用於高功率的恆定電流達林頓電路的製作方法

2023-12-05 11:43:31 1

專利名稱：用於高功率的恆定電流達林頓電路的製作方法
技術領域：
本申請請求韓國專利申請No.10-2004-0085369的優先權。
在韓國專利申請No.10-2003-0063551(題目為「Darlington circuit，push-pull power amplifier，and Integrated circuit device intowhich they are integrated(達林頓電路，推挽式功率放大器，和它們所集成到其中的集成電路設備)」)中公開的恆定電流達林頓電路與用於低功率放大器中的技術有關。
以下將描述該技術。
圖2顯示了已經在韓國專利申請No.10-2003-0063551(題目為「Darlington circuit，push-pull power amplifier，and Integratedcircuit device into which they are integrated達林頓電路，推挽式功率放大器，和它們所集成進的集成電路設備」)中提出的電路，其中驅動電流經由電晶體Q22和恆定電壓源CV21流進負載LD21以便驅動負載LD21。在驅動電流很大的高功率電路中，在串聯到負載的恆定電壓源CV21中消耗了很大的功率量。此外，驅動電路的內部電阻由於恆定電壓源CV21而增加，並且因此，用於驅動負載的驅動功率被降低。
由於這些原因，需要一種用於高功率電路的恆定電流達林頓電路。
也就是說，在韓國專利申請No.10-2003-0063551(題目為「Darlington circuit，push-pull power amplifier，and Integratedcircuit device into which they are integrated達林頓電路，推挽式功率放大器，和它們所集成進的集成電路設備」)中公開的恆定電流達林頓電路，是用於低功率電路的技術(定理1)，而在本發明中提出的技術是能夠用於高功率電路的技術(定理2)。雖然定理1和定理2的技術概念相同，但是可以看出它們的使用和目的是互相不同的。
背景技術：
使用圖2來描述用於驅動負載LD21的電路的運行。
當端子IN2的輸入信號增加時，電流ibe21相應地增加，從而電晶體Q21的電流ice21也增加。大部分電流ice21通過電阻器R21，並且電阻器R21的兩端的電壓由於電流iR21而增加，從而提高了節點A的電壓。電晶體Q22的電流ibe22由於節點A的電壓的增加而增加，使得電晶體Q22的集電極電流ice22增加，並且在電晶體Q22的集電極和發射極之間的阻抗降低。因為連接到電晶體Q22的發射極的恆定電壓源CV21的兩端之間的電壓是恆定的，因此節點B的電勢由於負載LD21而增加，並且節點C的電勢也增加。隨著節點C的電勢增加，電阻器R21兩端之間的電壓降低，使得電流iR21降低並且電流ice21也降低，因此電流ice21被恢復為它之前的狀態(電阻器R21的恆定電流運行)。在該情況下，電流ibe21也降低，因此被恢復為它之前的狀態。電晶體Q22執行控制，使得電流ice21保持恆定。輸入信號的增加僅僅導致如下變化，其中節點B的電壓增加，並且負載LD21兩端之間的電壓增加。
在該情況下，當流進負載的電流量很大時，流進恆定電壓源CV21的電流量也很大，使得由恆定電壓源CV21消耗的功率量也很大。此外，由於恆定電壓源CV21的內部電阻，恆定電流達林頓電路的內部電阻增加，並且因此，用於驅動負載的驅動功率被降低。此外，恆定電壓源CV21的組件必須用於高功率電路，結果，高功率電路的尺寸及其組件的成本也增加了。

發明內容
