一种维持零电流的开关的制作方法
【专利摘要】一种维持零电流的开关，双极开关具有接近零的维持电流特性，在“导通”状态具有低输出阻抗，在“断开”状态具有接近无穷大的阻抗。本开关对控制信号敏感，把稳压电源运用到负载上。本开关包括一个导通检测电路和转换电路，检测开启电路由控制信号单独驱动，转换电路由电源驱动，但是在开关断开时，该电源通常没有维持电流。转换电路包括加速电路，为了取得高电流增益而采用正反馈的电路，及迅速断开开关的电路，加速电路可以快速打开开关。
【专利说明】一种维持零电流的开关
【技术领域】
[0001]本发明通常与开关有关，尤其是快速单片开关，在断开状态，该开关不需要静态偏置电流。
【背景技术】
[0002]受控的应用，移除负载激励，例如电子电路图，可以以大量不同方式执行，机械开关需要使用者移动开关里的电触头，来把电源连接到负载。电磁继电器响应一个由使用者提供的电子控制信号，关闭一组触头，为了把电源连接到负载。虽然这些机械和机电结构，具有一定理想开关的特性，如接近无穷的断开阻抗，接近零的导通阻抗，和零静态电流，但是他们也有一定的缺陷，如易受机械故障，需要适度激励的控制信号，很慢的响应时间，开关反弹，经过一定次数的开/关周期后，开关性能下降。
[0003]在双极和MOS或DMOS技术里，一些固态开关不久前是可利用的。虽然MOS型开关特点是低静态电流，但其不足是缺乏速度，例如开关时间在35微秒到50微秒之间。虽然这速度相较于机械和机电开关技术改进了，但对某些应用仍然太慢。
[0004]本双极开关导通非常快速，只有I微秒的开关时间，但是需要显著的等待或静态电流。目前的双极开关技术可以通过传统方法改进，可以在更低的静态电流下运转。但是，使用这些传统方法，会牺牲掉速度，也就是，这些改进过的双极开关的开关速度，与MOS器件开关的开关时间近似。
[0005]固态开关的优点包括没有机械类型故障，需要低电平控制信号，更小的物理尺寸。
[0006]因此一个固态双极开关是非常可取的，该开关具有，快速的开关时间和需要低维持电流或零维持电流的优点，另外，断开状态有无穷大的阻抗，导通状态零阻抗。
【发明内容】
[0007]本发明的一个目的是提供一个双极开关，它具有高开关速度和非常低的静态或维持电流需求。
[0008]本发明的另一个目的是提供一个双极开关，它具有零静态电流需求
本发明的另一个目的是提供一个双极开关，它采用正反馈电路来快速的驱动开关部分，从待机模式，进入导通状态，这些部分在该模式完全在断开状态。
[0009]本发明的另一个目的是提供一个固态开关，它在导通状态大体有低阻抗，在断开状态大体有无穷大的阻抗。
[0010]本发明的另一个目的是提供一个固态开关，在被控制信号激励后，该开关使用正反馈来提高输出电平。
[0011]本发明的进一步目的是提供一个双极开关，它采用加速信号，使通常断开的部分迅速地进入工作。
[0012]本发明的进一步目的是提供一个双极开关，它包括断开电路，在开关断开期间，迅速地放电开关元件，及断开延迟电路，在开关元件放电期间，断开延迟电路向断开电路供倉泛。
[0013]本发明的技术解决方案是:
前述事项及先前技术开关的其他问题，通过本发明的固态装置被克服，固态装置对一个控制信号敏感，控制信号用于由电源向负载供能，固态装置包括:检测装置，接收控制信号来检测控制信号中导通状态的存在，产生一个激励信号作为响应，另外，最初，检测装置由控制信号单独驱动；由电源驱动的装置，连接在电源和负载之间，并且对激励信号敏感，用于向负载供能，当接收到所述激励信号，供能装置从断开状态向导通状态转换，进一步地，在断开状态，供能装置不需要静态偏置电流。
[0014]在本发明的一个体现，包括加速装置，在供能装置接通时运转，使供能装置快速地进入操作。
[0015]在本发明的优先体现，供能装置包括参考部分和控制部分，参考部分向控制部分提供参考信号，控制部分用于控制由电源向负载供能的应用。参考部分采用自我维持的设计，在参考部分一开始由加速信号导通后，自我维持开始运转，维持参考部分在运转状态。控制部分采用正反馈来增加开关的输出电流容量，采用负反馈来提供稳定性。
[0016]本发明的优先体现进一步包括，对控制信号中断开状态敏感的装置，来禁用开关。还有一个延迟电路，该电路在开关禁止时运转，在一小段时间内向参考部分供能。这是为了让稳压部分的断开电路，以一种快速和可预测的方式，强制把稳压器的输出变为断开状态。
[0017]进一步包括的还有错误检测电路用于检测开关操作中的错误。
[0018]与本发明中的方法一致，双极开关通过提供一个导通检测电路而运行，该电路由控制信号单独驱动，检测控制信号中的导通状态，驱动连接电路进入操作状态，其中连接电路向负载供能。连接电路是那种在断开状态不需要维持电流的类型。激励步骤可以包括，向连接电路发出加速信号来使连接电路快速地进入工作状态。
[0019]本发明方法的一个体现，在连接电路采用正反馈，来增加输出电平，采用了自我维持电路，在激励步骤后保持连接电路工作。使用正反馈增加了双极开关的效率，通过减小连接电路中所需的最小偏置信号来获得期望的输出电平。
[0020]本发明方法的进一步加强，包括提供放电电路和延迟电路，在开关的断开模式，允许元件放电，开关的元件在连接电路中处理高电流。用这种方法，这些元件可以更快速完全地进入断开状态。
[0021]这些以及其他目的，考虑到下面的有关本发明的某些优选体现和附图的详细说明，本发明的特点和优点将更容易理解。
[0022]对比专利文献:CN2431680Y具有零消耗电流及稳定输出的改良型运算放大器00232937.9，CN2896699Y关机零消耗触摸式电子开关200620050074.7。
[0023]【专利附图】
【附图说明】:
图1A是本发明的象征性描述。
[0024]图1B是本发明的简化框图。
[0025]图2是本发明更详细的框图。
[0026]图3A是本发明控制信号检测电路的详细原理图。
[0027]图3B是本发明参考电路的详细原理图。
[0028]图3C是本发明开关/调节电路的详细原理图。[0029]图3D是本发明断开检测电路的详细原理图。
[0030]图3E是本发明错误标志电路的详细原理图。
[0031]图3F是本发明热保护电路的详细原理图。
[0032]【具体实施方式】:
关于图1A，阐明了本发明的双极开关象征性功能描述。开关10对控制信号敏感，控制信号应用在端子12。电源连接到端子14，端子16上提供被应用到负载的电源。控制信号通过造成信号通道18关闭而使端子14连接到端子16。
[0033]关于图1B，一个本发明的优选方案，功能上包括导通检测电路20，参考电路22，开关/调节电路24，加速电路26，断开检测电路28，断开延迟电路30和错误检测电路32。控制信号经由端子12应用到导通检测电路20。控制电路也通过相同端子应用到断开检测电路28。
[0034]应该注意的是，导通检测电路20最初在端子12上单独地从控制信号获得激励。也应该注意的是剩余电路块从电源获得激励，在这个例子，匕应用于端子14。
[0035]应该注意的是开关的静态，电路块22至32最好是完全断开。也就是说，在开关10的断开状态，它们除了泄漏电流不吸引任何来自电源的电流。只有导通检测电路20在端子12上检测到控制信号里的导通状态后，块22至32才被驱动运作。
