电源芯片的制作方法

文档序号:31442986发布日期:2022-09-07 11:15阅读:284来源:国知局
电源芯片的制作方法

1.本技术涉及集成电路技术领域,尤其涉及电源芯片。


背景技术:

2.在电力电子技术领域中,开关电源系统逐渐被广泛应用。开关电源系统的主板上一般包括半导体开关器件(如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等)、开关变压器和整流器等,为实现对半导体开关器件进行开通、关断、维持导通等功能,开关电源系统的主板上还包括隔离电源芯片、驱动芯片以及其他包含各种半导体开关器件的由驱动芯片驱动的电路等等,其中,隔离电源芯片用来为驱动芯片供电。
3.然而,目前的开关电源系统的主板体积较大,因此,如何减小开关电源系统的主板体积成为亟待解决的技术问题。


技术实现要素:

4.本技术提供一种电源芯片,可以减小开关电源系统的主板体积。
5.第一方面,本技术提供一种电源芯片,所述电源芯片包括第一子芯片、第二子芯片、变压器和隔离器,所述第一子芯片包括隔离电源发射模块和驱动电路控制模块,所述第二子芯片包括隔离电源接收模块和驱动电路缓冲模块;所述第一子芯片中的隔离电源发射模块用于将所述电源芯片输入端输入的第一电流信号转换为第二电流信号,并将所述第二电流信号经过所述变压器耦合后输出的第三电流信号输入至所述隔离电源接收模块,所述第三电流信号用于为所述第二子芯片中的驱动电路缓冲模块供电;所述第一子芯片中的驱动电路控制模块用于基于所述电源芯片输入端输入的第一控制信号输出驱动信号,并经过所述隔离器将所述驱动信号输入至所述第二子芯片中的驱动电路缓冲模块。
6.其中,所述隔离电源发射模块的第一端口与所述变压器的第一端口相连,所述变压器的第二端口与所述隔离电源接收模块的第一端口相连,所述隔离电源接收模块的第二端口与所述驱动电路缓冲模块的第一端口相连,所述隔离电源接收模块的第三端口与所述隔离器的第一端口相连,所述隔离器的第二端口与所述隔离电源发射模块的第二端口相连,所述驱动电路控制模块的第一端口与所述隔离器的第三端口相连,所述隔离器的第四端口与所述驱动电路缓冲模块的第二端口相连。
7.该方面中,电源芯片包括第一子芯片、第二子芯片、变压器和隔离器,第一子芯片包括隔离电源发射模块和驱动电路控制模块,第二子芯片包括隔离电源接收模块和驱动电路缓冲模块,且第三电流信号用于为第二子芯片中的驱动电路缓冲模块供电,这样电源芯片在无需辅助电源的情形下就可以提供功率器件的驱动功能,而且在一个芯片中实现这些功能,降低了系统的元器件数量,减小了开关电源系统的主板占用体积,提高了主板的集成度。
8.结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述第一子芯片、所述第二子芯片、所述变压器以及所述隔离器经合封形成所述电源芯片。
9.该实现方式中,第一子芯片、第二子芯片、变压器以及隔离器经合封形成所述电源芯片,可以减小整体的芯片面积,降低成本。
10.结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述隔离电源发射模块包括功率发射模块和功率发射控制模块:所述功率发射控制模块的输出端连接所述功率发射模块的输入端,所述功率发射控制模块用于向所述功率发射模块输入第二控制信号;所述功率发射模块用于接收所述第一电流信号,并基于所述第二控制信号对相应的功率器件的信号占空比进行调整,输出所述第二电流信号到所述变压器中。
11.其中,所述功率发射模块的第一端口与所述变压器的第一端口相连,所述功率发射控制模块的第一端口与所述隔离器的第二端口相连,所述功率发射控制模块的第二端口与所述功率发射模块的第二端口相连。
12.结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述隔离电源接收模块包括功率接收模块和功率反馈模块,所述功率接收模块的输出端连接所述功率反馈模块的输入端;所述功率接收模块用于接收所述第三电流信号,并将所述第三电流信号进行整流,输出第一电压;所述功率反馈模块用于接收所述第一电压,并将对所述第一电压和预设基准电压进行作差得到的反馈信号经过所述隔离器输入至所述功率发射控制模块;所述功率发射控制模块还用于基于所述反馈信号输出所述第二控制信号。
13.其中,所述功率接收模块的第一端口与所述变压器的第二端口相连,所述功率接收模块的第二端口与所述功率反馈模块的第一端口相连,所述功率反馈模块的第二端口与所述隔离器的第一端口相连。
