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(jì)中往往需要設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn) 數(shù)字電平輸出，這樣就實(shí)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。
[0004] 具體的，在功率型的數(shù)字光耦合器設(shè)計(jì)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(jìn)行功率放大，并輸出標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字電平，以實(shí)現(xiàn)對 一些功率型器件的隔離控制（本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)弱電電路控制強(qiáng)電電路）。功率輸出電路的設(shè)計(jì) 是整個光耦合器設(shè)計(jì)的一個重要方面。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中，由雙極工藝實(shí)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(shí)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(diǎn)，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(qiáng)，輸出信號矩形特性良好，并且能夠?qū)﹄娫措娏骷夥暹M(jìn)行抑制的功率輸出電路。
[0008] 為實(shí)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(diǎn)記為電節(jié)點(diǎn)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(diǎn)記為電節(jié)點(diǎn) b;電節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(jìn)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(jìn)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(kuò)散保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)的SBD
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)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(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電平輸 出，這樣就實(shí)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。
[0030]光電耦合器廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)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(jī)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(hù)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(jìn)一步進(jìn)行功率 放大，并且輸出標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號。
[0033] 由雙極集成電路工藝實(shí)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(shí)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(diǎn)，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(diǎn)，本 發(fā)明設(shè)計(jì)了如圖3的功率輸出電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具體拓?fù)溥B接關(guān)系是：
[0035] 本發(fā)明功率輸出電路的基本拓?fù)浣Y(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(diǎn)記為電節(jié)點(diǎn) 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(diǎn)記為電節(jié)點(diǎn) b;電節(jié)點(diǎn)b通過第五電阻R5與第