[发明专利]带有集成高功率分立场效应晶体管和低压控制器的升压变换器

说明书

本案是分案申请

原案名称：带有集成高功率分立场效应晶体管和低压控制器的升压变换器

原案申请号：200810108899.3

原案申请日：2008年5月29日

技术领域

本发明主要涉及一种升压变换器，更具体地涉及一种高压高功率的升压变换器。

背景技术

升压变换器电路用于将输入电压升高至更高的输出电压。例如在运用于便携式显示器时，升压比可以达到10或10以上。升压变换器可以用来向一系列用于LCD(液晶显示器)背光的白色LED(发光二极管)提供电源。在这样的情况下，升压变换器可用来将5伏的输入电压转换成直至50伏的输出电压。升压变换器通常包括五个基本元件，即功率半导体开关，二极管，电感器，电容器和调制控制器。

在高功率和高输出电压的应用中，如图1的升压变换器100所示，通常使用互补金属氧化物半导体(CMOS)的升压控制器集成电路，提供必要的阻断电压的外部高压N型场效应晶体管(NFET)和外部检测电阻。如图1所示，升压变换器电路100包括其上安装包含控制器104的低压集成电路(IC)的芯片区102。外部检测电阻Rs以及外部高压NFET 106可以连接到控制器104上。控制器104可以是诸如脉宽调制(PWM)控制器的任何类型的调制控制器。电感器L可以在标示为LX的开关点直接连接在控制器104的输入电压V_IN和NFET 106的漏极D之间。外部检测电阻R_s可以连接在NFET 106的源极S和接地端之间。外部高压(HV)肖特基二极管D_Sch和电容器C可以串联连接在漏极D和接地端之间。在肖特基二极管D_Sch和电容器C之间可以获得输出电压V_OUT。肖特基二极管的两端可以存在电压降V_DIODE。该类型的升压变换器电路100配合低压或高压侧的电流检测可以适合于高电压，高功率的应用场合。这样的应用场合可以在高压或低压侧使用外部高压NFET和外部高功率检测电阻。外部检测电阻可以降低控制器IC 104的高压要求。然而，低压CMOS集成电路，外部高功率电阻以及外部高功率FET的总体尺寸往往要超出诸如便携式模板DVD播放器或高集成度便携式个人电脑的对电路板空间相当敏感的应用场合所要求的尺寸范围。另外，外部检测电阻以及外部高功率FET增加了原材料总体(BOM)成本。

在低功率但高输出电压的应用中，例如如图2所示，有时使用与CMOS或双极型控制器和DMOS或双极型升压开关完全集成的升压变换器。与上述升压变换器电路100相类似，升压变换器200可以包括直接连接到输入电压V_IN以及经过外部高压肖特基二极管D_sch连接到输出电压V_OUT的电感器L，电容器C提供输出电压V_OUT的滤波。升压变换器200还可包括低压控制器204，高压NFET以及高压电流检测电阻206，所有这些元件都安装在必须是高额定电压的复电压IC 202上。

在低功率但高输出电压的应用中，完全集成的升压变换器可以达到小形状因数。然而，生产成本可能由于要求由工艺限制确定的最大额定电压(V_OUT+V_DIODE)的高压IC制造工艺的自然原因而变得太高。

发明内容

本发明的目的是将升压器结构中的低压控制器与高压垂直分立FET共同封装在一个单独的封装中，以减小升压变换器的尺寸。

为了达到上述目的，本发明公开了一种升压变换器，其包括：低压控制器集成电路；高压垂直分立场效应晶体管，该高压垂直分立场效应晶体管具有连接到所述低压控制器集成电路的栅极。其中，所述低压控制器集成电路和高压垂直分立场效应晶体管一起被封装在一个单一封装中。

所述低压控制器集成电路可以还包括脉宽调制控制器。

所述低压控制器集成电路可以还包括内部检测元件。内部检测元件可以是电阻或晶体管，也可以是场效应晶体管。

所述低压控制器集成电路附贴到第一芯片区上，同时将高压垂直分立场效应晶体管用导电环氧树脂层附贴到第二芯片区上。这样的低压控制器集成电路也可以包括内部电流检测元件。内部电流检测元件可以是电阻或晶体管，也可以是场效应晶体管。

该升压变换器还可以包括安装到第二芯片区上的外部高压肖特基二极管，外部高压肖特基二极管是具有连接到所述高压垂直分立场效应晶体管的漏极的底部阳极的底部阳极肖特基二极管。