通時，與電阻13并行連接的MOS場效應(yīng)管30變成截止。這意味著MOS場效應(yīng)管在BIFET1的規(guī)定的初始導(dǎo)通期間把電阻13的兩端都短路了。
當(dāng)一負控制信號施加于產(chǎn)生柵極信號電路的控制輸入端10時，由輸出端11產(chǎn)生一負截止柵極信號使BIFET1截止。而在這同時負的截止柵極信號也輸送到MOS場效應(yīng)管40的柵極上，使MOS場效應(yīng)管40變成截止。因此，MOS場效應(yīng)管30變成導(dǎo)通使電壓探測電路的電阻13短路。
如上所述，在此過電流保護電路中，在BIFET1的截止期間和特定在初始導(dǎo)通期間，MOS場效應(yīng)管30保持導(dǎo)通。因而，在電壓探測電路的輸出端即電阻13的高電壓端保持連接到接地結(jié)點(groundnode)。
在上述電路配置圖中，將進一步敘述在負載3內(nèi)發(fā)生事故時過電流流過BIFET1的情形下的工作原理。當(dāng)過電流流過BIFET1時，BIFET1的導(dǎo)通電壓上升。在此時刻，與電壓探測電路的電阻13并聯(lián)的MOS場效應(yīng)管30是處于截止?fàn)顟B(tài)，而在電阻13的兩端就獲得與BIFET1的導(dǎo)通電壓相對應(yīng)的電壓，該電壓通過二極管29施加于MOSFET26的柵極上，當(dāng)此電壓超過它的閾電壓時，MOSFET26就變成導(dǎo)通。因此，BIFET1的柵極和源極之間電壓就下降到二極管27的正向電壓和MOS場效應(yīng)管26的導(dǎo)通電壓之和的電壓值。由于上述電壓和安排得明顯低於BIFET1的閾電壓，因而流過BIFET1的過電流就中斷。
如上所述，當(dāng)過電流中斷時，BIFET1的漏極和源極之間的電壓產(chǎn)生振蕩。然而，在本實施例的電路配置中，即使當(dāng)這些振蕩存在時，BIFET1也不再導(dǎo)通，所以沒有過電流流過它。其原因如下在BIFET1的柵極和源極之間短路的MOS場效應(yīng)管26的柵極處接有一與二極管29并行連接的電阻28。當(dāng)BIFET1的漏極和源極之間電壓發(fā)生振蕩造成電阻13兩端的端電壓下降時，由于MOS場效應(yīng)管26的柵極輸入電容的作作用所貯存的電荷，通過電阻28進行放電。然而，在本實施例中，上述放電的時間常數(shù)如此之長以致MOS場效應(yīng)管26的柵極電壓達到它的閾電壓，Vth，所需要的放電時間變成大於BIFET1的漏極和源極之間電壓振蕩周期。所以，即使當(dāng)BIFET1的漏極和源極之間的電壓變成零時，MOS場效應(yīng)管26也不可能截止，這就防止了BIFET1再變成導(dǎo)通而流過過電流。
另外，在本實施的電路配置圖中，如上面所敘，當(dāng)在正常運轉(zhuǎn)情況下工作時，在導(dǎo)通柵極信號施加到BIFET1以后，MOS場效應(yīng)管30保持導(dǎo)通一個規(guī)定的時間。因此，在BIFET1的導(dǎo)通延遲期間，電壓探測電路的輸出端即電阻13的高電壓端是與接地結(jié)點(ground node)短路的，所以MOS場效應(yīng)管14不能導(dǎo)通，因而BIFET1的導(dǎo)通事故或?qū)ㄑ舆t能夠防止。
再則，圖5所示的光電耦合器也能相類似地適合于圖7所示實施例的電路中。
權(quán)利要求
1.一種雙極型場效應(yīng)晶體管(BIFET)的過電流保護電路，BIFET的柵極連接到產(chǎn)生柵極信號電路的輸出端，該產(chǎn)生柵極信號的電路包括在BIFET的漏極和源極之間探測電壓的第一電壓探測電路，其特征在于所述的過電流保護電路還包括降低上述BIFET的柵極和源極之間電壓和根據(jù)上述電壓探測電路的輸出來防止上述BIFET的事故或?qū)ㄑ舆t的主開關(guān)裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的過電流保護電路，其中所述的主開關(guān)裝置包括它的陽極連接到上述BIFET的柵極的一個半導(dǎo)體閘流管;連接到上述半導(dǎo)體閘流管的柵極上的一個第一齊納二極管;一個第一金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)，它的漏極連接到上述半導(dǎo)體閘流管的陰極，而它的源極是連接到上述BIFET的源極和一個第一延遲裝置，該延遲裝置連接在上述第一MOSFET的柵極和上述產(chǎn)生柵極信號電路的輸出端之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的過電流保護電路，其中所述的主開關(guān)裝置包括一個第一MOS場效應(yīng)管，它的柵極是連接到上述BIFET的源極上;一個第一二極管連接在第一MOS場效應(yīng)管的漏極和上述BIFET的柵極之間;第一延遲裝置連接在電壓探測裝置的上述輸出端和上述第一MOSFET的柵極之間;和短路裝置，該裝置在上述產(chǎn)生柵極信號電路的一個輸出端的控制下，在上述BIFET的特定初始導(dǎo)通期間和截止期間，在所述電壓探測裝置輸出端之間實行短路。