[实用新型]复合器件及开关电源

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体器件及开关电源技术，尤其涉及一种复合器件及开关电源。

背景技术

参考图1，图1示出了现有技术中的一种开关电源100，可以适用于AC-DC和LED驱动，该开关电源100包括：开关电源控制装置101、电阻R1和功率MOS器件102。

仍然参考图1，开关电源100在高压启动时，高压端HV通过电阻R1给开关电源控制装置101的供电端VCC提供启动电流，完成开关电源100的高压启动；在高压启动后，高压端HV又通过电阻R1给开关电源控制装置101的供电端VCC供电；在工作时，开关电源控制装置101的驱动端DRV驱动高压器件102的栅极G，完成功率器件102的源极S或者高压端HV的功率驱动输出。

参考图2，图2示出了图1中的开关电源100内的功率器件102的版图201的示意图，该功率器件102为高压MOS器件。

结合图1和图2在高压MOS器件102的版图201上，正面有栅极G的压点和源极S的压点，背面有漏极D的压点，这三个压点可以完成高压MOS器件102的功率驱动输出功能。

参考图3，图3示出了图2沿AA’方向的纵向剖面的示意图。

如图3所示，以N型器件为例，该高压MOS器件包括：MOS管的N型外延区306，外延区306由电极301引出，形成MOS管的漏极；MOS管的P阱302；MOS管的N型掺杂区305；MOS管的P型掺杂区309，P阱302、P型掺杂区309以及N型掺杂区305通过电极303短路，形成MOS管的源极；MOS管的栅极304。从器件的整体结构而言，上述P阱302、N型掺杂区305、P型掺杂区309以及栅极304等都形成于元胞部分308，元胞部分308是器件的电流导通区域，元胞部分308为有源区，该功率器件可以由众多元胞部分308重复形成；在元胞部分308的边缘以外具有高压环307，高压环307可以包括多个P型掺杂310，该高压环307可以对应于图2所示的区域207。以上器件的内部结构以及工作原理为公知技术，不再详细描述。

结合图1和图3，电极301连接至开关电源100的高压端HV，栅极304连接到开关电源100的驱动端DRV。当栅极304上施加的电压高于阈值电压时，P阱302的表面反型形成沟道，使得MOS管的源极和漏极导通，以进行功率输出。

图1所示的方案通过电阻R1来完成开关电源100的高压启动和给开关电源控制装置101的供电端VCC供电，由于流过电阻R1的电流一直存在，所以存在启动时间和待机功耗的矛盾，即：如果电阻R1的电阻值小，则在高压启动时，高压端HV通过电阻R1给供电端VCC提供的电流大，那么开关电源100的启动时间短，但在高压启动后，由于流过电阻R1的电流大，则开关电源100的待机功耗高；如果电阻R1的电阻值大，则在高压启动时，高压端HV通过电阻R1给供电端VCC提供的电流小，那么开关电源100的启动时间长，而在高压启动后，由于流过电阻R1的电流小，则开关电源100的待机功耗低。

为了兼顾启动时间和待机功耗，在实际应用中电阻R1一般选在MΩ级，但即使这样，在高压端HV的电压值为220VAC时，电阻R1的功耗也达到十几mW至上百mW。

由上，现有技术中的开关电源100通过电阻R1来完成开关电源100的高压启动和给开关电源控制装置101的供电端VCC供电，无法确保既能减少启动时间，又能降低待机功耗。

针对上述问题，现有技术中提出了一种增加耗尽型器件启动的技术方案，如图4所示。在现有开关电源的基础上，图4所示开关电源400增加了高压启动器件403以加快开关电源400的高压启动过程，该高压启动器件403为耗尽型MOS管；高压启动后关闭该高压启动器件403以降低开关电源400的待机功耗，从而提高开关电源400的效率。

现有技术中，高压启动器件403作为单独的器件来使用，主要起到高压信号处理和控制的作用。由于高压启动器件403是一个单独器件，因此开关电源400需要一个额外的元器件，从而增加了系统的复杂程度和成本。

针对上述问题，中国专利申请CN201210492874.4提出了一种合成的器件结构，把低压部分的开关电源控制部分和高压HVMOS部分以及JFET合成在一起，采用高压BCD的工艺进行实现。但是，该技术方案需要采用高压BCD工艺实现，使得整个芯片的工艺复杂，成本昂贵；而且由于高压BCD工艺中HVMOS器件的功耗限制，使得该技术方案无法适用于大功率的应用场景。

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