[0036]在操作时，当检测到导通状态，导通检测电路20激活加速电路26。反过来，加速电路26发送加速信号到参考电路22，开关电路24，断开检测电路28和错误检测电路32。加速电路24把加速信号返回到导通检测电路20，使它在导通状态被锁定。同时，断开延迟电路30被初始化，接收来自断开检测电路28的信号。这时，开关/调节电路24向负载提供
一个输出信号V0Ot。开关10保持这种状态直到错误检测电路32测定发生错误或直到断开
检测电路28在端子12上检测到断开状态。
[0037]当开关导通时，导通检测电路20将会对端子12上的断开状态不敏感，因为它被锁定在导通模式。但是，断开检测电路28将会对断开状态反应并发送断开信号给开关/调节电路24和断开延迟电路30。响应断开信号，开关/调节电路24将会断开，并且断开延迟电路30会在参考电路22开始断开步骤。
[0038]断开延迟电路30确保开关会快速断开，通过维持供使用的激励，通过开关/调节电路24中的放电电路，所以元件有很长的断开时间，可以被积极地断开。一旦断开延迟电路30中预设的延迟时间到了，每一块都会断开。那时，每一个电路块的状态与循环开始时的状态是相同的。
[0039]当发生错误，错误检测电路会通知断开检测电路28。断开检测电路28将会以一种方法响应，该方法类似于它在端子12上检测断开状态时它的响应。
[0040]通常当参考电路22运作时，提供包括参考电压和偏置信号的参考信号，被开关/调节电路24，断开检测电路28，错误检测电路32和断开延迟电路30使用。开关/调节电路24接收来自参考电路22的参考信号，另外在端子16上把激励应用到负载作为响应。
[0041]参考电路22包括一个自我维持电路，该电路用于在来自加速电路26的加速信号移除后，使参考电路保持在运转状态。这种电路不是自启动的；也就是即使向该电路施加激励，它也不会导通除非一个触发信号也被提供。但是，一旦导通，自我维持电路将会保持导通直到移除激励或提供一个禁止信号。
[0042]开关/调节电路24包括一个正反馈回路，它在有低电平输出驱动偏置电流存在下，增加了器件的输出驱动能力，和一个负反馈回路，它保证了在不同的操作条件下电路能稳定运行。
[0043]以上的自我维持电路和反馈电路允许参考电路22和开关/调节电路24可以有断开状态，该状态下，不需要维持电流或静态电流。
[0044]如上所述，断开检测电路28在端子12上检测断开状态。当这种信号被检测到时，断开检测电路28向参考电路22提供一个信号，来克服参考电路的自我维持能力。断开检测电路28也向开关电路24提供一个信号，事实上该信号克服了其中的正反馈电路。这些信号也启动了放电电路，通过该电路，参考电路22和开关/调节电路24被迅速地断开。
[0045]因为固态元件，例如开关/调节电路24中的处理高电流元件，将会经常展示一段重要的时间，这段时间内，出现断开状态，放电电路用于加速断开这些器件。断开延迟电路30运转，在收到来自断开检测电路28的断开状态后，保持参考电路22在预定时间内处于运转状态。这使开关/调节电路24内部的放电电路，完全地禁止其中的高电流处理元件工作。
[0046]错误检测电路32在端子16上监视信号状态，端子16是本发明的开关的输出。当检测到错误，错误检测电路提供一个错误标志，在某些情况下终止开关。在故障检测之中的是:(I)输出端子16到地之间短路，(2)输出端子16到电源短路，(3)电源电压超过指定电压水平，(4)开关过热，(5)电流限制条件，和(6)输出端子16上没有负载。
[0047]现在本发明的双极开关10将会被以更详细的供能细节描述。图2阐明了本开关的功能元件的分布，详细电路图3A到3F，为了简单地解释本发明的双极开关的操作。图3A是导通检测电路20的详细电路图，图3B是加速电路26和参考电路22的详细电路图，图3C是开关/调节电路24的详细电路图，图3D是断开检测电路28的详细电路图，最后，图3E和图3F提供了错误检测电路32的详细电路图。
[0048]导通检测电路20:
导通检测电路20在端子12上检测控制信号中的导通状态，并启动加速电路26。加速电路26响应，通过向双极开关中的剩余电路块提供加速信号，也把加速信号返回给导通检测电路20。这个信号以正反馈的方式，用来锁存导通检测电路20在导通状态，该状态在端子12上是独立的信号。
[0049]在一段短时间后，这段时间内参考电路22进入运转，参考电路22向导通检测电路20提供一个禁止信号。这个信号禁止导通检测电路工作，并且防止它响应端子12上的任何控制信号，只要禁止信号由参考电路22提供。
[0050]参考电路22:
关于图2的参考电路22，加速电路26通过线34向参考维持电路42提供加速信号。反过来，参考维持电路42通过线33向电压参考电路36供能。在本发明的优选方案，产生的参考电压是一个带隙电压。
[0051 ] 参考电压通过线37应用到一个NPN型偏压产生电路38。在本发明的优选方案，NPN偏压电路38形成一系列电流镜的部分，电流镜在参考电路22，开关/调节电路24和错误检测电路32中，在其中作为电流源。NPN型偏压电路38也通过线39，向PNP偏压电路40提供偏置电流。
[0052]反过来，PNP型偏压电路40在参考电路22，断开检测电路28和错误检测电路32中设置其他偏置电流水平。这些偏置电流其中之一，通过线41提供给参考维持电路42，这个偏置信号用于产生激励信号，该激励信号通过线33提供，维持参考电压电路36在导通状态。
[0053]另一个偏置信号由PNP偏压电路通过线49直接提供给参考电压电路36。这还维持参考电压电路在导通状态。
[0054]另一个偏置电流通过线43应用到断开延迟电路30。断开延迟电路30通过线47向导通检测禁止电路44提供一个信号作为响应。反过来，导通检测禁止电路44通过线31向导通检测电路20提供禁止信号，如上所述，用来锁定它在导通状态。
[0055]在线45上，由PNP型偏压电路提供的偏置电流，通过错误检测电路32里的一个比较器，设置使用的电流水平。
[0056]最后，如上所述，断开延迟电路30参考电路22工作在开关10的断开模式，当开关中处理高电流元件被断开时，向参考电压电路36供能。
[0057]开关/调节电路24包括输出驱动电路46，输出驱动电路46向负载提供端子16上的实际输出；调整器48，它通过输出驱动电路46，调控提供给负载的输出；驱动回路电路50,它设置由输出驱动电路46提供的输出电平。
[0058]调节电路48和驱动回路电路50通过线52接收来自NPN型偏压电路38的偏置信号。调节电路48使用该偏置信号来设置一个参考电压水平，输出驱动电路46的输出与之比较。
[0059]驱动回路电路50采用正反馈来提高输出驱动电路46的输出电流水平，大大高于如果直接用偏置信号来驱动输出驱动电路46所能获得的电流水平。通过驱动回路电路50和调节电路48采用负反馈，来稳定回路。
[0060]调节电路48，通过把作为正反馈信号的信号在线56和线57上分别应用到驱动回路电路50，控制输出驱动电路46的输出。这些信号修改提供到输出驱动电路46的驱动信号。
[0061]最初，在运转时，开关/调节电路24通过线58接收一个来自加速电路的加速信号。驱动回路电路50通过把一个驱动信号应用到输出驱动电路46来响应这个加速信号。反过来，输出驱动电路46进入运转，向负载提供激励。它也通过线60和线61向调节电路提供信号，这些信号与提供给负载的输出电流成正比。调节电路48分别通过线56和线57，向驱动回路电路50提供正反馈信号和负反馈信号来响应这些信号。
