Was ist dieses ungewöhnliche NPN-PNP-Transistorpaar?

Bei diesen Transistoren handelt es sich um hochgradig optimierte Bauelemente für den Einsatz in Verbraucherprodukten mit extrem niedrigen Kosten und hohen Stückzahlen – Offline-Vorschaltgeräten für Leuchtstofflampen.

Das Antisättigungsnetzwerk (für schnelles Schalten) und die Freilaufdiode sind auf einem Chip integriert, wodurch die Anzahl der Komponenten und die erforderliche Siliziumfläche minimiert werden (das Diagramm zeigt zwei parallele „Finger“ des zusammengesetzten Leistungstransistors):

Die laterale PNP-Transistorstruktur verhindert eine Sättigung und führt im Vergleich zu einer typischen Baker-Clamp-Konfiguration mit mehreren Dioden zu einer geringeren Vce(sat) auf dem Gerät. Dies geschieht, indem der Basisstrom vom NPN abgeleitet wird, wenn Vce unter etwa ein Volt fällt. Beachten Sie, dass die laterale PNP-Struktur eine Veb-Durchbruchspannung von mindestens 700 V hat, sodass sie nicht wie ein diskreter PNP-Transistor ist (vielleicht am nächsten an einem Hochspannungs-PNP-Transistor, der im Inversmodus betrieben wird).

Mehr in dieser Anwendungsnotiz von Motorola (jetzt Onsemi) aus den 1990er Jahren. In vielen Datenblättern vermeiden sie die Darstellung des Details und zeigen nur ein Netzwerk innerhalb des Teils:

Der Transistor verfügt über eine "hohe Schaltgeschwindigkeit", die er dadurch erhält, dass der untere Transistor einschaltet und den Basisstrom stiehlt, wenn sich der Haupttransistor der Sättigung nähert.

Es handelt sich also um eine Art Baker Clamp

Das ist ein seltsamer Teil. Zuerst dachte ich, es sei ein integriertes Sziklai-Paar, eine Art Darlington mit niedrigerer Sättigungsspannung. Aber Ihr Teil ist anders.

Wenn der Kollektor unter den Emitter geht, schaltet der erste Transistor ein und schließt die Basis des zweiten Transistors mit seinem Emitter kurz, wodurch das Ausschalten viel schneller abgeschlossen wird, indem seine Basisladung abgesaugt wird.

In den 60er und 70er Jahren, als PNP-Leistungstransistoren teuer und schlecht waren, war ein Sziklai-Paar eine Möglichkeit, einen NPN-Leistungstransistor sowohl für die Pull-up- als auch für die Pull-down-Seite einer komplementären Ausgangsstufe zu verwenden, die als Quasi-Komplementärstufe bezeichnet wird: wahr Darlington fährt hoch, Sziklai fährt runter.

Ich glaube nicht, dass ich jemals ein Datenblatt für ein integriertes Gerät gesehen habe; Meine gesamte Erfahrung bezieht sich auf diskrete Komponentenäquivalente.

Nach einigen Überlegungen überarbeitet, macht "Sättigungsklemmung" mehr Sinn. Die Funktionsweise des PNP in der Schaltung (Klemmung) ist effektiv das, wofür Baker Clamp vorgesehen ist. Die Zeichnung der Manufaktur scheint also gefällig.

Es scheint mir, dass in dem Moment, in dem die Basis des NPN hoch geht, der Kollektor niedrig wird, was wiederum die PNP-Basis niedrig zieht, wodurch er leitend wird und die NPN-Basis ausschaltet. Grundsätzlich schaltet sich der Transistor in dem Moment, in dem er eingeschaltet wird, sofort ab.

Der Kollektor geht auf Low, aber nur so viel wie Vbe - Vce am PNP-Basis-Emitter. Somit schaltet sich der PNP nicht ein.

Der Zweck von PNP besteht darin, das NPN-Leiten zu verhindern, wenn das Gerät in Sperrrichtung vorgespannt ist (umgekehrter aktiver Modus); Ve > Vc & Vb > Vc. Dies ist der Fall, wenn zwei der Geräte Rücken an Rücken (antiparallel/antiparallel) für AC-Anwendungen verbunden sind.
PNP teilt den NPN-Basisstrom, wenn der NPN gesättigt ist (daher sinkt Vce).

Bäckerklemme :

Die Baker-Klemme begrenzt die Spannungsdifferenz zwischen Emitter und Kollektor, indem sie den Basisstrom durch den Kollektor leitet. Dies führt eine nichtlineare negative Rückkopplung in eine Stufe mit gemeinsamem Emitter (BJT-Schalter) ein, um eine Sättigung zu vermeiden, indem die Verstärkung nahe dem Sättigungspunkt verringert wird. Während sich der Transistor im aktiven Modus befindet und weit genug vom Sättigungspunkt entfernt ist, ist die Gegenkopplung ausgeschaltet und die Verstärkung maximal; Wenn sich der Transistor dem Sättigungspunkt nähert, schaltet sich die negative Rückkopplung allmählich ein und die Verstärkung fällt schnell ab. Um die Verstärkung zu verringern, wirkt der Transistor in Bezug auf seinen eigenen Basis-Emitter-Übergang als Shunt-Regler: Er leitet einen Teil des Basisstroms nach Masse ab, indem er ein spannungsstabiles Element parallel zum Basis-Emitter-Übergang schaltet.

Mehrfach bearbeitet,

Beispiel für zwei Geräte hintereinander, konzeptionell, ignorieren Sie den Komponentenwert :
[Q1, Q2, D1] = Gerät Nr. 1, [Q3, Q4, D3] = Gerät Nr. 2, 10 V = Treibersignal, V1 = Leitung, R3 = Last
Gerät Nr. 1: Q1 ist eingeschaltet, Q2 schaltet sich nicht ein, da Vbe = 0,5 V
Gerät Nr. 2: Q3 schaltet sich nicht ein, da Q4 einschaltet und Q3 klemmt Vbc = niedriger als der rückwärtsaktive Schwellenwert.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}