一種基于恒流源偏置消除電源電流尖峰的功率輸出電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種功率輸出電路，特別是一種基于恒流源偏置消除電源電流尖峰的 功率輸出電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 在數(shù)字光電耦合器等器件的設(shè)計中往往需要設(shè)計矩形特性良好的帶驅(qū)動能力邏 輯輸出電路。
[0003] 數(shù)字光耦合器基本工作原理是把紅外發(fā)光器件和紅外接收器件以及信號處理電 路等封裝在同一管座內(nèi)的器件，輸入電信號加到輸入端發(fā)光器件LED上，LED發(fā)光，光接收 器件接收光信號并轉(zhuǎn)換成電信號，然后將電信號直接輸出，或者將電信號放大處理成標準 數(shù)字電平輸出，這樣就實現(xiàn)了"電-光-電"的轉(zhuǎn)換及輸出，光是傳輸?shù)拿浇椋蚨斎攵伺c 輸出端在電氣上是絕緣的，即所謂的電隔離。
[0004] 具體的，在功率型的數(shù)字光耦合器設(shè)計中，光接收器件輸出的小信號經(jīng)中間放大 電路放大后通常會由一個功率輸出電路進行功率放大，并輸出標準的數(shù)字電平，以實現(xiàn)對 一些功率型器件的隔離控制（本質(zhì)是實現(xiàn)弱電電路控制強電電路）。功率輸出電路的設(shè)計 是整個光耦合器設(shè)計的一個重要方面。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中，由雙極工藝實現(xiàn)的數(shù)字光耦合器信號處理電路部分的功率輸出電路 廣泛采用圖騰柱輸出電路實現(xiàn)，但是圖騰柱輸出電路往往存在開關(guān)速度慢和抗干擾能力低 等缺點，不適應(yīng)高速光耦合器應(yīng)用需要。
[0006] 此外基于系統(tǒng)工作穩(wěn)定性需求的原因，我們往往希望（1)功率輸出電路矩形特性 良好（適應(yīng)數(shù)字控制需要）；（2)并且功率輸出電路的電源電流能保持相對穩(wěn)定，不出現(xiàn)大 幅度的過沖。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種開關(guān)速度快，抗干擾能 力強，輸出信號矩形特性良好，并且能夠?qū)﹄娫措娏骷夥暹M行抑制的功率輸出電路。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)手段：
[0009] -種基于恒流源偏置消除電源電流尖峰的功率輸出電路，其特征在于，包括第一 晶體管Q1、第二晶體管Q2、第三晶體管Q3和第四晶體管Q4 ;第一晶體管Q1的基極是功率 輸出電路的輸入端；
[0010] 第一晶體管Q1的集電極與第三晶體管Q3的基極相連接，連接電節(jié)點記為電節(jié)點a;第三晶體管Q3的集電極通過第二電阻R2與供電電源VCC相連接，第三晶體管Q3的集電 極與第四晶體管Q4的集電極相連接，第三晶體管Q3的發(fā)射極與第四晶體管Q4的基極相連 接，第三晶體管Q3的發(fā)射極與第四晶體管Q4的發(fā)射極之間接有第一電阻R1 ;第四晶體管 Q4的發(fā)射極是功率輸出電路的輸出端；
[0011] 第一晶體管Q1的發(fā)射極與第二晶體管Q2的基極相連接，連接電節(jié)點記為電節(jié)點 b;電節(jié)點b通過第五電阻R5與第五晶體管Q5的基極相連接，電節(jié)點b通過第六電阻R6與 第五晶體管Q5的集電極相連接，第五晶體管Q5的發(fā)射極接地；
[0012] 第二晶體管Q2的集電極與所述功率輸出電路的輸出端相連接；
[0013] 第六晶體管Q6的基極與第七晶體管Q7的基極相連接，第六晶體管Q6的發(fā)射極通 過第四電阻R4與供電電源VCC相連接，第七晶體管Q7的發(fā)射極通過第三電阻R3與供電電 源VCC相連接，第七晶體管Q7的基極與第七晶體管Q7的發(fā)射極相連接，第七晶體管Q7的 發(fā)射極通過恒流源模塊II接地；第六晶體管Q6的集電極與電節(jié)點a相連接；
[0014] 所述第一晶體管Q1、第二晶體管Q2、第三晶體管Q3、第四晶體管Q4和第五晶體管 Q5為NPN型晶體管；所述第六晶體管Q6和第七晶體管Q7為PNP型晶體管。
[0015] 進一步的，所述第一晶體管Q1為肖特基箝位晶體管，所述第二晶體管Q2為肖特基 箝位晶體管、所述第三晶體管Q3為肖特基箝位晶體管、所述第四晶體管Q4為肖特基箝位晶 體管。