[0062]断开检测电路28:
图2的断开检测电路检测控制信号中的断开状态，控制信号应用于端子12。
[0063]断开检测电路28也响应来自错误检测电路32的故障指示。为了响应断开状态或选定的故障指示，断开检测电路28向开关剩余的电路块，提供断开信号。
[0064]更具体地说，在断开模式，一个断开信号通过线62提供给参考电路22的参考维持电路42。这个信号通过参考维持电路42，移除提供给参考电压电路36的激励。
[0065]断开信号也通过线64被应用到断开延迟电路30。这个信号通过PNP型偏压电路40，在断开模式启动后的一段预定时间内，继续把激励应用到参考电压电路36。这使得参考电路22下游的电路完全地放电并断开。
[0066]如前所述，在双极开关操作中遇到的一个问题，是开关电路的不同部分需要断开的时间量，开关目的是在“断开”状态完全断开。一旦断开模式启动，如果所有的激励同时从开关移除，开关的某些部分将会维持在导通状态。例如，如果使用驱动大电流负载的PNP型三极管，这些器件的断开时间，与剩余电路里的处理小电流信号的器件的断开时间相比很大。如果要使开关完全断开，在移除所有的激励前，应该提供足够的时间来放电和断开这样的PNP型三极管。
[0067]在断开模式，断开信号也通过断开延迟电路28，应用到驱动回路电路50和调节电路48，分别从线66和68输送。线66上的断开信号用来禁止由驱动回路电路50向输出驱动电路46提供的驱动信号。线68上的断开信号激活输出驱动放电电路，反过来，该电路通过线69使输出驱动电路放电。
[0068]在断开模式，断开检测电路28在线70上提供一个禁止信号给加速电路26，当实施断开步骤时，防止电源瞬态启动错误的导通状态。
[0069]最初运转时，断开检测电路28通过线72接收来自加速电路26的加速信号，该信号使断开检测电路28进入运转。在线45上提供一个偏置电流，正如上面所讨论的，用来设置电路的工作条件。
[0070]断开检测电路28通过线74接收一个来自驱动回路电路50的电平信号。这个信号正比于由输出驱动电路46提供的电流水平，允许断开检测电路28调整断开信号的大小，断开信号加在线66上，来驱动偏压电路50，以至于可以快速有效地禁止驱动偏压电路。[0071 ] 断开检测信号也通过线37接收来自参考电压电路36的参考信号。断开检测电路28把这个参考电平与在端子12上接收到的控制信号比较，决定断开状态是否存在于控制信号中。在本发明的优选方案中，控制信号可由逻辑门提供，逻辑门提供逻辑I状态和逻辑O状态。本文所述的体现，导通检测电路20和断开检测电路28把逻辑I状态作为导通状态，把逻辑O状态作为断开状态。
[0072]错误检测电路32:
关于图2的错误检测电路32，它有两个功能块，错误标志电路76和热保护电路78。不同的错误状态造成本发明开关的不同断开条件。
[0073]每当错误检测电路76检测到一个过电压状态，或当热保护电路78检测到过热问题，都会通过线64向断开检测电路28提供合适的信号，来启动开关的断开模式。在断开模式，输出驱动电路46被断开，错误标志被设置，线98和参考电路22保持导通来向错误标志供能。
[0074]每当出现接地短路，最初只有错误标志被设置。但是如果短路状态维持一段增长时间，热保护电路78将会运转并造成如上所述的断开状态。
[0075]每当检测到电源的输出短路，参考电压将会被锁存在导通状态，向错误标志供能直到错误被改正。每当输出空载，只有错误标志被设置，开关保持运转。
[0076]图2中可以看到，错误标志电路76和热保护电路78分别通过线84和线86接收来自加速电路26的加速信号。在线52上接收来自NPN型偏压电路38的偏置电流，来设置电路的工作条件。
[0077]错误标志电路76通过线90接收一个信号，该信号代表由输出驱动电路46提供给负载的电流强度。错误检测电路也通过线16’接收由输出驱动电路46提供给负载的输出电压。其他被错误检测电路76检测到的信号包括，线92上来自断开检测电路28的一个信号，该信号表明了断开检测电路28的状态一也就是说，无论断开状态或是选定的错误已经被检测到；线94上来自参考维持电路42的一个信号，该信号表示参考电路22的断开状态。
[0078]错误标志电路76在线98上提供错误标志；过压状态下，在线80上提供一个覆盖信号给热保护电路78。
[0079]热保护电路78把线96上的偏压信号和线82上的表明超温状态的信号提供给错误标志电路76。热保护电路78在热保护或者过压状态向参考维持电路42提供一个覆盖信号，来使参考电路在这些错误条件下保持在导通状态。
[0080]现在谈论图3A到图3F，将会更详细地描述本发明的电路。
[0081]图3A和图3B，加速电路26:
关于图3A和图3B，加速电路显示在标记为26的虚线框内。当阈值检测电路20检测到控制信号中的导通状态，通过晶体管HO和二极管接法晶体管111提供一个电流。晶体管118的基极连接到晶体管111，形成一个电流镜，这样晶体管118的电流就与晶体管111集电极中的电流成正比。晶体管118的电流通过线27，从图3B中晶体管120的基极流过结型场效应管403。在本发明的导通阶段，晶体管116处于断开状态，晶体管116也通过结型场效应管403连接到晶体管118。
[0082]在本发明的优选方案，结型场效应管用来故障保护不同电路的各种NPN型器件。因此需要理解文中所述的结型场效应管何时执行这样的功能。
[0083]晶体管120是一个多集电极晶体管，具有一个发射极和基极，分别连接到多集电极晶体管121的发射极和基极。晶体管120和晶体管121的发射极连接到端子14，即电源。晶体管对120和121的基极驱动，提供在线27上，以致造成与流出多个集电极的电流成正比的电流。
[0084]晶体管120的一个集电极通过线29返回到图3A中的断开检测电路20。反过来，线29中的电流通过结型场效应管402提供给晶体管111的集电极。这形成一个正反馈电流环路，它用来维持晶体管111和118在导通状态，保持流出晶体管对120和121不同集电极的电流。以这种方式，导通阈值检测电路20被锁定在导通状态，这个状态独立于端子12上的信号。
[0085]图3A的导通检测电路与引用的参考中的描述有稍微的不同。更具体地，其中所描述的电路不包含上文描述的正反馈回路。反而，晶体管与晶体管no—致，运转进负
载，该负载由串联的电阻R5和R6形成。进一步地，晶体管O11,实现电路的参考部分滞后。
相反，晶体管111作为晶体管110 (Qic )的负载,广生晶体管120和121的驱动电流。反过
来，晶体管120取代晶体管110相对于晶体管111作用的位置，被一个信号驱动，该信号正比于流过晶体管111的电流，完成一个正反馈回路。在所有其他方面，上述引用参考的电路和这里图3A的电路，以相同的方式运转。
[0086]图3B参考电路22:
如前所述，流出加速电路26的电流向本发明开关的各种其他电路块，提供最初的导通信号。晶体管121的一个晶体管把一个加速信号通过线34应用到参考电路22。这个信号在晶体管129的基极被参考维持电路42接收。