14.结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述功率反馈模块和所述驱动电路缓冲模块通过所述第一电压供电。
15.该实现方式中,同一块芯片基板上的功率接收模块输出的电压可以为功率反馈模块和驱动电路缓冲模块供电,在同一个芯片上就可以实现为驱动电路供电的功能,进而实现功率器件的驱动功能。
16.结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述功率发射模块包括全桥拓扑,所述全桥拓扑包括第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管和第四功率开关管;当所述第一功率开关管和所述第四功率开关管开启,所述第二功率开关管和所述第三功率开关管断开时,所述第一功率开关管、所述变压器的原边线圈和所述第四功率开关管构成第一回路;当所述第一功率开关管和所述第四功率开关管断开,所述第二功率开关管和所述第三功率开关管开启时,所述第二功率开关管、所述变压器的原边线圈和所述第三功率开关管构成第二回路。
17.该实现方式中,功率发射模块可以是全桥拓扑,进而利用该全桥拓扑来调节电流信号的信号占空比,以输出符合需求的电流信号。
18.结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述功率发射控制模块具体用于:当所述第一电压小于所述预设基准电压时,控制所述第一功率开关管、所述第二功率开关管、所述第三功率开关管和所述第四功率开关管的栅极信号的占空比增大至第一阈值,使得所述第一电压等于所述预设基准电压,所述第一阈值小于或等于50%;当所述第一电压大于所述预设基准电压时,控制所述第一功率开关管、所述第二功率开关管、所述第三功率开关管和所述第四功率开关管的栅极信号的占空比减小至第二阈值,使得所述第一电压等于所述
预设基准电压,所述第二阈值小于或等于50%且大于或等于预设最低阈值。
19.该实现方式中,通过控制调节第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管和第四功率开关管的栅极信号的占空比,进而来调节功率发射模块输出电压的大小。
20.结合第一方面,在一种可能的实现方式中,若所述第二阈值等于所述预设最低阈值且所述第一电压大于所述预设基准电压,则所述功率发射控制模块进入脉冲跳跃模式。
21.该实现方式中,功率发射控制模块进入脉冲跳跃模式后,部分区间的方波被跳过,进而继续控制调节功率发射模块输出电压的大小。
22.结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述功率发射模块还包括半桥拓扑,所述半桥拓扑包括第五功率开关管和第六功率开关管。
23.该实现方式中,功率发射模块还可以是半桥拓扑,进而调节电流信号的信号占空比,输出合适的电流信号。
24.结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述功率发射模块包括电容,所述电容与所述变压器的原边线圈的励磁电感和漏感构成llc谐振变换器。
25.该实现方式中,电容与原边线圈的励磁电感和漏感构成llc谐振变换器,使得功率发射控制模块可以控制功率开关管的栅极方波信号的频率,进而功率发射模块更准确地输出合适的电压。
26.结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述功率接收模块包括全桥整流器,所述全桥整流器用于将交流电转换为直流电。
27.该实现方式中,可以使用全桥整流器对接收到的电流信号进行整流。
28.结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述隔离器包括电容隔离器、隔离变压器或光耦隔离器,所述隔离器用于将接收到的输入信号进行预设的转换并输出。
29.该实现方式中,可以使用电容隔离器、隔离变压器或光耦隔离器应用于功率反馈模块至功率发射模块和驱动电路控制模块至驱动电路缓冲模块的信号传输。
30.结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述驱动电路控制模块包括驱动控制器。
31.该实现方式中,可以使用驱动控制器控制输出驱动信号。
32.结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述驱动电路缓冲模块包括欠压锁定uvlo模块,所述uvlo模块用于对所述驱动电路缓冲模块进行保护。