[0016] 更進一步的，所述第一晶體管Q1的發(fā)射區(qū)有效總周長為650um，所述第二晶體管 Q2的發(fā)射區(qū)有效總周長為650um，所述第三晶體管Q3的發(fā)射區(qū)有效總周長為650um，所述第 四晶體管Q4的發(fā)射區(qū)有效總周長為650um。
[0017] 相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0018] (1)本發(fā)明中，由于放流電阻第一電阻R1的存在，可以在倒相時泄放存儲電荷，使 得電路平均傳輸延遲時間Tpd下降，因而具有能提高了電路工作速度的有益效果。
[0019] (2)本發(fā)明使用第五晶體管Q5,第五電阻R5,第六電阻R6組成的結(jié)構(gòu)代替基本圖 騰柱電路的R12,具有抗干擾性能好有益效果。
[0020] (3)本發(fā)明采用恒流源作為有源偏置則可為輸出管在轉(zhuǎn)換瞬間提供較穩(wěn)定的基極 驅(qū)動電流從而具有能消除轉(zhuǎn)換瞬間電源電流的尖峰大電流的有益效果。
【附圖說明】
[0021] 圖1為光耦合器光電檢測電路框圖；
[0022] 圖2基本的圖騰柱輸出電路；
[0023] 圖3為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0024] 圖4為功率輸出電路電壓傳輸特性
[0025] 圖5為功率輸出電路的電源電流情況
[0026] 圖6采用恒流源偏置的功率輸出電路電源電流情況
[0027] 圖7為P+擴散保護環(huán)結(jié)構(gòu)的SBD
【具體實施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0029] 光電耦合器是一種把紅外發(fā)光器件和紅外接收器件以及信號處理電路等封裝在 同一管座內(nèi)的器件，輸入電信號加到輸入端發(fā)光器件LED上，LED發(fā)光，光接收器件接收光 信號并轉(zhuǎn)換成電信號，然后將電信號直接輸出，或者將電信號放大處理成標準數(shù)字電平輸 出，這樣就實現(xiàn)了"電 -光-電"的轉(zhuǎn)換及輸出，光是傳輸?shù)拿浇?，因而輸入端與輸出端在電 氣上是絕緣的，即所謂的電隔離。
[0030]光電耦合器廣泛應(yīng)用于計算機及其外設(shè)接口、工控、電信、儀器儀表、數(shù)據(jù)總線、高 速數(shù)字系統(tǒng)、數(shù)字I/O口、模/數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)發(fā)送、單片機接口、電平轉(zhuǎn)換、信號及級間隔離、 脈沖放大、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域；甚至在電源技術(shù)的線性隔離、電量反饋、電流傳感、電量變換等 各個場合都有成功的應(yīng)用，市場需求量持繼增長，發(fā)展極其迅速。
[0031] 常見的光耦合器的光電檢測部分電路框圖如圖1所示，電路主要由光電探測傳感 器，前置放大器、中間放大器、功率與邏輯輸出部分和輸出保護電路組成。
[0032] 功率與邏輯輸出部分主要功能在于將中間放大器輸出的小信號進一步進行功率 放大，并且輸出標準數(shù)字信號。
[0033] 由雙極集成電路工藝實現(xiàn)的數(shù)字光耦合器光電檢測部分電路部分的功率與邏輯 輸出電路（功率輸出電路）廣泛采用如圖2所示的圖騰柱輸出電路實現(xiàn)，但是圖騰柱輸出 電路往往存在開關(guān)速度慢和抗干擾能力低等缺點，不適應(yīng)高速光耦合器應(yīng)用需要。
[0034] 為了解決傳統(tǒng)圖騰柱輸出電路往往存在的開關(guān)速度慢和抗干擾能力低等缺點，本 發(fā)明設(shè)計了如圖3的功率輸出電路的拓撲結(jié)構(gòu)，具體拓撲連接關(guān)系是：
[0035] 本發(fā)明功率輸出電路的基本拓撲結(jié)構(gòu)包括第一晶體管Q1、第二晶體管Q2、第三晶 體管Q3和第四晶體管Q4 ;第一晶體管Q1的基極是功率輸出電路的輸入端；
[0036] 第一晶體管Q1的集電極與第三晶體管Q3的基極相連接，連接電節(jié)點記為電節(jié)點 a;第三晶體管Q3的集電極通過第二電阻R2與供電電源VCC相連接，第三晶體管Q3的集電 極與第四晶體管Q4的集電極相連接，第三晶體管Q3的發(fā)射極與第四晶體管Q4的基極相連 接，第三晶體管Q3的發(fā)射極與第四晶體管Q4的發(fā)射極之間接有第一電阻R1;第四晶體管 Q4的發(fā)射極是功率輸出電路的輸出端；
[0037] 第一晶體管Q1的發(fā)射極與第二晶體管Q2的基極相連接，連接電節(jié)點記為電節(jié)點 b;電節(jié)點b通過第五電阻R5與第