專利名稱：可使驅動電路微功耗化的功放管輸入端短接電子開關裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種電子開關裝置，增設在功率放大晶體管(簡稱功放管)的驅動電路中，其開關兩輸出端跨接在功放管兩輸入端上，用來保證功放管可靠關閉，防止誤導通。
一些功放管，尤其是電壓控制型晶體管，如場效應管、IGBT管等，因其輸入阻抗高，極易受干擾，為保證關閉可靠性，至今均采用在其輸入端加反向關斷電壓，以提高抗干擾門限電平。為此，其驅動電路必須用正負雙電源供電，故功耗也相應增加。這樣、供電方式也就離不開變壓器了。一個全橋式功率放大電路，須四組驅動電路，也就需要四組高隔離正負雙組電源，這就給產品的設計與生產帶來不便。
本發(fā)明目的，在于簡化供電變壓器，不用變壓器或減小變壓器。為此，必須改變功放管的雙向電壓驅動為單向電壓驅動，并使驅動電路微功耗化。要實現(xiàn)這一目的，關鍵技術是功放管輸入端在不加反向關斷電壓條件下，如何保證其關閉可靠性。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的。在功放管兩輸入端，跨接一只可控快速開關晶體管(簡稱開關管)，在功放管關閉期間，令該開關管保持導通。選用具有低導通內阻的晶體管，即可使功放管兩輸入端處于短接狀態(tài)，使之排除干擾信號，達到了可靠關閉的目的。
圖1為本發(fā)明的電原理設計圖。
圖2為本發(fā)明實施例1電原理圖。
圖3為本發(fā)明實施例2電原理圖。
圖4為本發(fā)明實施例3電原理圖。
現(xiàn)說明于下，見圖1。
功放管輸入端短接電子開關裝置由可控快速開關晶體管V1，開關管V1的控制電路A1與供電電路A2組成，并涉及功放管V2，功放管V2的驅動電路A3，開關信號耦合器件A4及功放管V2的輸入端阻尼限流電阻R1。開關管V1的開關輸出兩端跨接在功放管V2的兩個輸入端上。當功放管多只并接使用時，也視同單只功放管，開關管V1的開關輸出兩端跨接在各功放管兩公共輸入端上，也即輸入端上。當功放管V2的輸入端串接有阻尼限流電阻時，開關管V1的開關輸出兩端跨接在阻尼限流電阻與一輸入端的連線上及另一輸入端上，也即跨接在功放管的兩輸入端上。開關管V1的控制輸入端與控制電路A1的輸出端相連接，由控制電路A1擇時控制開關管V1的導通或開閉?？刂齐娐稟1的輸入端與開關信號耦合器件A4的輸出端相連接。與驅動電路A3一樣，工作狀態(tài)也受耦合器件A4輸出的開關信號控制。功放管輸入端短接電子開關裝置的工作過程是這樣的。當開關信號耦合器件A4送出開啟信號，控制電路A1在驅動電路A3輸出功放管V2開啟信號前瞬間，輸出開關管V1的關閉信號，迅捷關閉開關管V1，緊跟著，驅動電路A3輸出功放管V2的開啟信號。開關管V1的關閉狀態(tài)保持至驅動電路A3向功放管V2輸入關閉信號后瞬間，開關管V1在控制電路A1輸出的開啟信號作用下，迅捷由關閉轉為導通，短接功放管V2的兩輸入端。開關管V1的導通狀態(tài)保持至驅動電路A3再次輸出功放管V2的開啟信號前瞬間。用開關管V1的導通短接來保證功放管V2關閉可靠性，防止誤導通?？刂齐娐稟1與驅動電路A3的擇時關系是控制電路A1先輸出開關管V1的關閉信號，在關閉開關管V1后，驅動電路A3輸出功放管V2的開啟信號，令功放管V2導通。而關閉功放管V2時，則是驅動電路A3先輸出功放管V2的關閉信號，在完成輸出關閉信號后，控制電路A1輸出開關管V1的開啟信號，令開關管V1迅捷導通。控制電路A1與驅動電路A3均具有延時輸出開啟信號，及快速輸出關閉信號的擇時特性。
本發(fā)明中的可控快速開關管V1還可采用具有開關特性的高頻晶體管。在半導體器件家族中，目前最為適用的是場效應晶體管、IGBT管或其它電壓控制型晶體管。在選用各種晶體管時，應選用導通電阻小，額定電流較大的管子，使其具有良好的短接特性。功放管輸入端短接電子開關裝置，不僅適用于正極性驅動的功放管，也適用于負極性驅動的功放管。當V2是正極性驅動的功放管時，V1也選用正極性驅動的開關管;而當V2是負極性驅動的功放管時，V1也選用負極性驅動的開關管。
實施例1，見圖2。