33.该实现方式中,使用uvlo模块对驱动电路缓冲模块进行保护,即当且仅当功率接收模块的输出电压符合条件时,驱动电路缓冲模块输出级的逻辑电路处于运行状态,以输出驱动信号。
34.第二方面,本技术提供一种电子设备,所述电子设备包括如第一方面或其中任意一种可能的实现方式所述的电源芯片。
35.第三方面,本技术提供一种开关电源系统,所述开关电源系统包括如第一方面或其中任意一种可能的实现方式所述的电源芯片。
附图说明
36.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本技术的实施例,并与说明书一起用于解释本技术的原理。
37.图1为本技术一个实施例提供的传统的驱动辅源供电路径结构示意图;
38.图2为本技术一个实施例提供的电源芯片的结构示意图;
39.图3为本技术另一个实施例提供的电源芯片的结构示意图;
40.图4为本技术又一个实施例提供的电源芯片的结构示意图;
41.图5为本技术一个实施例提供的脉冲跳跃模式的示意图;
42.图6为本技术又一个实施例提供的电源芯片的结构示意图;
43.图7为本技术又一个实施例提供的电源芯片的结构示意图;
44.图8为本技术又一个实施例提供的电源芯片的结构示意图。
45.通过上述附图,已示出本技术明确的实施例,后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本技术构思的范围,而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本技术的概念。
具体实施方式
46.这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
47.在电力电子技术领域中,开关电源系统逐渐被广泛应用。开关电源系统的主板上一般包括半导体开关器件(如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等)、开关变压器和整流器等,为实现对半导体开关器件进行开通、关断、维持导通等功能,开关电源系统的主板上还包括隔离电源芯片、驱动芯片以及其他包含各种半导体开关器件的由驱动芯片驱动的电路等等,其中,隔离电源芯片用来为驱动芯片供电。
48.图1为本技术一个实施例提供的传统的驱动辅源供电路径结构示意图。如图1所示,该驱动辅源供电路径结构中包括隔离电源芯片和驱动芯片,隔离电源芯片中包括隔离电源发射模块101、隔离电源接收模块201、变压器30和隔离器40,隔离电源发射模块101包括功率发射模块1011和功率发射控制模块1012,隔离电源接收模块201包括功率接收模块2011和功率反馈模块2012,驱动芯片中包括低压差线性稳压器(low dropout regulator,ldo)203、驱动电路控制模块102、驱动电路缓冲模块202、电阻204和电阻205。
49.其中,功率发射模块1011用于接收外界电源输入的电压vbus,并通过变压器30将该vbus转换为满足需求的电压;功率接收模块2011用于接收通过变压器30变换后的电压并对其进行整流,输出电压vout,功率接收模块2011的输出端还连接有电容cout,用于稳压;功率反馈模块2012用于将经过功率接收模块2011整流后的电压vout与预设的基准电压作差,得到反馈信号;功率发射控制模块1012用于接收反馈信号,并输出相应的控制信号至功率发射模块1011,使得功率发射模块1011相应地对信号占空比进行调整。驱动芯片中的ldo 203用于接收从隔离电源芯片的功率接收模块2011整流后输出的电压vout,并对其进行稳压后输入至驱动电路控制模块102,驱动电路控制模块102还用于接收外界输入的控制信号,并基于该控制信号控制驱动电路控制模块102输出驱动信号;驱动电路缓冲模块202用于缓冲并输出该驱动信号,通过电阻204和电阻205输出至电源开关中,控制电源开关的开通、关断、维持导通等动作。
50.需要说明的是,隔离电源芯片是一种提供电气隔离功能的电源芯片,它可以将能量通过变压器从芯片原边的功率发射器(transmitter,tx)(即功率发射模块1011)传输至副边的功率接收器(receiver,rx)(即功率接收模块2011)。一般而言,功率tx通过原边线圈传输能量至副边,副边的功率rx接收能量后经过整流将能量以一定的形式为其他电路供电。tx和rx之间的绝对电位差可达几百伏至上千伏,变压器可以提供数千伏电压的电气隔离能力,以保证人员和设备安全。
51.驱动芯片广泛应用于各种使用了半导体开关器件的开关电源系统中,用于驱动半导体开关器件进行开通、关断、维持导通等动作,其一般需要隔离电源芯片为其供电,即电源经隔离电源芯片的tx端将能量经变压器线圈传输至的rx端,经整流后输出至驱动芯片的控制端和驱动输出。
52.然而,目前的开关电源系统的主板体积较大,因此,如何减小开关电源系统的主板体积成为亟待解决的技术问题。
53.有鉴于此,本技术提出一种电源芯片,可以减小开关电源系统的主板体积。
54.基于图1中所示的传统的驱动辅源供电路径的结构示意图,图2为本技术一个实施例提供的电源芯片的结构示意图。具体如图2所示,该电源芯片包括第一子芯片10、第二子芯片20、变压器30和隔离器40,第一子芯片10、第二子芯片20、变压器30和隔离器40部署在同一块芯片基板上。
55.其中,第一子芯片10包括隔离电源发射模块101和驱动电路控制模块102,第二子芯片20包括隔离电源接收模块201和驱动电路缓冲模块202。
56.如图2所示,隔离电源发射模块101的第一端口与变压器30的第一端口相连,变压器30的第二端口与隔离电源接收模块201的第一端口相连,隔离电源接收模块201的第二端口与驱动电路缓冲模块202的第一端口相连,隔离电源接收模块201的第三端口与隔离器40的第一端口相连,隔离器40的第二端口与隔离电源发射模块101的第二端口相连,驱动电路控制模块102的第一端口与隔离器40的第三端口相连,隔离器40的第四端口与驱动电路缓冲模块202的第二端口相连。
57.需要说明的是,电源芯片输入端输入的第一电流信号(即图2中的vbus)可以为隔离电源发射模块101和驱动电路控制模块102供电,如图2中所示输入的vcc。
58.其中,隔离电源发射模块101用于将电源芯片输入端输入的第一电流信号转换为第二电流信号,并将第二电流信号经过变压器30耦合后输出的第三电流信号输入至隔离电源接收模块201,该第三电流信号用于为驱动电路缓冲模块202供电。
59.驱动电路控制模块102用于基于电源芯片输入端输入的第一控制信号输出驱动信号,并经过隔离器40将驱动信号输入至驱动电路缓冲模块202。
60.需要说明的是,第一子芯片也可以称作第一芯片“die”,第二子芯片也可以称作第二芯片“die”。
61.理解性地,“die”指的是芯片未封装前的晶粒,是从硅晶元(wafer)上用激光切割而成的小片(die),每一个“die”就是一个独立的功能芯片,最终将被作为一个单位而被封装起来成为我们常见的芯片。
62.可选地,第一子芯片10、第二子芯片20、变压器30以及隔离器40经合封形成所述电源芯片,这样可以减少芯片的面积以及器件的布板面积,进而减小开关电源系统的主板体
积。
63.进一步地,在上述实施例的基础上,隔离电源发射模块101包括功率发射模块1011和功率发射控制模块1012,隔离电源接收模块201包括功率接收模块2011和功率反馈模块2012,功率发射控制模块1012的输出端连接功率发射模块1011的输入端,功率接收模块2011的输出端连接功率反馈模块2012的输入端,具体如图3所示,电源芯片输入端输入的第一电流信号(即图中的vbus)可以为功率发射模块1011、功率发射控制模块1012和驱动电路控制模块102供电,如图3中所示输入的vcc;功率接收模块2011连接有电容cout,该电容用于稳压;驱动电路缓冲模块202通过电阻204、电阻205将驱动信号输出至电源开关中,以控制电源开关的开通、关断、维持导通等动作。
64.可选地,电源芯片正常工作时,功率接收模块2011输出的第一电压(vout)可以用于为功率反馈模块2012和驱动电路缓冲模块202供电,也就是说,同一块芯片基板上的功率接收模块2011输出的电压可以为驱动电路缓冲模块202和驱动电路缓冲模块202供电,在同一个芯片上就可以实现为驱动电路供电的功能,进而实现功率器件的驱动功能,该方式可以减少元器件数量,降低主板占用体积。
65.理解性地,功率发射模块1011具体用于:接收第一电流信号(电源信号),从功率发射模块1011的第二端口接收第二控制信号,基于第二控制信号对相应的功率器件的信号占空比进行调整,得到第二电流信号,从功率发射模块1011的第一端口输出该第二电流信号。
66.变压器30具体用于:从变压器30的第一端口输入第二电流信号,对第二电流信号进行电压转换,得到第三电流信号,从变压器30的第二端口输出第三电流信号。
67.功率接收模块2011具体用于:从功率接收模块2011的第一端口接收第三电流信号,对第三电流信号进行整流,得到第一电压,从功率接收模块2011的第二端口输出第一电压。
68.功率反馈模块2012具体用于:从功率反馈模块2012的第一端口接收第一电压,对第一电压和预设基准电压进行作差,得到反馈信号,从功率反馈模块2012的第二端口输出反馈信号。
69.功率发射控制模块1012具体用于:从功率发射控制模块1012的第一端口接收反馈信号,基于反馈信号,得到第二控制信号,从功率发射控制模块1012的第二端口输出第二控制信号。
70.驱动电路控制模块102具体用于:接收第一电流信号,从驱动电路控制模块102的第二端口接收第一控制信号,基于第一控制信号控制驱动电路控制模块102输出驱动信号,从驱动电路控制模块102的第一端口输出驱动信号。
71.驱动电路缓冲模块202具体用于:从驱动电路缓冲模块202的第二端口输入驱动信号,将驱动信号暂时存放起来,从驱动电路缓冲模块202的第三端口输出驱动信号。
72.隔离器40具体用于:从隔离器40的第一端口输入反馈信号,从隔离器40的第二端口输出反馈信号,从隔离器40的第三端口输入驱动信号,从隔离器40的第四端口输出驱动信号。
73.也就是说,功率发射模块1011接收来自电源的第一电流信号和来自功率发射控制模块1012的第二控制信号,基于第二控制信号对相应的功率器件的信号占空比进行调整,得到第二电流信号,通过变压器30的转换后得到第三电流信号,并将该第三电流信号发送
至功率接收模块2011,功率接收模块2011对其进行整流后输出第一电压。
74.功率反馈模块2012由第一电压供电,并将第一电压与预设基准电压作差,得到反馈信号,通过隔离器40传输至功率发射控制模块1012,功率发射控制模块1012基于接收到的反馈信号,得到第二控制信号,并发送至功率发射模块1011;功率发射控制模块1012由电源供电。
75.驱动电路控制模块102由电源供电,同时接收外界输入的第一控制信号,基于第一控制信号控制驱动电路控制模块102输出驱动信号,并将该驱动信号发送至驱动电路缓冲模块202,驱动电路缓冲模块202将驱动信号暂时存放起来,需要时输出该驱动信号至电源开关,以控制电源开关的开头、关断和维持导通等动作。
76.可选地,功率反馈模块2012和驱动电路缓冲模块202通过第一电压供电。
77.进一步地,功率发射模块1011包括全桥拓扑,该全桥拓扑包括第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管和第四功率开关管;当第一功率开关管和第四功率开关管开启,第二功率开关管和第三功率开关管断开时,第一功率开关管、变压器的原边线圈和第四功率开关管构成第一回路;当第一功率开关管和第四功率开关管断开,第二功率开关管和第三功率开关管开启时,第二功率开关管、变压器的原边线圈和第三功率开关管构成第二回路。
78.可选地,隔离器包括电容隔离器、隔离变压器或光耦隔离器,该隔离器用于将接收到的输入信号进行预设的转换并输出。
79.示例性地,在上述图3的基础上,功率发射模块1011包括全桥拓扑的电源芯片结构示意图如图4所示,功率发射模块1011的第二端口与功率发射控制模块1012的第二端口相连,功率发射模块1011的第一端口与变压器30的第一端口相连,变压器30的第二端口与功率接收模块2011的第一端口相连,功率接收模块2011的第二端口与功率反馈模块2012的第一端口、功率反馈模块2012的第三端口和驱动电路缓冲模块202的第一端口相连,功率反馈模块2012的第二端口与隔离器40的第一端口相连,隔离器40的第二端口与功率发射控制模块1012的第一端口相连,驱动电路控制模块102的第一端口与隔离器40的第三端口相连,隔离器40的第四端口与驱动电路缓冲模块202的第二端口相连,驱动电路缓冲模块202的第三端口与电阻204和电阻205相连。
80.其中,全桥拓扑包括第一功率开关管m1、第二功率开关管m2、第三功率开关管m3和第四功率开关管m4,变压器30的原边线圈的第一端连接在第一功率开关管m1和第三功率开关管m3之间,原边线圈的第二端连接在第二功率开关管m2和第四功率开关管m4之间。
81.当第一功率开关管m1和第四功率开关管m4开启时,第二功率开关管m2和第三功率开关管m3断开,第一功率开关管m1、变压器30的原边线圈和第四功率开关m4构成第一回路,原边线圈的电压上正下负;第二功率开关管m2和第三功率开关管m3开启时,第一功率开关管m1和第四功率开关管m4断开,第二功率开关管m2、变压器30的原边线圈和第三功率开关m3构成第二回路,原边线圈的电压上负下正。
82.可选地,原边线圈的电流会引起副边线圈产生感应电流,经功率接收模块2011的整流后得到输出电压即第一电压(vout)。
83.可选地,如图4所示,功率反馈模块2012的右侧有两个电压,一个为功率接收模块2011输出的第一电压(vout),另一个为预设基准电压(vref),功率反馈模块2012根据第一
电压与预设基准电压的差值,得到反馈信号,并通过隔离器40传输至功率发射控制模块1012,使得功率发射控制模块1012输出第二控制信号至功率发射模块1011,以调整全桥拓扑中各功率开关管的栅极信号的占空比,最终实现调整第一电压至设定值。
84.可选地,图4中的隔离器40为电容隔离器。
85.理解性地,当第一电压小于预设基准电压时,控制第一功率开关管m1、第二功率开关管m2、第三功率开关管m3和第四功率开关管m4的栅极信号的占空比增大至第一阈值,使得第一电压等于预设基准电压,其中,第一阈值小于或等于50%。
86.也就是说,当第一电压小于预设基准电压时,功率发射控制模块1012将控制增大各功率开关管的栅极信号的占空比,且不大于50%。
87.当第一电压大于预设基准电压时,控制第一功率开关管m1、第二功率开关管m2、第三功率开关管m3和第四功率开关管m4的栅极信号的占空比减小至第二阈值,使得第一电压等于预设基准电压,其中,第二阈值的取值小于或等于50%且大于或等于预设最低阈值。
88.可选地,若第二阈值等于预设最低阈值且第一电压大于预设基准电压,则功率发射控制模块1012进入脉冲跳跃模式。
89.也就是说,当第一电压大于预设基准电压时,功率发射控制模块1012将控制减小各功率开关管的栅极信号的占空比,如果各功率开关管的栅极信号的占空比已经调整至最低即预设最低阈值时,第一电压仍比预设基准电压高,则会触发功率发射控制模块1012的脉冲跳跃模式(pulse skipping mode)。
90.示例性地,脉冲跳跃模式的示意图如图5所示,在占空比为50%的方波信号中举例,周期为0至9t0,在5t0与6t0区间应该发出方波信号,但触发脉冲跳跃模式后,该区间的方波被跳过。
91.可选地,功率发射模块1011还包括半桥拓扑,所述半桥拓扑包括第五功率开关管和第六功率开关管。
92.可选地,功率发射模块1011还包括电容,电容与原边线圈的励磁电感和漏感构成llc谐振变换器(inductor-inductor-capacitor resonant converter)。
93.以功率发射模块1011包括半桥拓扑和电容,隔离器40为电容隔离器为例,图6为本技术又一个实施例提供的电源芯片的结构示意图。如图6所示,功率发射模块1011包括第五功率开关管m5、第六功率开关管m6和串联电容cr,串联电容cr与变压器30的原边线圈的励磁电感lm和漏感lr形成了llc谐振变换器。
94.理解性地,电容与原边线圈的励磁电感和漏感构成llc谐振变换器后,功率发射控制模块1012可以输出控制信号,不仅可以控制各功率开关管的栅极信号的占空比,还可以控制各功率开关管的栅极上方波信号的频率,进而更好地调节输出电压。
95.可选地,图6中所示的半桥拓扑也可以替换为上述实施例中的全桥拓扑,与llc谐振变换器结合达到同样的效果。
96.可选地,功率发射控制模块1012还可以通过一定策略根据占空比或频率的不同分段控制各功率开关管的栅极方波信号的频率和占空比。
97.可选地,功率接收模块2011中包括整流电路,该整流电路可以是全桥整流器,全桥整流器用于将交流电转换为直流电。
98.以上述图3所示的电源芯片结构示意图为基础,以功率接收模块2011中包括全桥
整流器为例,图7为本技术又一个实施例提供的电源芯片的结构示意图,如图7所示,功率接收模块2011中包括四个二极管,构成全桥整流器,以实现对从功率接收模块2011接收到的第三电流信号进行整流,得到第一电压。
99.可选地,功率接收模块2011包括的全桥整流器只是一种示例,也可以是其他形式的整流器,本技术对此不做限制。
100.可选地,以上述图4所示的电源芯片结构示意图为基础,图8为本技术又一个实施例提供的电源芯片的结构示意图,如图8所示,功率发射模块1011包括全桥拓扑,全桥拓扑包括第一功率开关管m1、第二功率开关管m2、第三功率开关管m3和第四功率开关管m4,当第一功率开关管m1和第四功率开关管m4开启,第二功率开关管m2和第三功率开关管m3断开时,第一功率开关管m1、变压器30的原边线圈和第四功率开关管m4构成第一回路;当第一功率开关管m1和第四功率开关管m4断开,第二功率开关管m2和第三功率开关管m3开启时,第二功率开关管m2、变压器30的原边线圈和第三功率开关管m3构成第二回路;功率接收模块2011包括四个二极管,构成全桥整流器,以实现对从功率接收模块2011接收到的第三电流信号进行整流,得到第一电压;隔离器40使用的电容隔离器。
101.可选地,驱动电路控制模块102可以由任意的驱动控制器组成,本技术对驱动控制器的拓扑不做限制。
102.可选地,驱动控制器产生的脉冲宽度调制(pulse width modulation,pwm)信号通过隔离器40传递至驱动电路缓冲模块202,驱动电路缓冲模块202运行所需的能量需要功率接收模块2011整流后的第一电压(vout)提供;为了保证驱动电路缓冲模块202的正常工作,驱动电路缓冲模块202包含欠压锁定(under voltage lock out,uvlo)模块,当且仅当第一电压(vout)的输出符合条件时,驱动电路缓冲模块202输出级的逻辑电路处于运行状态。
103.可选地,本技术还提供一种电子设备,该电子设备包括如上述实施例中所述的电源芯片。
104.可选地,本技术还提供一种开关电源系统,该开关电源系统包括如上述实施例中所述的电源芯片。
105.本技术实施例中提供的电源芯片,包括第一子芯片、第二子芯片、变压器和隔离器,第一子芯片包括隔离电源发射模块和驱动电路控制模块,第二子芯片包括隔离电源接收模块和驱动电路缓冲模块;隔离电源发射模块用于将电源芯片输入端输入的第一电流信号转换为第二电流信号,并将第二电流信号经过变压器耦合后输出的第三电流信号输入至隔离电源接收模块,第三电流信号用于为驱动电路缓冲模块供电;驱动电路控制模块用于基于电源芯片输入端输入的第一控制信号输出驱动信号,并经过隔离器将驱动信号输入至驱动电路缓冲模块,这样电源芯片在无需辅助电源的情形下可以提供功率器件的驱动功能,降低了系统的元器件数量,减小了开关电源系统的主板占用体积,提高了主板的集成度。
106.应理解,本文中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,a和/或b,可以表示:单独存在a,同时存在a和b,单独存在b这三种情况,其中a,b可以是单数或者复数。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系,但也可能表示的是一种“和/或”的关系,具体可参考前后文进行理解。
107.本技术中,“至少一个”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“以下至
少一项(个)”或其类似表达,是指的这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,a,b,或c中的至少一项(个),可以表示:a,b,c,a-b,a-c,b-c或a-b-c,其中a,b,c可以是单个,也可以是多个。
108.应理解,在本技术的各种实施例中,上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
109.本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
110.所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
111.在本技术所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统、装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
112.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
113.另外,在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
114.以上所述,仅为本技术的具体实施方式,但本技术的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此,本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
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