[0087]参考电路22接收来自端子14上的电源激励。
[0088]晶体管129把端子14上的电源激励连接到参考电压电路36，参考电压电路被虚线框出。参考电压电路36是一个标准的带隙单元，它在线37上提供一个带隙参考电压。
[0089]这个参考电压提供给NPN型偏压电路38，在线52上产生一个偏压信号，NPN型偏压电路38包括二极管接法的晶体管140和电流镜晶体管141。晶体管141通过场效应管407，向PNP偏压电路40提供一个偏置电流。PNP型偏压电路包括，二极管接法的PNP型晶体管146和电流镜晶体管144和145。
[0090]晶体管144有多个集电极，其中之一向二极管接法的晶体管147提供偏置电压，晶体管147是参考维持电路42的一部分。晶体管147组成电流镜的一部分，其他部分是参考维持电路42的晶体管124。晶体管124的集电极通过场效应管404应用到二极管接法并有多个集电极的晶体管123。晶体管123的其他集电极连接到晶体管129的基极提供基极驱动。目的是保持晶体管129在运转状态，因此参考电压电路36也在运转状态。
[0091]激励也由PNP型偏压电路40在线49上提供给参考电压电路36。
[0092]以这种方法，一旦收到一个来自加速电路26的加速脉冲，参考电压电路36，NPN偏压电路38，PNP偏压电路40和参考维持电路42以自我维持的方式工作，维持参考电压电路36在工作状态。
[0093]随着参考电路22进入运转，来自加速电路26的加速信号变得不必要。此刻，导通检测禁止电路44禁止导通检测电路20工作。导通检测禁止电路44被晶体管144的一个集电极中的电流激励，通过线43经由断开延迟电路30获得激励。
[0094]在断开延迟电路30中，这个电流用来打开晶体管136。流出晶体管136发射极的电流通过线47，打开导通检测禁止电路44的晶体管143和142。流出晶体管142的集电极电流提供在线31上，用来驱动图3A中导通检测电路20的晶体管119。反过来，这造成晶体管119和117禁止导通检测电路20工作。
[0095]更具体地，晶体管119的集电极和发射极连接在晶体管111和晶体管118的基极和发射极上。同样地，晶体管117的集电极和发射极连接在电流镜上，电流镜在导通检测电路20的上游端。当来自晶体管142的信号应用到晶体管117和119的基极，上游的电流镜和晶体管111，118被断开。
[0096]回到图3B，导通检测禁止电路44的晶体管143，142连接来提供一个短延迟，使参考电路22在禁止脉冲发出前稳定。这段延迟时间通过以下方式获得。流出晶体管136发射极的电流最初流过电阻516。电阻516连接在晶体管143基极/发射极的结合点。因为晶体管143和142最初是断开状态，晶体管142的基极通过电阻517接地。随着电流流过电阻516，这电流也流进晶体管142的发射极。这造成晶体管142导通，集电极电流通过线31从晶体管142提供。晶体管144需要的开始进行时间，晶体管136和电阻516打开晶体管142所需的时间，导致在线31上向导通检测电路20发出禁止脉冲的延迟。
[0097]随着电阻516上电压降到晶体管143的导通阈值，晶体管143导通，调节晶体管142的基极驱动。晶体管136将电流提供给晶体管143的发射极，因此从晶体管143流进电阻517的电流量也提供给晶体管143的发射极。随着流过晶体管142的电流增加，晶体管143的基极驱动也增加。这造成晶体管143向电阻517提供更多的电流，然后移除来自晶体管142的基极驱动。
[0098]关于图3B中导通检测禁止电路44的其他原理也显示在图中，晶体管137有一个发射极，该发射极通过电阻515连接到晶体管142的发射极，基极与晶体管142的基极相连。这形成一个电流源，它提供一个比流过晶体管142的电流小的电流。电流水平通过晶体管137和142基极/发射极电压之间的差异设置，应用到电阻515。文中将详细介绍，在一个延迟的时间段内，晶体管137，138，139，142和150可以禁止晶体管136的基极工作。
[0099]以上所述，以及参考电路22的剩余电路将会在断开检测电路28中更详细地描述。
[0100]图3C，开关/调节电路24:
关于图3C，本发明的开关/调节电路24的驱动与运转现在将更详细地描述。输出驱动电路46，驱动回路电路50和调节电路48，显示在虚线框中。
[0101]开关/调节电路24接收端子14上的电源激励。开关/调节电路24在线58接收一个来自加速电路26的加速信号，在线52上接收来自图3B中NPN型偏压电路的一个偏压信号。
[0102]线52上的偏压信号在驱动回路电路中的晶体管160的基极上被接收。晶体管160的集电极提供给二极管接法的晶体管157。晶体管157在一个电流镜配置里与晶体管155，156，158 相连。
[0103]线58上的加速信号应用到晶体管159的基极，该晶体管应用一个脉冲电流到驱动回路电路50的晶体管157，通过场效应管408和电阻572。这个脉冲使晶体管157快速地进入工作模式。
[0104]晶体管158的集电极连接到晶体管166的基极，向晶体管166提供驱动。应该注意的是晶体管159的发射极，它向驱动回路电路50提供加速信号，也连接到晶体管166的基极用于快速地导通晶体管166。
[0105]晶体管166的集电极通过场效应管411和电阻524连接到输出驱动电路46里的多集电极PNP型晶体管169的基极。流过晶体管166集电极的电流向晶体管169提供驱动信号。晶体管169的发射极连接到端子14，即电源，而集电极169B连接到输出端子16。
[0106]采用正反馈来增大晶体管169的驱动信号。这个正反馈路径包括晶体管169的集电极169A到二极管接法晶体管172的集电极/基极，晶体管161的基极/集电极，场效应管408，电阻572，晶体管158的基极/集电极，晶体管166的基极/集电极，场效应管411，电阻524，和晶体管169的基极。
[0107]现在将会更详细的描述这个正反馈。从回路上一些任意点开始,例如晶体管158,流出晶体管158的电流提供给晶体管166，该电流被晶体管166的增益放大。放大的信号然后从晶体管166的集电极提供到晶体管169的基极。电流被晶体管169的增益进一步放大。假设，例如晶体管166的增益是40，晶体管169的增益是20，最初晶体管166基极上的电流是i，那么晶体管169的输出电流将是800i。
[0108]晶体管169有两个集电极，集电极169B连接到输出端子17，集电极169A提供一个正比于流入集电极169B的电流。假设，集电极169A和169B电流之比是1:400，流出集电极169A的电流将会近似为2i。集电极169A的镜像输出电流通过晶体管172和161回到晶体管157和158。反过来，为了使电流通过晶体管166和169再次增大，电流被应用到晶体管166的基极。这种方法，用正反馈来放大本来是晶体管160的一个低电平信号，变成一个驱动激励允许晶体管169提供实质性的电流输出。
[0109]当以上述方式使用正反馈时，可获得一个高效的驱动配置。例如，输出电流是
1.2A，假设晶体管169的增益是20，晶体管166的增益是40，晶体管160工作只需要约10微安的集电极电流。相比之下，如果用更传统的方法来驱动晶体管169获得1.2A的输出电流，偏置电路将需要在约2mA电流下持续运行。
