[发明专利]输出控制装置、电源装置、电路装置和变换装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种具备开关晶体管和控制IC的输出控制装置，其中， 上述开关晶体管借助于通/断时间比率控制来控制输出电压或输出电 流，上述控制IC根据上述开关晶体控制的输出电压或输出电流来控制 开关晶体管的通/断时间比率。

背景技术

在将商用AC电源变换为电子电气设备用的DC电源的开关电源系 统中，具备与初级电路连接的开关元件以及对该开关元件进行控制的控 制IC的开关电源系统已众所周知。在非专利文献1第1577页的图1中 揭示了一种通过纵向型功率MOSFET和控制电路的组合而构成上述开 关电源系统的示例。

在专利文献1中，揭示了一种在控制电路中内置横向型功率 MOSFET的开关晶体管以实现单芯片化的结构。

另外，作为现有的开关电源系统，非专利文献2揭示了一种分别封 装控制IC和开关晶体管的结构。

专利文献2的图5中揭示了在同一封装内形成有两个芯片、即，控 制IC芯片和开关晶体管的结构。但是，一般而言，由于开关晶体管是 纵向型晶体管，所以，键合区域成为漏极(集电极)，在电路结构上， 控制IC的芯片背面的电位(一般为GND)和纵向型晶体管的漏极(集 电极)之间将发生较大的电位差。所以，控制IC的芯片背面和开关晶 体管的键合区域之间必须保持绝缘状态。基于此，在控制IC的芯片背 面敷设绝缘片后进行键合。

另外，已知有这样一种结构，即：为了使控制IC的芯片背面和开 关晶体管的键合区域之间保持绝缘，而将引线框的小岛分为两部分，其 中一部分小岛与控制IC芯片键合，另外一部分小岛与开关晶体管键合 (专利文献2，图1、图2)。

专利文献3的图1和图2揭示了一种分立式结构的纵向型功率 MOSFET。

(专利文献1)：美国第5023678号专利，图5；

(专利文献2)：日本国实用新型申请公开实开昭63-197358号公 报，图1、图2、图5；

(专利文献3)：美国第4376286号专利，图1、图2；

(非专利文献1)：1991年7月，IEEE Transactions on Electron Devices，Vol.38，No.7，第1577页，图1；

(非专利文献2)：CQ出版社1991年7月1日发行，《晶体管技术 特集》No.28，“最新电源电路设计技术汇总”，第106页，图8。

根据非专利文献1所述的结构，开关晶体管采用了纵向型功率 MOSFET。纵向型功率MOSFET从结构上来说，在相邻的本体-本体间 存在寄生的结型场效应晶体管(以下，称之为“JFET”)。这种寄生JFET 将导致纵向型功率MOSFET的导通电阻增大。所以，为了减小JFET的 寄生电阻，需要将相邻的纵向型功率MOSFET之间的距离设定在20μm 以上。结果导致栅极电极变长。因此，开关晶体管的栅极电容增大。

由于开关晶体管的栅极电容增大，因此，要驱动开关晶体管，控制 电路就需要输出较大的输出电流。这将导致控制电路的输出晶体管的尺 寸变大，其结果，就会产生这样的问题，即：芯片尺寸变大，成本增加。 另外，由于开关晶体管的栅极电容增大，从而导致难以进行高速开关。

根据专利文献1所述的结构，采用低耐压处理工艺、即，精细处理 工艺能够缩小控制IC的芯片尺寸并降低成本。另一方面，开关晶体管 需要采用设计自由度较大的高耐压处理工艺。为了在同一个芯片上形成 上述两种器件，就需要一种可使芯片具有上述两种器件的性能的处理工 艺，但采用这种工艺的成本非常昂贵。就所需掩膜的片数来说，例如， 在上述两种器件分别独立制作时，控制IC需要13片掩膜，开关晶体管 需要9片掩膜。如果要在同一个芯片上形成上述两种器件，就需要17 片掩膜，但在这种情况下，不仅芯片总面积要大于上述两种器件分别独 立形成控制IC芯片和开关晶体管芯片时的芯片面积，而且，由于需要 用上述数量的掩膜来形成上述芯片总面积，所以，显而易见，这将导致 成本升高。

非专利文献2所述结构的问题在于，由于控制IC和开关晶体管分 别成型为模制元件(mold assembly)，所以，成本变高，而且不能实现 装置小型化。