技術問題當圖2的電路用於高功率電路時，出現的問題在於，功率損耗增加，用於驅動負載的功率很低，電路的尺寸很大，並且製造成本增加。因此，本發明的目的在於通過改進用於高功率的恆定電流達林頓電路而克服這些問題。
有利效果1、功率損耗低。
2、用於驅動負載的功率高。
3、生產成本低。
4、輸入阻抗高。
5、放大特徵的線性非常好。


圖1是顯示本發明的高功率恆定電流達林頓電路的第一實施例的實例的示圖；圖2是顯示低功率恆定電流達林頓電路的實例的示圖；圖3是顯示採用本發明的高功率恆定電流達林頓電路的緩衝功率放大器的實例的示圖；圖4是顯示本發明的高功率恆定電流達林頓電路的第二實施例的實例的示圖。
具體實施例方式
對於第一實施例，圖1顯示了高功率恆定電流達林頓電路(以下稱為「恆定電流達林頓電路」)。
以下介紹圖1的結構。
恆定電流達林頓電路包括輸入端子，其中，恆定電流達林頓電路的基極端子B(第一端子)連接到電晶體Q1的基極，電晶體Q1的發射極連接到電阻器R1的一端和電晶體Q2的基極，電阻器R1的另一端連接到電晶體Q3的發射極，恆定電流達林頓電路的集電極端子C(第二端子)連接到電晶體Q1的集電極和電晶體Q2的集電極，電晶體Q2的發射極連接到恆定電壓源CV1的一端，恆定電流達林頓電路的發射極端子E(第三端子)直接連接到負載LD1，恆定電壓源CV1的另一端連接到電阻器R2的一端和電晶體Q3的基極，並且恆定電流達林頓電路的端子E1(第四端子)連接到電阻器R2的另一端和電晶體Q3的集電極。
本發明實施方式在圖1中，恆定電流達林頓電路的特徵在於，電晶體Q2的發射極直接連接到負載LD1，而不插入恆定電壓源CV1，並且當其用於高功率電路時，功率損耗被最小化。在該情況下，串聯連接到恆定電壓源CV1的電阻器R2就是引起偏流流進恆定電壓源CV2的電阻器，而電晶體Q3起到緩衝恆定電壓源CV1的電壓的作用，並使得流過電晶體Q1的發射極電阻器R1的電流流進端子E1。
以下使用圖1來描述恆定電流達林頓電路的運行。
當端子IN1(恆定電流達林頓電路的端子B)的輸入信號增加時，那麼電流ibe1增加，從而電晶體Q1的電流ice1增加。大部分電流ice1通過電阻器R1，並且電阻器R1的兩端之間的電壓由於電流iR1而增加；因此，節點A的電壓增加。由於節點A的電壓中的增加，電晶體Q2的電流ibe2也增加，使得電晶體Q2的集電極電流ice2也增加，電晶體Q2的集電極和發射極之間的阻抗降低，因此節點B的電壓增加。在該情況下，增加的電流ice2流進連接到電晶體Q2的發射極的負載LD1，並且因此，負載LD1兩端之間的電壓增加。連接到電晶體Q2的發射極的恆定電壓源CV1兩端之間的電壓是恆定的，並且電晶體Q3的基極所連接到的節點C的電壓增加。電晶體Q3的發射極的電壓增加，使得連接到電晶體Q3發射極的電阻器R1的兩端之間的電壓降低；電流iR1降低，電流ice1也降低，因此，電流ice1被恢復為它之前的狀態(電晶體R1的恆定電流運行)。在該情況下，電流ibe1也降低，因此被恢復為之前的狀態。電晶體Q2執行控制，使得電流ice1保持恆定。輸入信號的增加僅僅導致如下變化，其中節點B的電壓增加而負載LD1的兩端之間的電壓增加。在該情況下，電流ice2直接流進負載LD1，使得，即使當大量電流流過時，功率損耗也很低，用於驅動負載的功率也很高。
第一實施例的特徵在於，負載LD1直接連接到電晶體Q2的發射極，使得恆定電壓源CV1的電流容量可以是低的，電路的尺寸可以被減小，並且該電路的生產成本可以降低。
對於第二實施例，以下將描述圖4的結構。
