[發明專利]具有集成分立電感器的功率轉換器件

有效

• 申請號: 201710002026.3
• 申請日: 2017-01-03
• 公開（公告）號: CN106941319B
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 法席德·伊拉瓦尼;沈健;簡·尼爾森;威廉·羅伯特·佩爾蒂埃
• 申請（專利權）人: 動力技術公司;硅富達有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 謝攀;劉繼富

一種開關式調節器可以包括電感器外殼、板和一個或更多個電組件。所述電感器外殼可以容納電感器和一條或更多條線。所述板可以包括一個或更多個板跡線以及一個或更多個焊盤。所述電組件可以包括一個或更多個芯片、電容器、電壓源和/或其他電組件。所述電感器外殼可以附接到所述板以在所述電感器外殼和所述板之間創建空間。所述空間可以創建在所述電感器外殼下方和所述板上方。一個或更多個電組件可以附接到所述板。一個或更多個電組件可以設置在所述空間內。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2016年1月4日提交的、名稱為“POWER CONVERSION DEVICE WITHINTEGRATED DISCRETE INDUCTOR(具有集成分立電感器的功率轉換器件)”的美國臨時申請第62/274,554號的權益。故通過引用的方式將上述申請的全部內容并入本文。

技術領域

概括而言，本公開內容涉及半導體器件的技術領域，具體而言，涉及具有集成分立電感器的功率轉換器件。

背景技術

電壓調節器，例如DC到DC轉換器，用于為電子系統提供穩定的電壓源。對于低功率器件而言，尤其需要高效的DC到DC轉換器。一種類型的DC到DC轉換器是開關式電壓調節器。開關式電壓調節器通過將輸入DC電壓源與負載交替地耦合和去耦合來產生輸出電壓。耦合和去耦合動作可以由開關來執行，同時，能夠使用包括電容器和電感器的低通濾波器來對開關的輸出進行過濾以提供DC輸出電壓。

圖1示出能夠執行DC到DC降壓轉換的“降壓”型開關式調節器的示例性實施方式。參考圖1，電路100包括電壓源103、開關式調節器102和負載113。開關式調節器102通過輸入端子114耦合到電壓源103。開關式調節器102還經由輸出端子112耦合到負載113，負載113能夠是汲取電流的另一電子電路。開關式調節器102包括開關電路116，開關電路116充當用于將輸入端子114與中間端子LX節點109交替地耦合和去耦合的電源開關。開關電路116包括第一晶體管107和第二晶體管108。通常，晶體管107和108兩者能夠實現為金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)。晶體管107具有連接到輸入端子114的漏極、連接到中間端子109的源極和連接到控制線105的柵極。晶體管108具有連接到中間端子LX節點109的漏極、連接到低電壓電位115(例如，接地)的源極和連接到控制線106的柵極。

開關式調節器102包括控制器104，用以經由控制線105和106對開關電路116的操作進行控制。開關式調節器102還具有輸出濾波器117，輸出濾波器117包括連接在中間端子109和輸出端子112之間的電感器110以及與負載113并聯連接的電容器111。控制器104使開關電路116在第一導通周期與第二導通周期之間交替，在第一導通周期內，第一晶體管107被啟用而第二晶體管108被禁用以使中間端子109達到基本上等于輸入電壓的電壓，在第二導通周期內，第一晶體管107被禁用而第二晶體管108被啟用以使中間端子109達到基本上等于低電壓電位115的電壓。這在能夠作為中間端子的LX節點109處導致矩形波形，所述矩形波形基本上在輸入電壓和等于電壓電位115的電壓之間切換。109經由輸出濾波器117耦合到輸出端子112。輸出濾波器117將中間端子109處的矩形波形轉換成輸出端子112處的基本上DC電壓。端子112處的輸出DC電壓的幅值取決于中間端子109處的矩形波形的占空比。

隨著BCD(雙極-CMOS-DMOS)技術的廣泛使用，將控制器104、開關電路116以及高精度反饋電路(圖1中未示出)集成在單個控制器芯片上是很常見的。該控制器芯片能夠具有對應于LX節點109的輸出端口。然后，該控制器芯片能夠在與LX節點109對應的輸出端口處連接到分立電感器(例如，電感器110)以形成開關式調節器102。也能夠將外部電感器連接到其他分立組件(例如，電容器111)以形成開關式調節器102的輸出端子(例如，輸出端子112)。