[0110]为了稳定开关/调节电路24的正反馈工作，采用一个负反馈，该负反馈路径从输出驱动电路46经过调节电路48到驱动回路电路50。更具体地，晶体管170连接，所以，随着流出集电极169B的电流增大，它引导更多的电流进入二极管接法晶体管171。反过来，这增大的电流在晶体管162的集电极反映。可以从图3C中看到，晶体管162连接，引开来自晶体管166的基极驱动。因此随着流出晶体管169的电流增大，负反馈路径从晶体管170，172和162减少晶体管166的驱动水平，从而减少晶体管169的输出电流水平。
[0111]在本发明优选方案，正反馈路径的增益应该比负反馈路径的增益稍微小一点；例如正负反馈的增益之比为2.0:2.1。
[0112]开关/调节电路24的调节电路48提供开关输出的电压调节。通过提供参考电压可实现电压调节，参考电压与端子16上的输出信号相比。这个参考电压在线52从偏压信号中得到。偏压信号应用到晶体管174的基极，来设置流过晶体管174的集电极的电流水平。这个电流流经串联场效应管413，电阻525，电阻526和二极管接法晶体管311。由串联的电阻和二极管提供的电压，在节点17提供一个参考电压。节点17上的电压应用到晶体管170的基极，而端子16上的输出电压应用到晶体管170的发射极。
[0113]晶体管170的集电极连接到二极管接法晶体管171上，晶体管171和晶体管162形成一个电流镜。反过来，晶体管162的集电极连接到晶体管166的基极。因此，流入晶体管162集电极的电流引开晶体管166的基极驱动。因此可以看到，随着端子16和节点17上的电压差异增大，晶体管170驱动，造成驱动电流远离晶体管166，因而减小提供给晶体管169的基极驱动。这反过来造成端子16上的电压减小，因而提供电压调节。
[0114]电压调节来保持晶体管169在饱和状态，由晶体管173，场效应管412和晶体管172提供。正如上文所讨论的，二极管接法晶体管172连接到晶体管169的集电极169A。在本发明的优选方案，集电极169A提供一个电流，该电流是流出集电极169B电流的一小部分。集电极169A作为一个电流检测端子,而集电极169B作为输出端。例如,输出电流和感应电流之比可以是599.5:0.5。因此，输出集电极的任何电流变化，将会成比例的反应在检测集电极。
[0115]随着检测集电极的电流应用到二极管接法晶体管172，晶体管173作为一个电流镜。流入晶体管172集电极的电流出自电阻526。这增加了电阻526两端的电压。因此，可以知道，流过晶体管169的电流，影响节点17上由二极管311，电阻526和525形成的参考电压。随着负载所需的集电极169B电流增大，增大的电流需求，成正比的反映在流过晶体管173的电流上。反过来，这造成电阻526两端有一个大电压，从而造成节点17上的参考电压减小。这造成晶体管170导通困难，从而造成输出驱动晶体管169的基极驱动减小。反过来，这使集电极169B工作在更大的电压差，电压差来自晶体管169的发射极。因此，当负载需要更多的电流，通过减少参考电压使晶体管169保持在过饱和状态。[0116]在本发明的优选方案，开关在导通状态时的输出阻抗近似为I欧姆。在断开状态，本发明提供一个大体为无穷大的输出阻抗，因为它本来就不需要维持电流。
[0117]图3开关/调节电路24的剩余电路，分成导通模式和断开模式，将会在下文进一步详细讨论。
[0118]图3D断开检测电路:
关于图3D，断开检测电路28将会被更详细地描述。需要明白的为了本发明的目的，应用到端子12上的控制信号，其中的导通和断开状态可以被图3A的导通检测电路20检测至IJ。如果希望导通检测电路20用来检测导通状态和断开状态的话，晶体管117和119将会省去。
[0119]断开检测电路28接收端子14上的电源激励。断开检测电路28采用一个传统比较器设计，该设计使用晶体管组180和181。晶体管180和181的发射极连接在一起，并向它们提供来自晶体管177的电流。电流镜的一部分，晶体管177和晶体管175与图3B的PNP偏压电路相关联。
[0120]晶体管180和181都是多集电极晶体管。每个晶体管的一个集电极通过晶体管185和186加载，晶体管185和186连接作为电流镜。通过晶体管组180，181形成比较器，在晶体管181的基极接收它的一个输入，通过晶体管182的发射极/基极。为了接收控制信号，晶体管182的基极通过电阻537连接到端子12。比较器的其他输入信号在晶体管180的基极接收，通过晶体管179的发射极/基极。这个信号是参考电压，通过线37，由图3B的参考电压电路36提供。
[0121]当端子12上的控制信号大于线37上参考电压的大小，也就是，端子12上存在一个导通状态，晶体管181断开，晶体管180导通。由于晶体管180处于导通状态，晶体管184和187也处于导通状态。当导通时，这些晶体管禁止断开信号提供给开关/调节电路24和参考电路22。
[0122]正如前面所讨论的，在断开模式，断开检测电路28，通过线26提供一个断开信号给开关/调节电路24的驱动回路电路50，通过线68提供一个断开信号给开关/调节电路24的调节电路48。断开检测电路28，通过线62提供断开信号给参考电路22的参考维持电路42部分。从图3D可以看出，晶体管184驱动线68，而晶体管187控制晶体管191驱动线62，控制晶体管189驱动线66。
[0123]当晶体管180导通，晶体管184和187也导通。关于图3D和图3C，线68，可以看至IJ，当晶体管184导通，图3C中的晶体管165将会被拖延。这是因为由晶体管156提供给晶体管165的偏压信号，通过晶体管184完全转移到地面。
[0124]但是，当晶体管184断开时，来自晶体管156的偏压信号提供给晶体管165，用来驱动其进入导通状态。当图3C的晶体管165导通，它通过场效应管410与晶体管168配合，使输出驱动晶体管169的基极/发射极结点放电。需要明白的是，发生晶体管169的基极/发射极结点放电，是在断开模式连同移除晶体管的基极驱动期间。
[0125]回到图3D，当晶体管187导通时，晶体管189通常是断开。当端子12上的控制信号存在断开状态，晶体管181导通而晶体管180断开。当晶体管180断开，晶体管187被禁止。这时候，从线74流过晶体管187的电流，反而可以驱动晶体管189，190，191。
[0126]需要注意的是线74上的信号来自图3C的晶体管155。从图3C中可以看到，流入晶体管155的电流正比于提供给晶体管166的偏压信号，晶体管166向晶体管169提供驱动信号。应该注意的是线66连接到晶体管166的基极。因此，当晶体管189导通来驱动线66时，提供的信号将会正比于提供给图3C中晶体管166的偏置电流。当晶体管189导通，所有通常应该流入晶体管166基极的偏置电流，反而转移到地面，因而断开晶体管166。用以上方式，当晶体管组180和181检测到端子12上的控制信号存在断开状态，晶体管169的基极驱动被禁止而且晶体管169的基极/发射极结点放电。
[0127]当端子12上的控制信号存在断开状态，晶体管180被断开，从而使晶体管187放电，晶体管188也从线74接收基极驱动。这造成晶体管188导通，从而保持或锁定晶体管181在导通状态。
