[发明专利]一种提高DC/DC升压变换器转换效率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种DC/DC升压变换器，尤其涉及到一种提高DC/DC升压 变换器转换效率的方法。

背景技术

众所周知，由于具有较高的转换效率和较好的可靠性，DC/DC变换器广泛 应用于消费类电子产品和工业产品中。同步整流DC/DC变换器是电源管理电路 应用的主要拓扑。在相同面积的情况下，P沟道MOSFET的导通电阻是N沟道 MOSFET的2.5倍，为了提高电源管理电路的转换效率，开关和同步整流器件 通常都应用N沟道器件的拓扑越来越受欢迎，特别是在电压高于12V的应用领 域。图1所示是一个同步整流BOOST升压拓扑，下部的LS-LDMOS是开关器 件，上部的HS-LDMOS是同步整流器件、且都是N型横向DMOS器件。由于 任何时刻上、下两个器件不能同时导通，因此，它们的开关驱动信号高电平之 间要留有死区(Dead-Time)。当LS-LDMOS导通时，电感电流线性增加，当 LS-LDMOS截止时，在死区里电感电流流经HS-LDMOS的体二极管Db，到输 出电容Cout上，提供负载电流。死区过后，HS-LDMOS导通，起到同步整流以 及减小Db上功耗的作用。与此同时，电感电流开始下降。缩短死区时间有利于 提高转换效率。利用典型的BCD工艺制造的HS-LDMOS器件的剖面结构如图 2所示，在其版图设计上，用于HS-LDMOS源极隔离用的N型深阱(Deep-NWell) 通常和其漏极D相连接，如图2(a)所示。这样，从P-Body的P+接触区、深 阱接触区N+到P型衬底(P-Sub)形成了一个寄生的PNP双极晶体管。在上述 提及的死区时间里，由于电流从HS-LDMOS的源极S经Db流向其漏极D，即 S极的电位比D极的电位高出一个二极管的正向压降的电压，导致寄生PNP处 于导通状态，从HS-LDMOS的源极向P型衬底注入电流，即此时器件的漏电流 增加，造成能量损失。如果把N型深阱和HS-LDMOS的源极相连接，如图2(b) 所示，在死区寄生PNP不会导通。但当LS-LDMOS处于导通、HS-LDMOS处 于截止状态时，HS-LDMOS的源极和N型深阱被下拉至接近于地电位，如果该 器件周围有高于PN结正向压降的P型区域存在，会导致其它可能到该N型深 阱的寄生电流通路，特别是可能会诱发潜在的闩锁效应(Latch-up)。因此，对 于这种连接，周围的版图设计需要至少三个P+/N+/P+环进行隔离，防止可能的 Latch-up。这样一来，版图面积将会增加。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种不会发生闩锁效应的提高DC/DC 升压变换器转换效率的方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种提高DC/DC升压 变换器转换效率的方法，其步骤为：在DC/DC变换升压拓扑结构中的上端MOS 器件采用N型的MOS或LDMOS器件，并将该N型的MOS或LDMOS器件动 态隔离。

作为一种优选方案，在所述的一种提高DC/DC升压变换器转换效率的方法 中，在DC/DC变换升压拓扑结构中的上端MOS器件采用N型LDMOS器件。

作为一种优选方案，在所述的一种提高DC/DC升压变换器转换效率的方法 中，所述的上端MOS器件动态隔离的具体方法为：在上端MOS器件的体区到 左侧的深阱欧姆连接区N+之间增加一个N型LDMOS器件、作为上端辅助MOS 器件，上端辅助MOS器件的源极与上端MOS的源极相连，上端辅助MOS器 件的栅极与上端MOS的栅极相连；上端辅助MOS器件的漏极与N型深阱的欧 姆连接区N+相连接，从而在这上端MOS器件的体区与上端辅助MOS器件的漏 极之间形成寄生二极管，在上端辅助MOS器件的漏极的右侧N型外延层里紧靠 N型深阱N+连接区处设置一个P+区，使该P+区和右侧的深阱区的N+接触区 组成一个高压二极管，所述上端MOS器件的体区与漏极之间形成一个体区二极 管。

本发明的有益效果是：本发明除了原有的上端MOS器件(由N沟道MOS 器件或者N沟道横向双扩散金属氧化物半导体器件即N型LDMOS)外，又增 加一个面积很小的上端辅助MOS器件(由N沟道MOS器件或者N沟道横向双 扩散金属氧化物半导体器件即N型LDMOS构成)，形成N型深阱非固定连接 结构，从而有效地避免了闩锁效应的发生，并提高了DC/DC升压变换器的转换 效率。

附图说明