恆定電流達林頓電路包括輸入端子，其中恆定電流達林頓電路的基極端子B4(第一端子)連接到電晶體Q41的基極，電晶體Q41的發射極連接到電阻器R41的一端和電晶體Q42的基極，恆定電流達林頓電路的集電極端子C4(第二端子)連接到電晶體Q41的集電極和電晶體Q42的集電極，電晶體Q42的發射極連接到恆定電壓源CV41的一端，恆定電流達林頓電路的發射極端子E4(第三端子)直接連接到負載LD41，恆定電流達林頓電路的端子E41(第四端子)連接到恆定電壓源CV41的另一端、電阻器R41的一端和外部電阻器R42的一端。
在圖4中，恆定電流達林頓電路的特徵在於，電晶體Q42的發射極直接連接到負載LD41，而不插入恆定電壓源CV41，並且當其用於高功率電路時，功率的損耗被最小化。在該情況下，串聯連接到恆定電壓源CV41的電阻器R42，是用於引起偏流流過恆定電壓源CV41以及引起恆定電流流過電阻器R41的外部電阻。
以下將使用圖4來描述恆定電流達林頓電路的運行。
當端子IN41(恆定電流達林頓電路的端子B)的輸入信號增加時，電流ibe41增加，從而電晶體Q41的電流ice41也增加。大部分電流ice41通過電阻器R41，並且電阻器R41兩端之間的電壓由於電流iR41而增加；因此，節點A的電壓增加。電晶體Q42的電流ibe42由於節點A的電壓的增加而增加，使得集電極電流ice42也增加；電晶體Q42的集電極和發射極之間的阻抗降低，因此，節點B的電壓增加。在該情況下，增加的電流ice42流進連接到電晶體Q42的發射極的負載LD1，因此負載LD41兩端之間的電壓增加。因為連接到電晶體Q42的發射極的恆定電壓源CV41的兩端之間的電壓是恆定的，所以節點C的電壓增加，並且電阻器R41的另一個端子的電壓增加，使得電阻器R41兩端之間的電壓降低，電流iR41降低，並且電流ice41也降低，因此電流ice41被恢復為其之前狀態(電阻器R41的恆定電流運行)。在該情況下，電流ibe41也降低，並且因此被恢復為它之前的狀態。電晶體Q42執行控制，使得電流ice41保持恆定。輸入信號的增加僅僅導致如下變化，其中節點B的電壓增加，並且負載LD41兩端之間的電壓增加。在該情況下，電流ice42直接流進負載LD41，使得，即使當流過大量電流時，功率損耗也很低並且用於驅動負載的功率也很高。
第二實施例的特徵在於，負載LD41直接連接到電晶體Q42的發射極，使得恆定電壓源CV41的電流容量可以很低，電流的尺寸被減小，並且電路的生產成本可以很低。
本發明的第一實施例適合於以下情況，其中電晶體Q1的發射極電流的量在圖1的高功率電路中很大，而本發明的第二實施例適合於以下情況，其中電晶體Q41的發射極電流的量在圖4的高功率電路中很小。
上述本發明適合於用於功率放大器的輸出級器件中。
雖然，在本發明中，描述了由NPN電晶體形成的恆定電流達林頓電路，該電路可以由PNP電晶體形成。
雖然，在圖1中，電阻器R2由固定電阻來舉例說明，但是可以使用恆定電流源代替電阻器R2。
圖3是採用本發明的高功率恆定電流達林頓電路的緩衝功率放大器的實例。在圖3中，附圖標記CCDT31表示利用NPN電晶體的恆定電流達林頓電路，附圖標記CCDT32表示利用PNP電晶體的恆定電流達林頓電路。
(按照條約第19條的修改)1.一種高功率恆定電流達林頓電路，包括輸入端子，其中，恆定電流達林頓電路的基極端子(B)(第一端子)連接到電晶體(Q1)的基極，電晶體(Q1)的發射極連接到電阻器(R1)的一端和電晶體(Q2)的基極，電阻器(R1)的另一端連接到電晶體(Q3)的發射極，恆定電流達林頓電路的集電極端子(C)(第二端子)連接到電晶體(Q1)的集電極和電晶體(Q2)的集電極，電晶體(Q2)的發射極連接到恆定電壓源(CV1)的一端和恆定電流達林頓電路的發射極端子(E)(第三端子)，恆定電壓源(CV1)的另一端連接到電阻器(R2)的一端和電晶體(Q3)的基極，並且恆定電流達林頓電路的端子(E1)(第四端子)連接到電阻器(R2)的另一端和電晶體(Q3)的集電極。
