專利名稱：輸出晶體三極管的基極電流控制電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種輸出晶體三極管的基極電流控制電路。具體地說，本發(fā)明涉及輸出晶體三極管基極電流控制電路，其基極電流隨著輸出晶體三極管負載電流而變化，從而使電能的利用率達到最大。
一個能處理各種輸入信號的電子裝置通常都有輸出晶體三極管以便于驅(qū)動外部設備。輸出晶體三極管用來產(chǎn)生一個大電流并給負載提供一個由基極電流控制的集電極電流。


圖1表示一個電子裝置的輸出端，它是由輸出晶體三極管Qout和負載電阻RL組成的。Vcc是電源。
當該電子裝置所處理的輸入信號觸發(fā)一個開關晶體三極管QSW時，該開關晶體三極管就導通或關斷。當開關晶體三極管QSW導通時，輸出晶體三極管也導通。當開關晶體三極管QSW關斷時，輸出晶體三極管也關斷。詳細地說，當開關晶體三極管導通時，將一個三極管基極與集電極連接而成的二極管D1導通，一個恒壓源4將參考電壓Vref加到電阻Rb上。結點A的電壓VA等于參考電壓Vref和二極管上的電壓VD1的總和，而結點B的電壓VB等于A結點電壓VA減去晶體三極管Q1的基極和發(fā)射極間的電壓。VB等于Vref+VD1-VBE，Q1，如果VD1與VBE，Q1電壓相等，則VB就是Vref。
晶體三極管Q1的集電極電流，即輸出晶體三極管Qout的基極電流IB，它等于VB/Rb，也就是Vref/Rb，因此IB是恒定值。
IB由電阻Rb和一個恒定電壓確定，而且它與輸出三極管Qout的負載RL的大小無關。所以無論負載電流I0有何變化，不變的基極電流IB總是消耗掉，造成不必要的電能損耗。
如果基極電流IB能根據(jù)負載電流I0的大小相應地控制，則電能將被更有效地利用。
本發(fā)明的目的是提供一種輸出晶體三極管的基極電流控制電路，使電能的利用率達到最大。這種輸出晶體三極管的基極電流控制電路根據(jù)輸出晶體三極管的負載電流來控制基極電流。
一個開關晶體三極管的基極電流控制電路包括用于檢測輸出晶體三極管負載電流的檢測器;一個用于將檢測到的電流轉換成相應電壓的電流-電壓轉換器;和一個基極電流發(fā)生器，它根據(jù)開關晶體三極管的通/斷信號，并利用檢測電壓和參考電壓來產(chǎn)生驅(qū)動輸出晶體三極管的基極電流。
圖1為表示現(xiàn)有技術中電子裝置的輸出端的電路圖。
圖2為表示本發(fā)明的框圖。
圖3表示本發(fā)明的實施例。
圖4是現(xiàn)有技術與本發(fā)明兩者工作特性的比較圖。
輸出晶體三極管的基極電流IB表示為負載電流I0的一次線性函數(shù)。所以負載電流這一自變量決定著變量基極電流。因此基極電流受負載電流控制。
參看圖2，接至輸出晶體三極管的驅(qū)動端8的負載電流是由負載電流檢測器1檢測的電流Isense。電流-電壓變換器2將檢測的電流轉換成相應的電壓Vsense。來自恒壓源4的輸出Vref和檢測到的電壓Vsense輸入給基極電流控制電壓發(fā)生器3，由它輸出基極電流控制電壓Vc。然后這個基極電流控制電壓輸入開關6。從輸出晶體三極管通/斷控制器5來的信號也輸入開關6，于是基極電流控制電壓Vc經(jīng)過開關6送入基極電流發(fā)生器7。來自基極電流發(fā)生器7的受控基極電流IB輸入給驅(qū)動端8的輸出晶體三極管?；鶚O電流IB是受負載電流控制的。
圖3表示一個本發(fā)明的實施例。晶體三極管QS和輸出晶體三極管Qout并聯(lián)連接以便檢測來自驅(qū)動端8的負載電流。輸出晶體三極管Qout是一個PNP型管子。用于檢測負載電流的晶體三極管QS也是PNP型。檢測電流Isense取決于晶體三極管QS和輸出晶體三極管Qout的發(fā)射極面積之比。當QS的發(fā)射極面積與Qout的發(fā)射極面積之比為K時，Isense是K×I0。若K是固定的，則Isense正比于I0變化。
晶體三極管QS的基極與發(fā)射極之間的電壓Vbe，QS等于輸出晶體三極管Qout的基極與發(fā)射極之間的電壓Vbe，Qout這是一個恒等式Vbe，QS＝Vbe，QoutVTln (IC＇ΩS)/(IS×K) =VTln (IC＇Ωout)/(IS)式中VT是晶體管的熱電壓，Is是飽和電流，K是QS的發(fā)射極面積與Qout的發(fā)射極面積之比。因此QS的集電極電流Ic，Qs是K×Ic，Qout。K的范圍為1/100到1/1000。
電流-電壓轉換器2將檢測到的負載電流Isense轉換成相應的電壓。在該實施例中，電阻Rs起轉換作用，因為檢測到的負載電流Isense流過電阻Rs，并在Rs上產(chǎn)生壓降。電壓大小正比于流過的電流的大小。檢測的電壓Vsense就是Isense×Rs。