[0128]关于图3D的晶体管190，从图中可以看出，晶体管190可以通过线58分流到地以及加速信号，加速信号由图3B的加速电路26提供，用来驱动图3C的偏压电路50。因此，当启动断开模式，晶体管190被导通，用来防止任何加速信号提供给开关/调节电路24，开关/调节电路24可以防止开关断开。
[0129]关于图3D的晶体管191，以及图3B的晶体管147，从图中可以看出，晶体管191通过线62分流穿过晶体管147。因此，当晶体管191导通，由晶体管147和124形成的电流镜就被禁止。如前所述，晶体管147，124形成参考维持电路42的一部分，参考维持电路使参考电压电路36保持在运转状态。因此，当在端子12上的控制信号中检测到断开状态，晶体管191被驱动，使参考电路22的参考维持电路42禁止工作。
[0130]关于图3B中的晶体管150和线64，图3D中的晶体管180和线64，从图中可以看出，当晶体管180导通，提供给线64的信号造成晶体管150导通。从图3B可以看出，晶体管150分流穿过晶体管138。晶体管138与晶体管139和127组成电流镜的一部分。如上简要的讨论，这些晶体管连同晶体管136，142和144 一起组成断开延迟电路30的一部分。
[0131]当图3D的晶体管180断开，表明在端子12上的控制信号中检测断开状态，晶体管150被禁止。这使得由晶体管138，139和127形成的电流镜开始运转。晶体管127向晶体管128提供基极驱动，晶体管128反过来加速断开晶体管129，晶体管129向参考电压电路36提供激励。更具体地，晶体管127将晶体管129的基极连到地，从而将晶体管128的基极以及晶体管123的集电极连到地。回想一下，当断开模式启动，晶体管147和124断开，移除晶体管123的基极驱动。晶体管123因此在此时断开。当晶体管129的基极，也就是晶体管128的基极，达到一点使得晶体管128的基极/发射极，低于其发射极也就是晶体管133的基极，晶体管128导通，快速地移除来自参考电压电路36的激励。回想流入晶体管138的电流量，从而反映到晶体管127的电流量，通过电阻515上的电压降被设置。这个电流相对较小，所以晶体管129基极的放电不是瞬时的。因此，有一段时间，在这段时间内，基极驱动从晶体管129移除，晶体管129断开。
[0132]这段时间内，图3C的晶体管139，进入运转，开始移除晶体管136的基极驱动。作为背景，晶体管136驱动晶体管142，晶体管142在线31上提供禁止信号，用来禁止导通检测电路20工作。应该在断开模式启动后，保持导通检测电路20在禁止状态一段很短的时间。这防止瞬态及其他影响将开关重新接通。晶体管136也提供基极驱动给断开检测电路28的晶体管188，189，190和191，这些晶体管提供断开信号给本开关的剩余部分。因此，在断开模式，随着提供给导通检测电路20的断开信号驱动和禁止驱动，本开关的各个部分以一个有序序列依次断开，导通检测电路是最后被断开的。
[0133]断开延迟电路30的运转，与NPN型偏压电路38和PNP型偏压电路40的运转相关。从图3B和PNP型偏压电路40可以看出，晶体管144的一个集电极通过二极管接法晶体管305连接，向参考电压电路36的晶体管133提供驱动信号。只要NPN型偏压电路38和PNP型偏压电路40运转，参考电压电路36将会保持导通。
[0134]当线64上的信号使晶体管150无效，从二极管接法晶体管306和晶体管127的放电路径导通。反过来，通过二极管接法晶体管305提供给晶体管133基极的电流通过晶体管128分流入地。这造成在线37上提供给NPN型偏压电路38的参考电压减小，从而造成由NPN型偏压电路38提供给PNP型偏压电路的偏压信号也减小。反过来，这造成晶体管146断开，从而使晶体管144也断开。随着晶体管144断开，参考电压电路36中的晶体管133的驱动信号减小到零，同样的还有晶体管136的驱动信号。这使断开延迟启动。
[0135]在本发明的优选方案，总的延迟时间，从断开模式的启动到断开延迟的完成，大约十微秒。
[0136]即使在晶体管144断开后，晶体管136保持在导通状态一段时间。这是因为晶体管139向晶体管136的基极放电所花费的时间。需要注意的是流入晶体管139的电流是流过晶体管138的电流减小过后的电流。这是因为电阻519在晶体管139的发射极上。这减小了晶体管136基极上的电流和寄生电容，决定了延迟时间。因此，给导通检测电路的禁止信号，提供给断开检测电路28中的断开晶体管的驱动信号，在参考电压电路36，NPN型偏压电路38和PNP型偏压电路40断开后，将会保持一小段时间。
[0137]回到图3D，断开检测电路28在线72上接收来自加速电路26的加速信号。线72上的加速信号通过二极管接法晶体管313和电阻527驱动晶体管183进入导通状态。反过来，电流从晶体管180的基极通过二极管接法晶体管312被引出，进入到晶体管183的集电极。这造成晶体管180导通，断开检测电路28进入运转状态。
[0138]需要注意的是，晶体管177把电流共同应用到晶体管180和181的集电极晶体管177组成一系列电流镜的一部分，电流镜通过图3B中的PNP型偏压电路40驱动，并且通过线45连在一起。当图3C的开关/调节电路24第一次导通时，提供一个加速脉冲在线45上。关于图3C和晶体管153和247，可以知道，来自加速电路26的加速信号最初应用到线58上，用来驱动晶体管159进入导通状态。在线45和晶体管159的集电极之间，为了最初的加速脉冲创造一条信号路径，通过晶体管153的集电极发射极以及场效应管408。这条信号路径转移加速信号的一部分离开驱动偏压电路50，以便使电流镜的输出电流保持大的峰值，电流镜通过晶体管157和158形成，用来保持无线电频率的干扰远离本开关的输出端。在参考电路22，电流尖波被用作给PNP偏压电路40的加速信号，以便快速地使该电路进入运转状态。
[0139]相反的，在开关的断开模式，线45上的信号路径，被用来断开各种与之连接的电流源。更具体地，当晶体管128导通，用来断开参考电压电路36，也向晶体管178提供基极驱动。反过来，晶体管178使晶体管154导通。晶体管154的一个集电极连接到线45。当晶体管154导通，它有效地移除基极驱动，基极驱动由连接到线45上的所有电流源提供。因此,PNP偏压电路40中的晶体管144，146和145被断开，同样的还有断开检测电路28中的晶体管175和177。[0140]图3E错误检测电路32:
如前所述，来自错误检测电路32的信号提供给断开检测电路28，造成本发明的双极开关停止工作。这些信号在线64上提供给断开检测电路28。从图3D，图3E和图3F中可以看出，错误标志电路76和热保护电路78都运转来禁止图3D中的晶体管184和187工作。当某种错误状态被检测到时，图3E中的晶体管227，图3F中的晶体管207，都通过线64连接，分流晶体管184和187的基极驱动到地。当检测到一个过电压状态时，晶体管227工作。当热关断发生时，晶体管207工作。如前所述，在这些状态下，输出驱动电路46被禁止，错误标志被设置，参考电路22保持导通状态。