V2是正極性驅動的功放管，是單只，也可以是多只并接。V1是功放管輸入端短接開關管，選用N溝道MOS管。電阻R1是功放管V2輸入端阻尼限流電阻。電阻R5是開關管V1的輸入端阻尼限流電阻。三極管V3、V4，電阻R2、R3、R4與二極管D1、D2組成控制電路A1。三極管V5、V6、V7，電阻R6、R7、R8與二極管D3、D4組成功放管驅動電路A3。變壓器B1是開關信號的耦合器件A4，其次級兩輸出繞組中，正極性繞組T2控制開關管V1的控制電路A1，負極性繞組T3控制功放管V2的驅動電路A3?？刂齐娐稟1與驅動電路A3的擇時特性是由三極管具有的快速開啟與延時關斷的物理特性提供的。延時時間由注入三極管基極的電流值與反向吸收電流值而定。而電流值可用改變基極的偏置電阻阻值來設定。控制電路A1輸出開啟信號的延時時間由三極管V3的基極偏置電阻R2、R3與R4確定。驅動電路A3輸出開啟信號延時時間由三極管V5的基極偏置電阻R6與R7確定。該實施例功耗較低，用來驅動5只并接的IRF450(PM＝175W，IDS＝15A)VDMOS管，在25KHZ工作頻率條件下，用12V電源供電，電流為16mA左右。因此，可改用電阻分壓法供電。其供電電路由電阻R9，穩(wěn)壓管D6及電容C2組成。也可采用雙向供電方法，用快速整流二極管D7及電容C1，從變壓器正極性繞組T2引入初級電源、并在電阻分壓供電電路輸出端串接一只隔離二極管，就構成雙向供電電路。這會給產品調試帶來方便。
實施例2，見圖3。
本實施例的短接開關管V1、功放管V2、阻尼限流電阻R1、R13及供電電路同實施例1。由反相器IC1、IC2、IC3，電阻R10、R11、R12，電容C3與開關兩極管D8組成開關信號處理電路。它與或非門IC4組成控制電路A1，與與門IC5、三極管V8、V9組成驅動電路A3。處理電路中，由電阻R12，電容C3與反相器IC3組成延時電路，輸出延時信號。該延時信號與反相器IC2輸出的即時信號分別控制或非門IC4兩控制端及與門IC5兩控制端，完成控制電路A1及驅動電路A3的擇時功能。變壓器B2為開關信號耦合器件，單繞組輸出。該實施例功耗很低。與實施例1工作條件一樣，功耗電流僅10mA左右。
實施例3，見圖4。
該實施例與實施例3不同之處在于開關信號耦合器件A4采用快速光電耦合器H1，由于光電耦合器輸出極性與變壓器B2相反，故控制電路A1中的或非門IC4改用與門IC9，而驅動電路A3中的與門IC5改用或非門IC10，采用電阻分壓法供電。其功耗電流比實施例2增加光電耦合器H1輸出端上拉電阻R15的的耗電電流，約4mA。
上述三個實施例中，IC1～IC10為CMOS集成電路，V3、V4、V5、V6、V8、V10為NPN高頻或開關三極管，V7、V9、V11為PNP高頻或開關三極管。
權利要求
1.一種可使功率放大晶體管的驅動電路微功耗化的功放管輸入端短接電子開關裝置，它由短接開關管V1，開關管V1的控制電路A1，供電電路A2組成，并涉及功放管V2，功放管V2的驅動電路A3，開關信號耦合器件A4及功放管V2輸入端阻尼限流電阻R1，其特征是開關管V1，它的用于開關的兩輸出端跨接在功放管V2的兩輸入端上，它的控制輸入端與控制電路A1的輸出端相連接，由控制電路A1擇時控制開關管V1的導通或關閉，在驅動電路A3輸出功放管V2的開啟信號前瞬間，開關管V1關閉，而在驅動電路A3向功放管V2輸入關閉信號后瞬間，開關管V1導通，短接功放管V2的兩輸入端，保持至驅動電路A3再次輸出功放管V2開啟信號前瞬間，保證功放管V2可靠關閉，防止誤導通。
2.根據權利要求1所述的功放管輸入端短接電子開關裝置，其特征是開關管V1是可控快速開關晶體管，或具有開關特性的高頻晶體管。
3.根據權利要求1所述的功放管輸入端短接電子開關裝置，其特征是開關管V1是場效應晶體管、IGBT管或其他電壓控制型晶體管。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于短接功率放大晶體管兩輸入端的電子開關裝置，它增設在功放管的驅動電路中，與之相配合，只在功放管關閉期間內，導通電子開關，使功放管兩輸入端處于短接狀態(tài)，保證功放管可靠關斷。該電子開關裝置由短接開關晶體管、控制電路與供電電路組成。使用該裝置后，可改用單電源供電的微功耗驅動電路來驅動功放管，供電電流僅只有10～20mA，故可采用電阻分壓法供電，簡化供電電路。
文檔編號H03F3/217GK1090950SQ9310149
公開日1994年8月17日 申請日期1993年2月11日 優(yōu)先權日1993年2月11日
發(fā)明者陳大可 申請人:陳大可