2.一種高功率恆定電流達林頓電路，包括輸入端子，其中恆定電流達林頓電路的基極端子(B4)(第一端子)連接到電晶體(Q41)的基極，電晶體(Q41)的發射極連接到電阻器(R41)的一端和電晶體(Q42)的基極，恆定電流達林頓電路的集電極端子(C4)(第二端子)連接到電晶體(Q41)的集電極和電晶體(Q42)的集電極，電晶體(Q42)的發射極連接到恆定電壓源(CV41)的一端和恆定電流達林頓電路的發射極端子(E4)(第三端子)，恆定電流達林頓電路的端子(E41)(第四端子)連接到恆定電壓源(CV41)的另一端、電阻器(R41)的另一端和外部電阻器(R42)的一端。
3.一種集成了權利要求1的結構的半導體設備。
4.一種集成了權利要求2的結構的半導體設備。
5.一種集成了權利要求1的結構的半導體設備，其中使用恆定電流源代替電阻器R2。
權利要求
1.一種高功率恆定電流達林頓電路，包括輸入端子，其中，恆定電流達林頓電路的基極端子(B)(第一端子)連接到電晶體(Q1)的基極，電晶體(Q1)的發射極連接到電阻器(R1)的一端和電晶體(Q2)的基極，電阻器(R1)的另一端連接到電晶體(Q3)的發射極，恆定電流達林頓電路的集電極端子(C)(第二端子)連接到電晶體(Q1)的集電極和電晶體(Q2)的集電極，電晶體(Q2)的發射極連接到恆定電壓源(CV1)的一端，恆定電流達林頓電路的發射極端子(E)(第三端子)直接連接到負載(LD1)，恆定電壓源(CV1)的另一端連接到電阻器(R2)的一端和電晶體(Q3)的基極，並且恆定電流達林頓電路的端子(E1)(第四端子)連接到電阻器(R2)的另一端和電晶體(Q3)的集電極。
2.一種高功率恆定電流達林頓電路，包括輸入端子，其中恆定電流達林頓電路的基極端子(B4)(第一端子)連接到電晶體(Q41)的基極，電晶體(Q41)的發射極連接到電阻器(R41)的一端和電晶體(Q42)的基極，恆定電流達林頓電路的集電極端子(C4)(第二端子)連接到電晶體(Q41)的集電極和電晶體(Q42)的集電極，電晶體(Q42)的發射極連接到恆定電壓源(CV41)的一端，恆定電流達林頓電路的發射極端子(E4)(第三端子)直接連接到負載(LD41)，恆定電流達林頓電路的端子(E41)(第四端子)連接到恆定電壓源(CV41)的另一端、電阻器(R41)的另一端和外部電阻器(R42)的一端。
3.一種集成了權利要求1的結構的半導體設備。
4.一種集成了權利要求2的結構的半導體設備。
5.一種集成了權利要求1的結構的半導體設備，其中使用恆定電流源代替電阻器R2。
全文摘要
本發明公開了一種高功率恆定電流達林頓電路，包括輸入端子，其中，恆定電流達林頓電路的基極端子(B)(第一端子)連接到電晶體(Q1)的基極，電晶體(Q1)的發射極連接到電阻器(R1)的一端和電晶體(Q2)的基極，電阻器(R1)的另一端連接到電晶體(Q3)的發射極，恆定電流達林頓電路的集電極端子(C)(第二端子)連接到電晶體(Q1)的集電極和電晶體(Q2)的集電極，電晶體(Q2)的發射極連接到恆定電壓源(CV1)的一端，恆定電流達林頓電路的發射極端子(E)(第三端子)直接連接到負載(LD1)，恆定電壓源(CV1)的另一端連接到電阻器(R2)的一端和電晶體(Q3)的基極，並且恆定電流達林頓電路的端子(E1)(第四端子)連接到電阻器(R2)的另一端和電晶體(Q3)的集電極，從而最小化輸出端子的功率損耗，本發明還公開了一種集成了該結構的半導體設備。
文檔編號H03F3/21GK101053150SQ200580037562
公開日2007年10月10日 申請日期2005年11月4日 優先權日2004年11月6日
發明者秦玉相 申請人:秦玉相