[0141]当检测到电源中有过电压状态，图3E中的错误标志电路的晶体管227被导通。这个状态通过二极管接法晶体管320，齐纳结构609，610，611和612，场效应管416和电阻544，545和546被检测到，这些全部串联在电源和地之间。当电压超出齐纳结构609到612的击穿电压，电流流过晶体管222时，晶体管222的集电极连接来驱动晶体管227。当出现这种情况，晶体管242也被导通，通过线80吸收晶体管179集电极的电流，使线80接近地电位。
[0142]从图3F可以看出，线80连接到晶体管230的基极。反过来，当晶体管230导通时，它保持由晶体管231和212形成的电流镜在断开状态。随着线80变为地电位，晶体管230断开而晶体管231和212导通。这使得电流流过线83进入晶体管212。从图3B左下角可以看出，线83连接到场效应管404和二极管接法晶体管123。因此线83作为提供给晶体管123的电流源，使晶体管123保持在导通状态，即使晶体管124被线62上来自断开检测电路28的断开信号断开。这使参考电路22保持导通以驱动错误标志，但是使输出驱动电路46被断开。
[0143]只要检测到热关断状态，线80通过图3F中的晶体管229也变成地电位。
[0144]当检测到热保护状态时，图3F的热保护电路里的晶体管207被导通。更具体地，晶体管202和203形成一个差动比较器组。晶体管203在它的基极接收一个电压，这个电压是线37上的参考电压的一小部分，参考电压来自参考电压电路36。来自晶体管199的一个信号应用到晶体管202的基极。晶体管199放置在与输出驱动晶体管169靠得很近的位置。因此晶体管199大体上与输出驱动晶体管169有相同的温度。在本【技术领域】众所周知，晶体管基极/发射极电压随着温度改变而改变。晶体管199的基极连接以接收线37上的参考电压，其发射极通过电阻519连接到地。
[0145]随着晶体管199的温度变化，提供给晶体管202基极的电压也变化。晶体管199的温度升高，则晶体管199的基极/发射极电压增大，提供给晶体管202基极的电压也增大。这使得晶体管203导通而晶体管202断开。
[0146]作为背景，当输出驱动晶体管169的操作温度在可接受的水平，晶体管202通常将会导通而晶体管203通常将会断开。随着晶体管202导通，晶体管206通常也导通，从而保持晶体管229，207和234处于断开状态。当晶体管202断开而晶体管203导通，晶体管206被禁止，从而使晶体管229，207和234被电流源晶体管204驱动工作。
[0147]回到图3E，只要检测到错误，错误检测电路32也提供一个错误标志。这错误标志通过晶体管225提供。一个低电平表明错误已经发生。晶体管225被晶体管223提供的信号驱动。晶体管223是电流镜结构的一部分，该电流镜结构由图3E中的晶体管239和214，图3F中的晶体管204，151组成。
[0148]当开关导通，由晶体管223提供给晶体管225的驱动信号转向晶体管224。晶体管224通过基极驱动保持在导通状态，该基极驱动由晶体管214提供。交替地，当在端子12上的控制信号中检测到断开状态，图3E中的晶体管226和图3B中的晶体管232导通，从晶体管225分流。在这种情况下，晶体管226被线82上的电流驱动，该电流来自图3D中的晶体管181。晶体管232通过线94连接都晶体管225的基极，并且在断开延迟电路30的断开模式，晶体管232被导通。
[0149]因此，如果错误标志出现在线98上，晶体管224和226都应该处于断开状态。
[0150]晶体管217或220其中之一被导通时，晶体管224将会被禁止。当端子16上没有负载时，晶体管220被导通。当检测到限流条件时，晶体管217被导通。
[0151]图3E中的晶体管228，在过电压状态期间工作，用来禁止晶体管226。更具体地，当晶体管228导通，它使基极驱动离开晶体管226。这使晶体管226断开，并且流出晶体管223的电流可以流进晶体管225的基极。假定晶体管224断开，这就驱动了线98上的错误标志。在热保护状态下，图3F中的晶体管234将会被导通，以禁止晶体管226工作，并且同样地驱动线98上的错误标志。
[0152]如上所讨论的，错误标志电路76也检测，输出端16到供能端14之间是否短路，输出端16到地是否短路，输出端16是否缺少负载。
[0153]用于检测输出端16到电源端子14之间是否短路的电路，可以在图3C和图3E中找到。图3C中的晶体管233连接以便它的发射极与端子16相连，它的基极连接到二极管接法晶体管311的集电极/基极。用这种方法，如果输出端16被短路到电源端子14，那么电流将会流出晶体管233的集电极。晶体管233的一个集电极连接到晶体管129的基极，因此，可以锁定参考电路在导通状态直到移除短路。晶体管233另一个集电极通过线88连接到图3E中的晶体管238的基极。当电流流入晶体管238的基极，晶体管238被导通，用来断开晶体管226。当图3D中的晶体管180导通时，晶体管237连接使基极驱动远离晶体管238。当端子12上的控制信号中没有错误状态或断开状态时，晶体管180将会处于导通状态。如上所述，当晶体管226被断开，线98上的错误标志可以被设定用来指示错误。
[0154]用于检测限流条件的电路可以在图3E中被找到。晶体管209和210它们的集电极和基极连接在一起，共享来自晶体管208的电流。晶体管208接收来自图3C中NPN偏压电路的偏压信号。晶体管209的发射极通过二极管接法晶体管319连接到输出端16。这样，晶体管209的发射极上的电压，比输出端16上的电压少一个二极管的电压。晶体管210的发射极与晶体管211的发射极相连。晶体管211的集电极连接到晶体管213的基极，晶体管211的基极通过线88’连接到图3C中的结点17。结点17上的电压充当给调节电路48的一个参考。开关/调节电路24中的电流调节，是通过调整结点17上的电压实现的，结点17上的电压根据流出驱动晶体管169的电流而调节。
[0155]因此可以说，如果端子16上的电压低于结点17上的电压，那么正在发生限流状态。换句话说，调节电路48不能够调整提供给输出驱动晶体管169的驱动，是为了使端子16上的输出电压保持在结点17上的电压之上。从图3E可以知道，当端子16上的电压大于结点17上的电压时，通常晶体管209会处于导通状态而晶体管210处于断开状态。这种情况下晶体管211将会被断开。但是当端子16上的电压低于结点17上的电压时，晶体管209断开而晶体管210导通。现在，随着电流可以流过晶体管210，晶体管211将会导通，从而驱动多集电极晶体管213进入导通状态。
[0156]晶体管213的一个集电极向晶体管217提供驱动信号。反过来，晶体管217导通时，它禁止晶体管224工作。晶体管224导通时，使电流驱动远离晶体管225，晶体管225是错误标志驱动器。因此，通过断开晶体管224，可以产生错误标志。
[0157]图3C和图3E中可以找到用于检测端子16上是否有负载的电路。如上所述，输出驱动晶体管169中，流出集电极169A的电流正比于从集电极169B提供给输出端16的电流。集电极169A连接到一个电流镜，该电流镜由晶体管172，173以及晶体管216组成。晶体管216通过线90连接到晶体管172的基极。随着提供给端子16的电流趋于零，由集电极169A提供的电流也会趋于零。这个减小的电流被反映在流过图3E中晶体管216的集电极的电流上。晶体管216的集电极电流驱动晶体管215工作，晶体管215反过来向电流镜晶体管218和219提供电流。