對看圖2，接收檢測電壓Vsense和參考電壓Vref的基極電流控制電壓發(fā)生器3輸出基極電流控制電壓，它加到結點C上。與電阻Rs串接的參考電壓和電阻Rs上的電壓相加形成結點C的電壓。在此，在沒有負載的情況下，參考電壓Vref就是輸出晶體三極管的基極電流控制電壓。
正如電路圖所示，Vref是固定的，所以基極電流控制電壓Vc正比于Isense變化，并且輸出到結點C。
C點的電壓可表示為Vref+K×I0×Rs，它是I0的一次線性函數(shù)。
參看圖2，基極電流控制電壓Vc輸入開關6。輸入信號是內(nèi)部電子裝置中的輸出晶體三極管通/斷控制器的輸出信號。開關晶體管QSW隨這些信號而導通或關斷。當開關晶體管導通時，基極電流控制電壓Vc施加到晶體三極管Q1上，它是一種緩沖器而基極電流控制電壓呈現(xiàn)在電阻Rb上，Rb接在NPN型晶體三極管Q1的發(fā)射極上。因此這個電流可表示為Vc/Rb。
這個電流即是基極電流IB。由下面公式1表示IB= (Vref+K×IO×RS)/(Rb) = (Vref)/(Rb) + (K×RS)/(Rb) ×Io……(1)圖2中的基極電流發(fā)生器7由圖3所示的晶體三極管Q1實現(xiàn)。正如公式1所示，晶體三極管Q1的集電極電流，也就是輸出晶體三極管的基極電流IB是受I0控制的。結點B的電壓是Vref和K×I0×Rs的總和。
圖4表示本發(fā)明的工作特性與現(xiàn)有技術的比較。垂直和水平軸分別表示基極電流IB和負載電流I0。在現(xiàn)有技術中，基極電流IB是不變的，如圖中A線所示，與負載電流I0無關。而本發(fā)明正如公式1所示，圖中的B線代表了基極電流IB。
輸出電流與負載有關，它從適當大小的基極電流中接受驅(qū)動功率。
如基極電流在現(xiàn)有技術和本發(fā)明中分別為IB1和IB2，在相同的電源電壓Vcc和相同的負載電流I0時，損失降低了(IB2-IB2)×Vcc，就是一定的功率。
權利要求
1.一種輸出晶體三極管的基極電流控制電路，包括一個用于檢測所述輸出晶體三極管的負載電流的檢測器；一個將檢測到的電流轉換為相應電壓的電流-電壓轉換器；和一個基極電流發(fā)生器，用于根據(jù)一個開關晶體三極管的通/斷信號，并利用檢測電壓和參考電壓來產(chǎn)生驅(qū)動輸出晶體三極管的基極電流。
2.根據(jù)權利要求1所述的電路，其中負載電流檢測器包括相同導電型式的晶體管，以便對稱并聯(lián)驅(qū)動所述輸出晶體三極管。
3.根據(jù)權利要求1所述的電路，其中接收檢測電流的所述電流-電壓變換器包括一個與參考電壓串聯(lián)的電阻器。
4.根據(jù)權利要求1所述的電路，其中基極電流是參考電壓和相應于負載電流的檢測電壓的線性和，此基極電流被施加于上述基極電流發(fā)生器，該發(fā)生器包括晶體三極管(Q1)和接在其發(fā)射極上的電阻器。
5.根據(jù)權利要求1所述的電路，其中流過所述發(fā)射極電阻器的電流是所述輸出晶體三極管的基極電流，它是負載電流(I0)的一次線性函數(shù)。
6.根據(jù)權利要求1所述的電路，其中檢測電流是檢測負載電流的晶體三極管(QS)的發(fā)射極面積和輸出晶體三極管發(fā)射極面積之比與I0的乘積。
7.一種通過驅(qū)動端輸出信號的電子裝置的輸出驅(qū)動端電路，包括一個給負載提供驅(qū)動電流的輸出晶體三極管;一個用于檢測所述輸出晶體三極管的負載電流的檢測器;一個將檢測電流轉換為相應電壓的電流-電壓轉換器;一個利用檢測電壓和參考電壓來產(chǎn)生基極電流控制電壓的控制信號發(fā)生器;和一個能根據(jù)通/斷輸入信號產(chǎn)生基極電流的基極電流發(fā)生器。
8.根據(jù)權利要求7所述的電路，其中將輸出信號送到驅(qū)動端的開關裝置在基極電流發(fā)生器和基極電流控制電壓發(fā)生器之間形成。
9.根據(jù)權利要求7所述的電路，其中所述負載電流檢測器是由對稱并聯(lián)的，用于驅(qū)動上述輸出晶體三極管的，具有相同導電型式的晶體三極管組成，此外，上述用于接收檢測電流的電流-電壓變換器包括一個與參考電壓串聯(lián)的電阻器。
全文摘要
一種輸出晶體三極管的基極電流控制電路包括用于檢測輸出晶體三極管的負載電流的檢測器；一個將檢測到的電流轉換成相應電壓的電流-電壓轉換器；和一個根據(jù)開關晶體三極管的通/斷信號，并利用檢測電壓和參考電壓來產(chǎn)生驅(qū)動輸出晶體三極管的基極電流的基極電流發(fā)生器。
文檔編號H03K17/04GK1093508SQ94100569
公開日1994年10月12日 申請日期1994年1月24日 優(yōu)先權日1993年1月27日
發(fā)明者林昌植 申請人:三星電子株式會社