快速PNP晶體管關斷電路制造技術

一種快速PNP晶體管關斷電路，在PNP晶體管的基極驅動電流被移除后為此基極提供一個反向驅動電流，以減少開關PNP晶體管的關斷過渡時間。其中反向驅動電流由一個NPN晶體管產生，其發射極連接到PNP晶體管的基極。一個電容耦合到NPN晶體管的基極，它在PNP晶體管工作期間被充電，在驅動電流從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動。此電路的電源連接到PNP晶體管的發射極。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及到一種PNP晶體管的驅動關斷電路，更具體地，本專利技術涉及到一種快速PNP晶體管關斷電路，通過存儲的晶體管基極電壓，電路可以減少PNP晶體管從導通到非導通的過渡延遲時間。
技術介紹
PNP晶體管在集成電路中經常被用作開關元件，如開關穩壓器。通常情況下，開關正常工作時，通過間歇性地為晶體管提供正向偏置或驅動電流，PNP晶體管循環地導通和斷開，以控制其發射極和集電極之間的電流。在開關的閉合期間，一定量的電荷被存儲在晶體管的基極。當驅動電流被移除后，PNP晶體管的發射-基極由于存儲電荷的存在會保持一段時間的正向偏置，在存儲的電荷衰減之前，晶體管的發射極和集電極間仍然存在電流。而所存儲的電荷增加了晶體管從導通狀態過渡到非導通狀態的時間，這導致了開關延遲現象的出現。當晶體管由驅動電流驅動到飽和時，基極儲存的電荷必須在晶體管的發射極和集電極電流未減小的情況下放電。由于PNP晶體管作為開關元件使用時經常進入飽和狀態，以保證晶體管有效地產生大電流，而由存儲電荷造成的過渡延遲可能達到幾微秒長，在此期間，PNP晶體管在驅動電流被從基極移除后仍會產生相當數量的電流。這個延遲限制了晶體管的開關速度。存儲電荷的放電時間可以通過為開關PNP晶體管的基極提供反向驅動電流得以減少。加到PNP晶體管基極的反向驅動電流量越大，存儲的電荷放電越快。其結果是提高了存儲電荷的放電速率，降低了晶體管的過渡時間。為了快速使PNP晶體管進入非導通狀態，反向驅動電流必須能夠使PNP晶體管的基極電壓接近其發射極電壓。鑒于上述情況，需要提供這樣一種電路:它能夠產生反向驅動電流，使PNP晶體管的基極電壓大致接近其發射極電壓，以快速地使PNP晶體管基極存儲的電荷放電。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種快速PNP晶體管關斷電路，它可以為PNP晶體管提供反向驅動電流使存儲在其基極的電荷快速放電，從而減少PNP晶體管從導通狀態過渡到非導通狀態的時間。本專利技術的技術解決方案本專利技術的上述和其他目的通過這樣一種電路具體實現:當開關PNP晶體管的正向驅動電流被移除時，一個NPN晶體管的發射極為開關PNP晶體管提供一個反向驅動電流。一個存儲電荷的電容連接到NPN晶體管的基極。電容使PNP晶體管的基極電壓高于其發射極電壓，以保證NPN晶體管導通并且為PNP晶體管提供反向驅動電流。電容在開關PNP晶體管的基極存在正向驅動電流時被充電。對比文獻，技術專利:雙極高速功率開關晶體管發射區結構，申請號:98203022.附圖說明通過下面更詳細的描述和附圖說明，本專利技術的上述和其他目的將更明顯地體現:圖1是根據本專利技術得到的一種快速PNP晶體管關斷電路的簡化電路圖，圖中有一個PNP開關晶體管；圖2是圖1中電路的一種更詳細的電路原理圖。具體實施例方式圖1中，晶體管100是一個傳統的集成電路PNP晶體管。PNP晶體管100的發射極連接到電壓源V，集電極連接到端子102。PNP晶體管100的基極連接到驅動電路104，此驅動電路控制PNP晶體管100的發射極-基極驅動電流，從而控制電壓源V和端子102之間的電流。驅動電路104是一個傳統的電路，它保證PNP晶體管100的正向驅動電流間歇性地產生，此正向驅動電流使PNP晶體管100導通并在預定的時間階段內處于工作狀態，在這個時間階段內，電流從電壓源V流向端子102。通過這種方式，控制流量的開關電流可提供給連接到端子102的電路。例如，開關電流可以被其他電路(圖中未顯示)利用以實現開關電容穩壓器。為了引起PNP晶體管100的發射極到集電極廣生電流，驅動電路104必須在晶體管的發射極-基極引起一個足夠大的電壓差使其正向偏置，同時引起PNP晶體管100的基極產生驅動電流。在晶體管的大部分工作范圍(其線性范圍)內，PNP晶體管100基極的驅動電流增加一個較小的量將引起發射極到集電極的電流按比例增加一個較大的量。超過一定范圍后，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。這會導致PNP晶體管100工作在飽和狀態下。當PNP晶體管100的基極驅動電流繼續增加時，晶體管將進入深度飽和，而其發射極和集電極之間的電流卻沒有顯著增加。為了盡量減少開關PNP晶體管工作時的損耗，通常選擇晶體管的驅動電流使其足以導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。由于驅動電流由PNP晶體管100的基極產生，晶體管的基極將存儲一定量的電荷。當驅動電流被驅動電路104切斷后，存儲電荷必須在PNP晶體管的發射極-集電極電流減小至零之前放電。驅動電流減小至零后，存儲電荷會呈指數衰減到零，其時間常數等于基極材料中少數電荷的載流子壽命。如果晶體管在驅動電流被切斷前處于飽和狀態，發射極和集電極間的電流將保持在或接近于飽和狀態時的值，直到基極的存儲電荷衰減到開始飽和時的電量值，之后，發射極和集電極之間的電流隨著存儲電荷的衰減以指數規律下降。因此，隨著存儲電荷的衰減，PNP晶體管100從導通狀態過渡到非導通狀態，這限制了 PNP晶體管100的開關速度，尤其是當PNP晶體管100被驅動電路104驅動到飽和狀態時。當由驅動電路104產生的驅動電流被切斷后，本專利技術中的快速關斷電路106通過為PNP晶體管的基極提供反向驅動電流，縮短了 PNP晶體管100的關斷延遲時間。反向驅動電流導致存儲在PNP晶體管100基極的電荷以較快的速度衰減，而這個速度比正向偏置電流切斷至零時的衰減速率快得多。較快的衰減速率得益于反向驅動電流的應用。快速關斷電路106包括NPN晶體管108，其發射極連接到PNP晶體管100的基極，當驅動電路104產生的驅動電流被切斷至零時，晶體管108為PNP晶體管100的基極提供一個反向驅動電流。NPN晶體管108的集電極連接到節點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(可以是一個傳統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的陽極連接到節點109。電容112的另一端(極)連接到開關114的一端，開關的另一端連接到電流源116還是電流源118取決于開關的狀態。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引起驅動電路104在一個預定的時間內為PNP晶體管100提供驅動電流。在驅動電路104為PNP晶體管100提供驅動電流階段，振蕩器/邏輯電路122也引起電流源118通過開關114連接到電容112的極。這將導致電容112產生一個電流并且電容112充電。二極管110為電容的充電提供一個電流路徑，同時將電容112的“ + ”極電壓限制在電源電壓V減去二極管110兩端的壓降。當振蕩器/邏輯電路122引起驅動電路104關斷PNP晶體管100的驅動電流，也會導致開關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提供一個電流，使得電容112放電的同時驅動NPN晶體管108。因此，NPN晶體管本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種快速PNP晶體管關斷電路，其特征是：一個PNP晶體管有一個發射極、一個集電極和一個基極，其發射極連接到電源以產生電流，并且發射極和電源形成第一個節點，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動電流，使PNP晶體管閉合或導通；一個NPN晶體管有一個集電極、一個發射極和一個基極，其中集電極連接到第一個節點，發射極連接到PNP晶體管的基極，為PNP晶體管的基極提供反向驅動電流；一個電容有第一端和第二端兩個端子，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電壓脈沖，至少在此脈沖的一部分時間內，NPN晶體管為PNP晶體管的基極提供反向驅動電流。