[0158]当端子16缺少负载，集电极169B或169A将没有电流流出。反过来，这使晶体管216，晶体管215，晶体管218和晶体管219断开。这使原来流进晶体管219集电极的电流，流进晶体管220的基极。这使晶体管220导通并且禁止晶体管224工作。如上所述，当晶体管224被禁止，并且不在断开模式，那么错误标志将会出现在线98上。
[0159]这里使用的术语和表达式用作说明的条款而不是限制的条款，使用这些术语和表达式无意限制本发明的权利要求或所示方案的范围。
【权利要求】
1.一种维持零电流的开关，其特征是:对控制信号敏感的固态装置，由电源向负载供电，负载包括:检测装置和一个输出端，该检测装置有一个接收控制信号的输入，在控制信号里检测导通状态，该输出端产生一个激励信号，所述检测装置包括执行上述检测功能的电路，该电路最初由控制信号单独驱动；连接在电源及负载之间的供能装置，有一个输入，该输入对激励信号敏感，该激励信号向负载提供驱动，所述供能装置包括，为了响应激励信号，从断开状态向导通状态转换的装置，在断开状态，所述供能装置不需要静态偏置电流。
2.根据权利要求1所述的一种维持零电流的开关，其特征是:其中的供能装置进一步包括:参考装置和控制装置，该参考装置有一个对激励信号敏感的输入，包括能有效提供参考电压信号的电路；控制装置对参考电压信号敏感，连接到电源和负载，可以控制供给负载的激励；激励信号存在一段持续的时间，在这段时间过后，激励信号被移除，进一步，参考装置包括:连接到电源的激励装置，能有效产生参考电压信号；对激励信号敏感的第一装置，在激励信号的持续时间内，该激励信号用来驱动产生参考电压信号；及维持装置，该维持装置有一个对参考电压信号敏感的输入和一个连接到第一激励装置的输出，在激励信号移除后，维持参考电压信号。
3.根据权利要求2所述的一种维持零电流的开关，其特征是:控制装置包括，连接在和负载间的驱动装置，为负载提供激励，进入运转状态；对参考电压信号敏感的第二装置，第二装置用来激励驱动装置；连接到驱动装置并且对驱动装置的运转状态敏感的反馈装置，维持驱动装置在运转状态。
4.根据权利要求3所述的一种维持零电流的开关，其特征是:所述驱动装置包括，一个连接到第二激励装置的装置，产生驱动信号；对驱动信号敏感的输出驱动装置，向负载提供激励；反馈装置包括，连接到输出驱动装置，向驱动信号产生装置提供正反馈信号的装置，进一步地，驱动信号产生装置包括，对正反馈信号敏感，并将其放大的装置，该装置把放大后的正反馈信号，作为输出驱动装置的驱动信号。
5.根据权利要求4所述的一种维持零电流的开关，其特征是:反馈装置进一步包括，连接在输出驱动装置和驱动信号产生装置之间，向输出驱动装置提供一个负反馈信号的装置。
6.根据权利要求4所述的一种维持零电流的开关，其特征是:参考装置和驱动装置都有固有启动时间，进一步地，第一第二激励装置分别向参考装置和驱动装置注入一个瞬时加速信号，以至于，在一段远少于固有启动时间的时间内，参考装置和驱动装置都能进入运转。
7.根据权利要求4所述的一种维持零电流的开关，其特征是:所述控制信号包括一个断开的状态，进一步包括，对断开状态敏感，用于断开参考装置和调节装置的装置。
8.根据权利要求7所述的一种维持零电流的开关，其特征是:断开装置包括，接收控制信号，对断开状态敏感的装置，用于产生断开信号；连接到维持装置和反馈装置，对断开信号敏感的装置，断开信号用于禁止维持装置和反馈装置工作；固态装置进一步包括，连接到参考信号产生装置的装置，在维持装置被禁止后的预定时间内，维持参考装置在运转状态；连接到驱动装置并对断开信号敏感的装置，断开信号用来禁止驱动装置工作；在固态装置工作，出现故障状态时，提供一个错误标志的装置；进一步包括，当存在过电压故障状态时，对过电压故障状态敏感的装置，该装置在禁止驱动装置工作的固态装置里；当存在过热故障状态时，对过热故障状态敏感的装置，它在禁止驱动装置工作的固态装置里面。
9.根据权利要求1所述的一种维持零电流的开关，其特征是:对控制信号敏感的单片双极开关，由电源向负载提供激励，该开关包括:检测装置，该装置有一个接收控制信号的输入和一个用于产生加速信号的输出，输入用于在控制信号中检测导通状态的存在，所述检测装置包括执行上述检测功能的电路，该电路最初由控制信号单独驱动；连接在电源及负载之间的供能装置，有一个输入，该输入对加速信号敏感，向负载提供驱动，所述供能装置包括，为了响应加速信号，从断开状态向导通状态转换的装置，在断开状态，所述供能装置不需要维持电流，所述供能装置包括:用于产生驱动信号的驱动信号装置，具有一个受控幅度输出；对所述驱动信号敏感的输出装置，用于向负载提供激励；连接在输出装置和驱动信号装置之间的反馈装置，用于向驱动信号装置提供正 反馈，正反馈信号使驱动信号的幅度增加；连接到供能装置，并对控制信号中的断开状态敏感的禁止装置，用于禁止供能装置工作，所述禁止装置包括:用于断开输出装置的放电装置；当输出装置被断开时，向放电装置供能的断开延迟装置；为了响应控制信号，固态装置中由电源向负载供能的方法包括步骤:在控制信号中检测导通状态的存在并产生一个激励信号，包括，仅从控制信号中检测导通状态，最初获得激励的步骤；响应激励信号，向负载供能，当提供激励信号时，使用供能装置，该装置可以从断开状态向导通状态转换，其中所述供能装置在断开状态不需要静态偏置电流；上述步骤所述的供能步骤包括下列步骤:响应来自参考装置的激励信号，提供参考信号；响应参考信号，控制电源对负载的应用；上述方法中的激励信号有预定的持续时间，提供参考信号的步骤进一步包括下列步骤:设定参考装置从断开状态到运转状态是可激励的；在激励信号的持续时间内，驱动参考装置，响应激励信号；通过对参考信号敏感的维持装置，维持参考装置在运转状态；上述方法所述的控制步骤包括下列步骤:通过连接在电源和负载之间的驱动装置，向负载供能，驱动装置产生受控的输出电平，且从断开状态到运转状态是可激励的；通过对参考信号敏感的第二装置，驱动装置工作；通过连接到驱动装置且对驱动装置的运转状态敏感的反馈装置，提高驱动装置的输出电平；上述方法所述的参考信号产生步骤包括下列步骤:通过参考电压产生装置，生成一个参考电压；提供偏置信号响应参考电压；其中的驱动步骤包括，在激励信号的持续时间内，向参考电压产生装置供能；进一步地，产生维持装置的步骤包括，把维持信号应用到第一激励装置，所以第一激励装置在缺乏激励信号时仍然有效；上述方法所述的驱动装置包括连接到第二激励装置的驱动偏置装置，用于产生一个驱动偏置信号，和对驱动偏置信号敏感的输出驱动装置用来向负载供能，其中的维持步骤包括，把一个正反馈信号应用到驱动偏置装置，所以驱动偏置装置仍然有效，与第二激励装置无关并且提高了驱动偏置信号的幅度；上述方法所述的供能装置具有一个固有的启动时间，进一步地，其中的供能步骤包括把瞬时加速信号应用到供能装置，所以在一段远少于固有启动时间的时间内，供能装置能进入运转。
【文档编号】H03K17/04GK103701440SQ201310540093
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年11月5日 优先权日:2013年11月5日
【发明者】不公告发明人 申请人:苏州贝克微电子有限公司