[实用新型]电源变换器及功率集成电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体器件，具体涉及（交流/直流）AC/DC电源变换器领域内集成功率开关和漏电流器件的半导体器件。

背景技术

电源变换器被广泛用于便携式设备，大部分场合都对体积要求很高，体积和成本是电源变换器，如直流/直流（DC/DC）电源变换器或AC/DC电源变换器的两个重要的考虑因素。常规的电源变换器通常包含一块控制电路芯片和一些外部元件如开关管、电感、电容等组成。而外部元件越少越好，以减少系统体积，同时降低系统成本。

图1示出了一个现有的离线式AC/DC电源变换器100拓扑图。该电源变换器包含整流器11，将高压交流电（HVAC）如市电220 V整流成高压直流线电压（HVDC），如380V直流电，和DC-DC变换器，将HVDC变换成低压直流电（LVDC），如3.6V直流电，用于为便携设备提供电源。在该图中，DC-DC变换器采用反激式电压变换器，它通过原边开关Q的开通和关断，经变压器T将HVDC传递到副边，形成低压的周期电压信号，再经过整流管D的整流和电容Co的滤波，在Co两端得到低压直流电LVDC。其中原边开关Q含栅极端，受栅极端信号的控制，具有导通和关断动作，该栅极端信号由控制电路输出。控制电路通常为一控制芯片，须由一低直流电压供电才能正常工作。

在正常的工作中，控制电路通过辅助绕组L3供电。辅助绕组经由原边开关Q的开关动作和变压器T，将HVDC同时传递到L3，形成低压的周期电压信号，该周期电压信号经过整流管D1的整流，输出直流电压至控制芯片的管脚1，为控制芯片提供电源。然而，在电源变换器启动时，由于开关Q未进入正常开关动作，L3不能为控制芯片提供稳定的电源，需要通过线电压HVDC供电。由于线电压很高，因此需要采用一个漏电流器件将高压HVDC转换成低压直流电。

如图所示，现有的漏电流器件采用由大电阻构成的分压器，在这种形式中，需要增加大电阻R等外部元件。这些外部元件体积较大，同时系统成本也较高。因此，一个集成度较高或体积较小的漏电流器件。为此，现有的另一种方法是将漏电流器件集成在控制芯片上。为便于融合低压控制电路和高压线电压，需要采用高成本的高阻衬底，同时，芯片制造工艺步骤增加，也大大提高了制造的成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电源变换器，可以更低成本地实现系统体积更小，并进一步提高可靠性。

本发明的另一个目的提供一种应用于上述电源变换器中的功率集成电路。

本发明的电源变换器包含功率集成电路和控制电路，其中功率集成电路包含一个输入端、一个第一输出端和两个第二输出端；控制电路包含控制信号输出端和电源输入端；功率集成电路的输入端和控制电路的控制信号输出端连接，两个输出端之一和控制电路的电源输入端连接。

在一种实施方式中，输入端为栅极端，第一输出端为漏极端，两个第二输出端分别为第一源极端和第二源极端。其中功率集成电路包含开关器件和漏电流器件，开关器件的栅极连接栅极端，开关器件的源极连接第一源极端，漏电流器件的源极连接第二源极端并和控制电路的电源输入端连接，开关器件的漏极和漏电流器件的漏极短接并和漏极端连接。

在一个实施例中，开关器件为MOSFET，漏电流器件为JFET。其中MOSFET与JFET的漏极短接，JFET的栅极和源极短接。或者JFET的栅极浮置。

在另外一个实施例中，开关器件为增强型MOSFET，漏电流器件为耗尽型MOSFET，增强型MOSFET和耗尽型MOSFET的栅极和漏极分别短接。

在一个实施方式中，开关器件和漏电流器件为垂直型器件。

在一个实施方式中，功率集成电路和含控制电路的控制芯片被封装在一个封装体中。其中功率集成电路的半导体衬底比制作控制电路的半导体衬底具有更高的电阻率。

电源变换器可进一步包含：整流电路，含输入端和输出端；原边绕组，耦合至整流电路的输出端和功率集成电路的漏极端；副边绕组，通过变压器耦合至原边绕组；整流管，耦合至副边绕组；以及滤波电容，耦合至整流管。

本实用新型还公开了一种功率集成电路，包含开关器件和漏电流器件，其中开关器件包含输入极、第一输出极和第二输出极，漏电流器件包含第一输出极和第二输出极，其中开关器件和漏电流器件的第一输出极短接，开关器件和漏电流器件的第二输出极相互独立。第一输出极和第二输出极分别为源极和漏极之一。在一个实施例中，开关器件为MOSFET器件，漏电流器件为JFET器件。在另一个实施例中，开关器件为增强型MOSFET器件，漏电流器件为耗尽型MOSFET器件。