【技術特征摘要】
1.一種快速PNP晶體管關斷電路，其特征是:一個PNP晶體管有一個發射極、一個集電極和一個基極，其發射極連接到電源以產生電流，并且發射極和電源形成第一個節點，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動電流，使PNP晶體管閉合或導通； 一個NPN晶體管有一個集電極、一個發射極和一個基極,其中集電極連接到第一個節點，發射極連接到PNP晶體管的基極，為PNP晶體管的基極提供反向驅動電流； 一個電容有第一端和第二端兩個端子，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電壓脈沖，至少在此脈沖的一部分時間內，NPN晶體管為PNP晶體管的基極提供反向驅動電流。2.根據權利要求1所述的一種快速PNP晶體管關斷電路，其特征是:在正向基極驅動電流被提供給PNP晶體管期間，電容充電并在其兩端建立一個電壓，充電后電容的第一端電壓超過其第二端電壓； 正向基極驅動電流從PNP晶體管被移除后，電容放電并且其第二端的電壓在預定時間升高，產生電壓脈沖的第一端的電壓等于或大于PNP晶體管的發射極電壓。3.根據權利要求1所述的一種快速PNP晶體管關斷電路，其特征是:一個開關的一端連接到電容的第二端，另一端連接到第一個電流源時電容充電，連接到第二個電流源時電容放電。4.根...

【專利技術屬性】
技術研發人員：包興坤，
申請(專利權)人：蘇州硅智源微電子有限公司，
類型：發明
國別省市：