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的過電流保護電路，還包括降低上述BIFET的源極和柵極之間的電壓和防止上述BIFET的導(dǎo)通事故或?qū)ㄑ舆t的一個次開關(guān)裝置和為探測上述BIFET的漏極和源極之間電壓的一個第二電壓探測裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的過電流保護電路，還包括連接在上述第一MOS場效應(yīng)管的漏極和源極之間為防止過電壓的一個第二齊納二極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的過電流保護電路，其中，所述的第一延遲裝置包括連接在產(chǎn)生柵極信號電路的輸出端和上述第一MOS場效應(yīng)管的柵極之間的一個電阻和上述第一MOS場效應(yīng)管的一個電容。
7.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的過電流保護電路，還包括連接在上述BIFET的柵極和上述半導(dǎo)體閘流管的陽極之間的光電耦合器。
8.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的過電流保護電路，其中，延遲電路的時間常數(shù)選擇得使在導(dǎo)通柵極信號沒有施加到上述導(dǎo)電率調(diào)制型MOS場效應(yīng)管的柵極期間和在上述導(dǎo)電率調(diào)制型MOS場效應(yīng)管的漏極和源極之間電壓與它的柵極上接收到導(dǎo)通柵極信號之前的電壓相比至少降低百分之十的初始導(dǎo)通期間，保持上述MOS場效應(yīng)管處在截止?fàn)顟B(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的過電流保護電路，其中所述的短路裝置包括在上述電壓探測裝置的輸出端之間進行短路的一個第二MOS場效應(yīng)管，一個具有第三MOS場效應(yīng)管的金屬氧化物半導(dǎo)體倒相器(MOS INVERTER)，第三MOS場效應(yīng)管的漏極被連接到上述第二MOSFET的柵極，一個上述產(chǎn)生柵極信號電路的第二延遲裝置的輸出端和上述第二MOSFET的柵極。
10.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的過電流保護電路，其中第一延遲裝置包括一個電阻和與上述電阻并行連接的第二二極管。
11.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的過電流保護電路，還包括連接在上述BIFET的柵極和上述第一二極管的陽極之間的一個光電耦合器。
12.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的過電流保護電路，其中所述次開關(guān)裝置包括一個雙極性的晶體管，它的集電極連接到上述BIFET的柵極上;一個第二齊納二極管連接在上述雙極性晶體管的基極和上述電壓探測裝置的輸出端之間;一個第二MOS場效應(yīng)管，它的漏極是連接到上述雙極性晶體管的發(fā)射極上，而它的源極是連接到上述BIFET的源極上;和一個第二延遲裝置連接到上述第二MOS場效應(yīng)管的柵極上。
13.根據(jù)權(quán)利要求
9所述的過電流保電路，其中所述的第二延遲裝置包括連接在上述產(chǎn)生柵極信號電路的輸出端和上述第三MOS場效應(yīng)管的柵極之間的一個第二電阻，和上述第三MOS場效應(yīng)管的一個電容。
14.根據(jù)權(quán)利要求
12所述的過電流保護電路，還包括連接在上述第二MOS場效應(yīng)管的漏極和源極之間、用以防止過電壓的一個第三齊納齊二極管。
15.根據(jù)權(quán)利要求
12所述的過電流保電路，其中，上述第二延遲裝置包括連接在產(chǎn)生柵極信號電路的輸出端和MOSFET的柵極之間的一個第一電阻，和上述第二MOSFET的一個電容。
專利摘要
雙極性場效應(yīng)管(BIFET)的過電流保護電路具有探測BIFET的漏極和源極之間電壓的電壓探測電路和一種主開關(guān)電路用來降低BIFET的柵極和源極之間電壓以及根據(jù)電壓探測電路的輸出來防止BIFET的導(dǎo)通事故或?qū)ㄑ舆t。接收到接通柵極信號后，BIFET初始導(dǎo)通期間，在主開關(guān)電路變成導(dǎo)通時刻之前有一個延遲時間常數(shù)。在本發(fā)明中，這樣一種情形可以防止，在BIFET初始導(dǎo)通期間過電流保護電路起作用使BIFET不導(dǎo)通或經(jīng)過一些延遲以后才導(dǎo)通。
文檔編號H03K17/08GK86103419SQ86103419
公開日1986年11月12日 申請日期1986年5月14日
發(fā)明者岡土千尋, 山口好広, 中川明夫 申請人:東芝株式會社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan