CN101976951A - 多相功率开关模式电压调节器 - Google Patents

多相功率开关模式电压调节器 Download PDF

Info

Publication number
CN101976951A
CN101976951A CN2010105112452A CN201010511245A CN101976951A CN 101976951 A CN101976951 A CN 101976951A CN 2010105112452 A CN2010105112452 A CN 2010105112452A CN 201010511245 A CN201010511245 A CN 201010511245A CN 101976951 A CN101976951 A CN 101976951A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mode voltage
voltage regulators
switch mode
power switch
side switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2010105112452A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101976951B (zh
Inventor
邢正人
安东尼奥·巴克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu Monolithic Power Systems Co Ltd
Original Assignee
Chengdu Monolithic Power Systems Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chengdu Monolithic Power Systems Co Ltd filed Critical Chengdu Monolithic Power Systems Co Ltd
Publication of CN101976951A publication Critical patent/CN101976951A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101976951B publication Critical patent/CN101976951B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R9/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, e.g. terminal strips or terminal blocks; Terminals or binding posts mounted upon a base or in a case; Bases therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1588—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load comprising at least one synchronous rectifier element
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/14—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of a plurality of bump connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16245—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
    • H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

本发明公开了一种多相电压调节器，涉及电压调节器，目的是提供能够满足低电压、大电流的多相电压调节器，其每一相包括集成于单个衬底上的一个高位晶体管阵列和一个低位晶体管阵列。本发明还公开了一种将电压调节器安装到倒装晶片和引线框上的系统，其中，源极金属线和漏极金属线形成交叉指形结构。

Description

多相功率开关模式电压调节器
技术领域
本发明涉及电压调节器，更具体的说是涉及使用单片解决方案的多相直流-直流调节器。
背景技术
多相电压调节器多用在大电流低电压场合，其典型值是电流25-150A，电压0.8-1.2V。多相电压调节器的主要优点是输出纹波很小，这样可以减小输入、输出电容的体积，并提高效率。
图1所示为多相开关模式电压调节器电路100的示意图，包含控制器和n相电路(11-1n)，其中每相电路又包括：高位开关管101、低位开关管102、高位开关管101的栅极驱动电路103、低位开关管102的栅极驱动电路104以及电感(L1…Ln)，其中高位开关管101和低位开关管102可以是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。控制器发送栅极驱动信号到各相高位栅极驱动电路103和各相低位栅极驱动电路104。高位栅极驱动电路103根据栅极驱动信号来开通或关断高位开关管101；低位栅极驱动电路104根据栅极驱动信号来开通或关断低位开关管102。
在图1所示的第一相电路11中，高位栅极驱动电路103的输入端接收反相栅极驱动信号
Figure BDA0000028726640000011
来驱动高位开关管101，低位栅极驱动电路104的输入端接收栅极驱动信号PWM来驱动低位开关管102。图1所示的实施例中高位栅极驱动电路103和低位栅极驱动电路104都是反相器。因此，当
Figure BDA0000028726640000012
信号为逻辑低时，高位开关管101的栅极被上拉到节点BST1处的电压，高位栅极驱动电路103开通高位开关管101；并且，当
Figure BDA0000028726640000013
信号为逻辑高时，高位开关管101被关断，其栅极被下拉到节点SW1处的电压。同时，当
Figure BDA0000028726640000014
为逻辑低时，PWM为逻辑高，低位开关管102关断；当PWM为逻辑低时，低位开关管102导通。高位开关管101的漏极接收未经调整的输入电压VIN，高位开关管101的源极在第一开关节点SW1处与低位开关管102的漏极连接，低位开关管102的源极耦接到电气地GND。节点SW1处的电压经过电感105和输出电容COUT滤波后，与其他各相电压一起作为输出电压VOUT。
在现有技术中，栅极驱动电路和开关管作为分立元件分开布线，为了满足承载电流的要求，其尺寸相对较大。因此，互连电阻和栅极耦合阻容值很高，导致其效率低、体积大。
另一方面，将驱动电路尽量靠近开关管集成(DrMOS)，可以减小寄生电感和栅极耦合阻容值，进而提高变换器效率。多芯片模块(Multi-Chip Modules，MCM)是常用的一种DrMOS技术，它将驱动芯片和开关芯片连接在同一个引线框上以减小寄生电感。但是，这种方法还是不够紧凑，电流承载能力有限，并且，当DrMOS多芯片模块MCM技术被运用在多相系统中时，整个系统的尺寸很大。
多相系统的另一个缺点是多个电感、开关管、输入陶瓷电容以及大尺寸的封装增加了成本。因此，在多相变换器中，保持多相优点的同时，还希望具有小尺寸、高效率和低成本。
发明内容
为了满足大电流、低电压的应用场合，本发明提供了一种多相功率开关模式电压调节器。该多相功率开关模式电压调节器包括多个相电路，每相电路包括至少一个开关器件阵列，每个开关器件阵列相互并联连接，开关器件阵列中的每个开关器件又包括开关管和栅极驱动，其中每个开关管具有较小的导通电阻，同时将驱动该开关管的栅极驱动靠近该开关管布置，以减小栅极耦合阻容值。
本发明所述的多相功率开关模式电压调节器，所述每一相电路包括：并联连接的高位开关器件阵列，每个高位开关器件包括高位开关管和高位栅极驱动；以及并联连接的低位开关器件阵列，每个低位开关器件包括低位开关管和低位栅极驱动。每一相电路中高位开关器件和位开关器件均被设置为互补导通和关断。
本发明所述的多相功率开关模式电压调节器，所述栅极驱动包括逻辑电路，该逻辑电路产生逻辑高信号和逻辑低信号分别用于开通和关断所述的开关器件。
本发明所述的多相功率开关模式电压调节器，所述栅极驱动包括第一沟道类型的高位晶体管和与之串联的第二沟道类型的低位晶体管，第一沟道类型的高位晶体管和第二沟道类型的低位晶体管的栅极接收栅极驱动信号，并为同一个开关器件中的开关管提供栅极信号。
本发明所述的多相功率开关模式电压调节器，还包括一组输入/输出电气端子：输入电压端子，电气耦接到高位开关管的漏极；开关端子，对于每相电路均有一个，电气耦接到该相电路中高位开关管的源极和低位开关管的漏极；接地端子，电气耦接到低位开关管的源极；至少一个驱动信号端子，电气耦接到栅极驱动的栅极；至少一个供电端子，电气耦接为栅极驱动提供电压。
本发明所述的多相功率开关模式电压调节器，还包括以下部分或全部的输入/输出电气端子：死区时间控制端子；电流采样端子；至少一个相电路的控制端子，电气耦接用于控制各相电路的状态。
本发明所述的多相功率开关模式电压调节器，所述每个端子包含适合与倒装晶片凸点连接的电气焊盘，电气耦接以使开关器件与外部电路通信。
本发明所述的多相功率开关模式电压调节器，还包括至少一个以下电路：控制逻辑电路；欠压保护电路；电流采样电路；浮动自举充电电路，电气耦接到高位开关器件，用以调节通过MOSFET管和栅极驱动的电压；充电电路，用以调节所有所述低位栅极驱动的电压；带隙电路；第一电平转换电路；或第二电平转换电路。
本发明所述的多相功率开关模式电压调节器，所述每一相电路还包括电气耦接在高位开关管和低位开关管之间的输出滤波电路，该输出滤波电路包括电感和与该电感串联的电容。
本发明所述的多相功率开关模式电压调节器，所述开关管为MOSFET。
本发明所述的多相功率开关模式电压调节器，所述开关管为N型双扩散金属氧化物半导体场效应管。
本发明所述的多相功率开关模式电压调节器，还包括控制器，用以给每相电路的高位栅极驱动提供反相栅极驱动信号和低位栅极驱动提供栅极驱动信号。
本发明提供了一种多相功率开关模式电压调节器，该多相功率开关模式电压调节器包括半导体倒装晶片和引线框结构。半导体倒装晶片包括多相开关模式电压调节器电路，该多相开关模式电压调节器电路每相包括至少一个开关器件阵列，每个开关器件阵列包括MOSFET管和用以驱动该MOSFET管的栅极驱动；引线框结构用以连接所述半导体倒装晶片，包括至少两个部分，每部分都有数个单方向向外延伸的指形结构，这两部分形成一个交叉指形结构。
本发明所述的多相功率开关模式电压调节器，所述每个MOSFET管包括多个并联连接的分立DMOS元件。
本发明所述的多相功率开关模式电压调节器，所述半导体倒装晶片的每一相还包括：至少一根供电金属总线，用以电气耦接供电电压到多个栅极驱动；至少一根输入信号金属总线，用以电气耦接多个栅极驱动。
本发明所述的多相功率开关模式电压调节器，所述每个开关器件还包括栅极驱动金属总线，用以电气耦接多个分立DMOS元件的栅极。
本发明所述的多相功率开关模式电压调节器，所述每个开关器件还包括：漏极金属线，连接到多个分立DMOS器件的漏极；源极金属线，连接到多个分立DMOS器件的源极。所述源极与所述的漏极完全平行，进而形成所述的交叉指形结构。
本发明所述的多相功率开关模式电压调节器，所述的至少一个开关器件阵列还包括高位开关器件阵列和低位开关器件阵列。每个高位开关阵列包括输入接触焊盘，电气耦接到所述漏极金属线上；开关接触焊盘，电气耦接到所述源极金属线上。每个低位开关器件阵列包括开关焊盘，电气耦接到所述漏极金属线上；接地焊盘，电气耦接到所述源极金属线上。
本发明所述的多相功率开关模式电压调节器，所述引线框结构还包括：第一部分，包括向第一边单方向延伸的第一指形结构，此处可与有输入接触焊盘的高位开关器件进行电气连接；每一相至少有一个第二部分，第二部分包括向第二边单方向延伸的第二指形结构，此处可与有开关接触焊盘的高位开关器件电气连接，以及第三指形结构，向第一边单方向延伸，此处可与有开关接触焊盘的低位开关器件电气连接；第三部分，包括向第二边单方向延伸的第四指形结构，此处可与有接地接触焊盘的低位开关器件电气连接。此处，第一指形结构和第二指形结构形成交叉指形结构。
本发明所述的多相功率开关模式电压调节器，所述的多个指形结构与输入接触焊盘、开关接触焊盘、接地焊盘完全平行。因此多个指形结构可与倒装晶片凸点电气耦接，通过输入接触总线来选择每个开关器件产生的电流，以及通过输入接触总线来传送输入电压至开关器件。
本发明所述的多相功率开关模式电压调节器，所述半导体倒装晶片和所述引线框结构用复合成型材料封装成无引线四方扁平式封装。
本发明所述的多相功率开关模式电压调节器，所述半导体倒装晶片装置和所述引线框结构用复合成型材料封装成小外形封装。
本发明所述的多相功率开关模式电压调节器，每相中所述半导体倒装晶片还包括多个平行的淀积的凸点下金属化层，电气耦接到开关器件阵列，同时还包括一个有互连球几何图形的厚金属层。
本发明所述的多相功率开关模式电压调节器，还包括至少两个半导体倒装晶片，每个晶片上制作有多个开关器件，所述至少两个半导体倒装晶片和所述引线框结构都封装在复合成型材料中。
本发明所述的多相功率开关模式电压调节器，所述至少两个半导体倒装晶片都放置在引线框的一边。
本发明所述的多相功率开关模式电压调节器，所述至少两个半导体倒装晶片垂直堆叠并放置在引线框的两边。
本发明的多相功率开关模式电压调节器由于采用了上述结构，在保持现有多相优点的同时，还具有更小尺寸、更高效率和更低成本的优点。
附图说明
附图作为说明书的一部分，对本发明实施例进行说明，并与实施例一起对本发明原理进行解释。
图1所示为示例性多相开关模式电压调节器电路框图，其栅极驱动电路和开关管均为分立元件。
图2所示为本发明的一个多相开关模式电压调节器系统的实施例框图，其中每相电路包括高位开关器件阵列和低位开关器件阵列。
图3所示为本发明的一个开关元器件实施例框图，其中包括栅极驱动和MOSFET管。
图4所示为本发明的一个两相功率开关模式电压调节器集成电路实施例框图。
图5A所示为在一相电路中的浮动自举充电电路实施例框图，该浮动自举充电电路用以调节高位开关器件的电压等级。
图5B所示为在一相电路中的充电电路实施例框图，该充电电路用以调节所有的低位栅极驱动电路的电压等级。
图6所示为本发明的一个开关器件实施例的俯视图。
图7A所示为本发明的一个两相开关模式电压调节器实施例俯视图，其中该调节器包括半导体倒装晶片和引线框结构，该引线框结构包括多个用以连接芯片的指形结构。
图7B所示为图7A中倒装晶片集成电路沿AB轴的截面图。
图8所示为本发明的一个两相开关模式电压调节器实施例俯视图，该调节器包括至少两个半导体倒装晶片和引线框结构。
图9所示为本发明的一个实施例俯视图，图中所示为多相开关模式电压调节器一相电路中的倒装晶片的一部分，其中凸点下金属化层UBM(Under Bump Metallurgy，UBM)和互连球淀积在上面。
具体实施方式
本发明将在下文中结合附图进行全面描述。虽然本发明结合实施例进行阐述，但应理解为这并非意指将本发明限定于这些实施例中，相反，本发明意在涵盖由所附权利要求所界定的本发明精神和范围内所定义的各种可选项、可修改项和等同项。此外，在下面对本发明的详细描述中，为了更好的理解本发明，阐述了大量的细节。然而，本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在其他的一些实施例中，为了便于凸显本发明的主旨，对于大家熟知的方案、流程、元器件以及电路未作详细的描述。
现在请参考图2，图2所示为根据本发明一个实施例的多相功率开关模式电压调节器系统200的示意图，其包括控制器、n相栅极驱动器和开关部件211-21n、n相电感L1-Ln以及输出电容COUT。调节器的每一相又包括高位开关器件阵列21和低位开关器件阵列22，高位开关器件阵列21包括多个并联的、并按行列排布的高位开关器件201，低位开关器件阵列22包括多个按行列并行排列的低位开关器件202。在开关器件阵列21和22中，一个方格表示一个开关器件。在具体实施例中，所有开关器件均被制造成一样的结构，每一个开关器件201或202包括栅极驱动和与之串联的MOSFET管。高位开关器件阵列21功能等同于现有技术中高位栅极驱动103和高位开关管101的功能；低位开关器件阵列22功能等同于现有技术中低位栅极驱动104和低位开关管102的功能。在本发明中，与现有技术中的分立元件相比，开关器件中的栅极驱动和MOSFET管的尺寸非常小，并且栅极驱动被充分的靠近MOSFET集成。因此，栅极驱动和MOSFET管之间的内部连接电阻变小，同时，小尺寸使得耦合阻容值也变小，这样就减小了开关的耗散，增加了效率。
继续参考图2，对于第一相电路211，高位开关器件阵列21接收栅极驱动信号
Figure BDA0000028726640000071
并在节点VIN接收输入电压，在节点BST1接收自举电压VBST1，在节点VDD接收供电电压VDD，同时在节点SW1提供开关信号；低位开关器件阵列22接收栅极驱动信号PWM1，并在节点VDD接收供电电压，在节点GND接收地信号，同时在节点SW1进一步提供开关信号。在一个实施例中，多相功率开关模式调节器系统200的其他各相电路共用相同端子VIN、VDD、GND。端子VDD和端子BST1-BSTn都是供电端，电气耦合用以给高位栅极驱动和低位栅极驱动传送准确的电压。在其他一些实施例中，供电端可以以其他形式给栅极驱动供电。
运行时，对于第一相电路211，高位开关器件201和低位开关器件202互补导通或关断。在开关节点SW1处，高位开关器件201的输出电流和低位开关器件202的输出电流相加，总电流被传送至输出电感L1，并对输出电容COUT进行充放电。在一个实施例中，其他各相电路212-21n的工作原理和第一相电路211相同。在一个实施例中，栅极驱动信号PWM2-PWMn的占空比和栅极驱动信号PWM1的占空比相同，同时可由可编程控制器提前设定好各相的相位差。这样，负载平均输出电压与栅极驱动信号的占空比和输入电压VIN成比例。
图3所示为在一个实施例中，高位开关器件201或低位开关器件202的结构框图。开关器件300包括栅极驱动31和与之串联的MOSFET管Q，其中栅极驱动31的输出控制Q的栅极。在一个实施例中，栅极驱动31是一个反相器，包括一个P型高位管T1和N型低位管T2。T1和T2的栅极相连，在节点303接收栅极驱动信号；T1和T2的漏极相连作为栅极驱动31的输出，并与MOSFET管Q的栅极相连；T2的源极和Q的源极相连。如果开关器件300为高位开关器件201，则T1和T2的栅极在节点303接收一个反相栅极驱动信号，例如对于第一相电路211，为Q的漏极301、源极302以及T1的源极304各自连接到VIN、SW1和BST1端。如果开关器件300为低位开关器件202，则T1和T2的栅极在节点303接收栅极驱动信号，例如对于第一相电路211，为PWM1；Q的漏极301、源极302以及T1的源极304各自连接到SW1、GND和VDD端。在另外的实施例中，栅极驱动31包括一些并联连接的反相器。
再回到图2，在一个实施例中，每一相电路211-21n还包括一个二极管D，其阳极与VDD相连，阴极与对应的各相自举端(BST1-BSTn)相连，在一个实施例中，二极管D为肖特基二极管。
在一个实施例中，控制器和多相电路211-21n的开关器件制作在同一半导体基底上，作为多相功率开关模式电压调节器集成电路20，该多相功率开关模式电压调节器集成电路20有多个与外部电路进行电气通信的输入/输出端子，包括输入端VIN、开关节点SW1-SWn、接地端GND、供电端VDD以及BST1-BSTn。另外，该集成电路20还可有其他的一些输入/输出端子。
图4所示为本发明一个实施例的两相功率开关模式电压调节器集成电路400的示意图，该两相功率开关模式电压调节器集成电路400只是示例性的，下面结合附图描述的内容同样适合不违背本发明精神和保护范围的三相或者更多相电路。该集成电路400包括控制器401和开关单元402。开关单元402又包括第一相开关器件41和第二相开关器件42，第一相开关器件41和第二相开关器件42具有与图2中所示的211相或21n相电路相同的结构。在一个实施例中，不同相电路有不同的结构或者不同数目的开关器件。在一个实施例中，每一相电路还包括一个肖特基二极管D或普通二极管D或开关D用作自举充电电路。在一个实施例中，控制器401还包括控制逻辑电路(Logic)，欠压保护电路(UVLO)以及电流采样电路(CS)。欠压保护电路和采样电路都连接至控制逻辑电路，电流采样电路CS耦接在CS端和AGND端，采样输出电流用于例如电流监控或者自适应死区时间控制。控制逻辑电路电气耦接于输入端子SYNC1、DT、PWM2、PWM1、EN2用以接收外部信号，同时输出反相栅极驱动信号
Figure BDA0000028726640000081
给第一相电路41的高位栅极驱动电路，输出栅极驱动信号PWM1给第一相电路41的低位栅极驱动，输出反相栅极驱动信号
Figure BDA0000028726640000082
给第二相电路42的高位栅极驱动，输出栅极驱动信号PWM2给第二相电路42的低位栅极驱动。
在一个实施例中，控制逻辑电路可编程控制多相电路，开关单元402包括多个输入端子：用以传送自举电压的自举电路端子BST1和BST2，栅极驱动供电端子VDD，与第一相电路41和第二相电路42的高位MOSFET管漏极相连的输入电压端子VIN。开关单元402还包括输出端子SW1和SW2，用以传送开关信号至各相电路的输出电感。除上述端子VIN、VDD、GND、SW1、SW2、BST1、BST2以外，多相功率开关模式电压调节器还可以包括至少一个驱动信号端子PWM1、PWM2接收来自控制逻辑电路的栅极驱动信号，用以控制每相的栅极驱动；至少一个死区时间控制端子DT，设定死区时间；一个电流采样端子CS，连接电流采样电路CS采样输出电流；至少一相控制端子EN2、SYNC1，控制第一相电路41和第二相电路42的状态。在一个实施例中，每个端子包含电气焊盘，用以连接倒装晶片凸点，将集成电路400电气连接至外部电路。
在又一实施例中，第一相电路41或第二相电路42还包含一个电气连接在高位开关器件201上的浮动自举充电电路，用以调节流过每一对MOSFET和栅极驱动的电压。图5A示出了一个实施例的浮动自举充电电路501，其中方框中的VIN、BST、SW分别代表每一相的输入电压端、自举端和开关节点端。在一个实施例中，第一相电路41或第二相电路42还包括一个充电电路，其电耦接用以调节每一相低位栅极驱动电路的电压。图5B示出了一个实施例的充电电路502，其中方框中的VIN和VDD分别代表低位开关器件202的输入电压端和供电端。
现在参考图6，图6所示为在本发明一个实施例中，高位开关器件201的版图俯视图。在本发明的一个实施例中，所有高位开关器件201和所有低位开关器件202都采用相同的制作工艺。因此，图6所示的示例性开关器件201的版图可以代表高位开关器件201和低位开关器件202。在一个实施例中，开关器件MOSFET管是N型双扩散金属氧化物半导体场效应管(NDMOS)，如图6所示。
每一个DMOS开关器件201包含大量分立的、顺序排列的DMOS晶体管(元件)610，其作用等同于图3所示的MOSFET管。具体地，在图6中，分立的DMOS晶体管610以南北朝向互相并联连接。每一个分立的DMOS晶体管610包含源极电极605，栅极电极608和漏极电极607。栅极电极608是多晶硅材料制成(栅晶硅)，也是以南北朝向相互并行排布。在一个实施例中，栅极电极608还包括许多拉长的栅极岛(未示出)，以使每一个分立的DMOS晶体管610更小。源极电极605是由西向东(图6中从左向右)相互并行排布的，且具有一个指形结构。类似地，漏极电极607是由东向西(图6中从右向左)相互并行排布的，同样也具有一个指形结构。从而，源极电极605和漏极电极607在栅极电极608上形成了一个金属交叉指形结构(metallization inter-digital pattern)。源极电极605起始于源极金属线605S，该源极金属线可电气耦接于源极金属电源总线604上。
开关接触焊盘(SW)611被放置在源极金属电源总线604上，将高位开关器件201所有的源极605连接到一起，因此，开关接触焊盘(SW)611表现为一个可与源极电极605相通的开关端子。漏极电极607起始于漏极金属线607D，该漏极金属线可电气耦接到漏极金属电源总线606上。输入接触焊盘(IN)612被放置在漏极金属电源总线606上，用以将高位开关器201所有的漏极607连接到一起，因此，输入接触焊盘(IN)作为可与源极电极607相通的输入电压端子。
继续参考图6，如图3所示的栅极驱动31和每个高位DMOS开关器件201被集成到同一个半导体晶片中。在一个实施例中，栅极驱动31是一个反相器，包含上拉PMOS管T1和与之相连的下拉NMOS管T2。电源金属总线601横跨该相整个半导体晶片，为所有单个高位栅极驱动31提供电压VBST。输入信号金属总线602同样横跨该相整个半导体晶片，与栅极驱动31的输入端相连，提供栅极驱动信号(PWM或
Figure BDA0000028726640000101
)给高位DMOS开关器件201中的每个栅极驱动31。栅驱动金属总线603连接至栅极驱动器31的输出，用于驱动高位DMOS开关器件201中的所有分立DMOS晶体管610。在本发明的一个实施例中，源极电极605和漏极电极607的交叉指形结构与多晶硅栅线608是互相垂直放置的。
对于低位DMOS开关器件202，与源极电极605相通信的接触焊盘611作为接地焊盘(GND)，接触焊盘612作为开关接触焊盘(SW)。
图7A所示为本发明一个实施例的两相开关模式电压调节器700的俯视图，其包括半导体倒装晶片702和引线框701。半导体倒装晶片702和引线框701都被封装在复合成型材料703中，并在复合成型材料表面留出与外部电路通信的电气引线7101-71014、7111、7121、7221和7131。
在半导体倒装晶片702上，制造有第一相电路71和第二相电路72各自的高位开关器件201和低位开关器件202。另外，在半导体倒装晶片702上还可以制造有一些外围电路70(未示出)，比如控制器，该控制器可包括部分或全部以下电路：如图4所示的控制逻辑电路、欠压保护电路、电流采样电路，如图5A所示的自举充电电路，如图5B所示的充电电路、带隙电路、第一电平转换电路以及第二电平转换电路等。在半导体倒装晶片702上形成接触焊盘用来接收倒装晶片凸点，此处半导体晶片可通过引线框701与外部电路进行电气耦接和通信。
引线框701是一个“金属骨架”，为半导体倒装晶片702提供机械支持以及为半导体倒装晶片702与外部电路之间提供电气通信途径。引线框701包括711、712、722、713几个部分，每一部分都有多个向外延伸的指形结构。在两相开关模式电压调节器700的第一相电路71区域，引线框701包括第一部分711、第二部分712和第三部分713。在两相开关模式电压调节器700的第二相电路72区域，引线框701包括第一部分711、第二部分722和第三部分713。第一相电路71和第二相电路72具有相同的第一部分711和第三部分713，分别作为输入电压端子(VIN)和接地端子(GND)。第一部分711包括一个单方向向左延伸的第一指形结构7112，此处高位开关器件201的输入接触焊盘(IN)201D可通过倒装晶片凸点进行电气连接。第二部分712包括一个单方向向右延伸的第二指形结构7122，此处高位开关器件201的开关接触焊盘(SW)201S可通过倒装晶片凸点进行电气连接。第二部分712还包括一个单方向向左延伸的第三指形结构7123，此处低位开关器件202的开关接触焊盘(SW)202D可通过倒装晶片凸点进行电气连接。第三部分713包括一个单方向向右延伸的第四指形结构7132，此处低位开关器件202的接地焊盘(GND)202S可通过倒装晶片凸点进行电气连接。第一指形结构7112和第二指形结构7122形成交叉指形结构，第三指形结构7123和第四指形结构7132也形成交叉指形结构，在第二相电路72区域，结构与第一相电路相同。
引线框上有电气引线7101-71014、7111、7121、7221、7131，这些引线暴露在复合成型材料的表面并通过倒装晶片凸点与外部电路连接。在第一部分711，电气引线7111作为输入电压端子VIN用以接收输入电压。在第二部分712和722，电气引线7121作为第一相电路71的开关端子(SW1)，电气引线7221作为第二相电路72的开关端子(SW2)。在第三部分713，电气引线7131作为接地端。其他电气引线7101-71014作为其他I/O端子电气连接到开关器件的栅极驱动和其他外围电路上，比如：通过横跨在半导体晶片702上的输入信号金属总线602的栅极驱动信号端子PWM1和PWM2；通过横跨在半导体晶片702上的电源金属总线601，用以给栅极驱动供电的供电端子(VDD，BST1，BST2)；死区时间控制端子(DT)；电流采样端子(CS)；相控端子(EN2，SYNC1)等等。
对于包括多于两相电路的多相开关模式电压调节器，整个芯片版图包括更多重复的如71所示的部分。换言之，引线框结构包括多个重复的第一部分711，第二部分712(或722)和第三部分713，每一部分包括多个指形结构，其中每两个指形结构形成交叉指形结构，每一相开关器件在此通过倒装晶片凸点连接到引线框上，如图7A所示。
现在参考图7B，图7B是图7A中倒装芯片集成电路700沿AB轴的截面图。半导体倒装晶片702的顶面702T倒装朝下，通过倒装晶片凸点704与引线框701结合。所示引线框701的第一部分711、第二部分712、第三部分713以及用作I/O电气引线71011的结构，通过倒装晶片凸点704与半导体倒装晶片702结合。半导体倒装晶片702和引线框701均被封装在复合成型材料703中，并在表面留出电气引线7111和71011。在一个实施例中，多相开关模式电压调节器的倒装芯片集成电路700可以被封装成无引线四方扁平式(Quad Flat，QFN)封装形式，引线框701也可封装成有引线结构，比如小外形封装(Small Outline Package，SOP)、窄间距小外形封装(Shrink Small-Outline Package，SOP)、薄型窄间距小外形封装(Thin Shrink Small-Outline Package，TSSOP)或其他合适的封装形式。
图8所示为本发明一个两相开关模式电压调节器800的实施例俯视图，包括至少两个半导体倒装晶片802、803和一个引线框801。如图所示，第一相81的开关器件和第二相82的开关器件都分别制作在两个分立的半导体倒装晶片802和803上。在一个实施例中，对于两相开关模式电压调节器的多芯片封装，半导体倒装晶片802和803都放置在引线框的一边，在其他实施例中，半导体倒装晶片802和803同样可以垂直堆叠并放置在引线框的两边。
图9所示为多相开关模式电压调节器倒装晶片900的俯视图。在多相开关模式电压调节器倒装晶片上，每一相都制作有高位开关器件阵列201和低位开关器件阵列202。每一个开关器件包含源极金属电源总线604和漏极金属电源总线606，首先沿着每个源极金属电源总线604和漏极金属电源总线606刻蚀开孔，形成接触焊盘911。接下来再将凸点下金属化层(UBM)电源总线放置在接触焊盘911上，每一个凸点下金属化层(UBM)电源总线包含一大块厚的覆铜层906，如图中交叉阴影部分所示。在一个实施例中，在厚的覆铜层906表面上形成许多应力释放槽910，应力释放槽可起散热和释放机械应力的作用。
针对上面的发明技术，可能会有很多改进和变换例。因此必须明白，在本发明所附权利要求范围内，可采用与以上公开的具体描述不同的其他方式来实施本发明。当然，应意识到，以上公开的内容只是本发明的一个或多个优选实施例，在所附权利要求书提出的本发明的精神和范围内尚可进行很多修改，这种修改是可以预见的，对于本领域的普通技术人员来说它们显然未超出与所附权利要求定义的本发明的精神和范围。
虽然这里只讨论了该集成电路运用于关于多相开关模式电压调节器的情况，但是本发明同样可以运用在D类音频放大器、电机控制、冷阴极荧光灯驱动以及小功率设备等。
我们应该理解到以上公开的内容只是对本发明的一个优选实施例进行的描述，在不违背本发明精神和保护范围内还有可修改的方案，因此本发明不被限制在所附权利要求书的范围里。

Claims (26)

1.一种多相功率开关模式电压调节器，包括：
多个相电路，每相包括至少一个开关器件阵列，每个所述的开关器件阵列相互并联连接，每个所述开关器件阵列中的每个开关器件包括开关管和栅极驱动，其中，每个所述的开关管具有减小的导通电阻，并且将驱动所述开关管的栅极驱动靠近所述开关管布置，以减小栅极耦合阻容值。
2.如权利要求1所述的多相功率开关模式电压调节器，其特征在于，其中每一相电路包括：
并联连接的高位开关器件阵列，每个高位开关器件包括高位开关管和高位栅极驱动；以及
并联连接的低位开关器件阵列，每个低位开关器件包括低位开关管和低位栅极驱动，每一相中所述高位开关器件和所述低位开关器件均被设置为互补导通和关断。
3.如权利要求2所述的多相功率开关模式电压调节器，其特征在于，所述的栅极驱动包括逻辑电路，所述逻辑电路产生逻辑高信号和逻辑低信号分别用于开通和关断所述的开关器件。
4.如权利要求3所述的多相功率开关模式电压调节器，其特征在于，所述的栅极驱动包括第一沟道类型的高位晶体管和与之串联的第二沟道类型的低位晶体管，所述第一沟道类型的高位晶体管和第二沟道类型的低位晶体管的栅极接收栅极驱动信号，并为同一个开关器件中的所述开关管提供栅极信号。
5.如权利要求2所述的多相功率开关模式电压调节器，其特征在于，还包括一组输入/输出电气端子，包括：
输入电压端子，电气耦接到所述高位开关管的漏极；
开关端子，对于每相电路均有一个，电气耦接到该相电路中所述高位开关管的源极和所述低位开关管的漏极；
接地端子，电气耦接到所述低位开关管的源极；
至少一个驱动信号端子，电气耦接到所述栅极驱动的栅极；
至少一个供电端子，电气耦接为所述栅极驱动提供电压。
6.如权利要求5所述的多相功率开关模式电压调节器，其特征在于，还包括以下部分或全部的输入/输出电气端子，包括：
死区时间控制端子；
电流采样端子；以及
至少一个相电路的控制端子，电气耦接用于控制各相电路的状态。
7.如权利要求5所述的多相功率开关模式电压调节器，其特征在于，每个所述端子包括适合与倒装晶片凸点连接的电气焊盘，电气耦接使得所述开关器件与外部电路通信。
8.如权利要求2所述的多相功率开关模式电压调节器，其特征在于，还包括至少一个以下电路：
控制逻辑电路；
欠压保护电路；
电流采样电路；
浮动自举充电电路，电气耦接到所述高位开关器件，用以调节通过MOSFET管和栅极驱动的电压；
充电电路，用以调节所有所述低位栅极驱动的电压；
带隙电路；
第一电平转换电路；或
第二电平转换电路。
9.如权利要求2所述的多相功率开关模式电压调节器，其特征在于，每一相电路还包括电气耦接在所述高位开关管和所述低位开关管之间的输出滤波电路，所述输出滤波电路包括电感和与所述电感串联的电容。
10.如权利要求1～9之一所述的多相功率开关模式电压调节器，其特征在于，所述开关管为MOSFET。
11.如权利要求2所述的多相功率开关模式电压调节器，其特征在于，所述开关管为N型双扩散金属氧化物半导体场效应管。
12.如权利要求2所述的多相功率开关模式电压调节器，其特征在于，还包括控制器，用以给每相电路所述的高位栅极驱动提供反相栅极驱动信号和所述的低位栅极驱动提供栅极驱动信号。
13.一种多相功率开关模式电压调节器包括：
半导体倒装晶片，包括多相开关模式电压调节器电路，该多相开关模式电压调节器电路每相包括至少一个开关器件阵列，每个开关器件阵列包括MOSFET管和用以驱动该MOSFET管的栅极驱动；以及
引线框结构，用以连接所述半导体倒装晶片，所述引线框结构包括至少两个部分，每部分都有数个单方向向外延伸的指形结构，这两部分形成一个交叉指形结构。
14.如权利要求13所述的多相功率开关模式电压调节器，其特征在于，所述的每个MOSFET管包括多个并联连接的分立DMOS元件。
15.如权利要求14所述的多相功率开关模式电压调节器，所述半导体倒装晶片的每一相还包括：
至少一根供电金属总线，用以电气耦接供电电压到所述的多个栅极驱动；以及
至少一根输入信号金属总线，用以电气耦接所述的多个栅极驱动。
16.如权利要求15所述的多相功率开关模式电压调节器，其特征在于，每个开关器件还包括栅极驱动金属总线，用以电气耦接所述的多个分立DMOS元件的栅极。
17.如权利要求16所述的多相功率开关模式电压调节器，其特征在于，每个所述开关器件还包括：
漏极金属线，连接到所述多个分立DMOS器件的漏极；以及
源极金属线，连接到所述多个分立DMOS器件的源极，所述源极与所述的漏极完全平行，进而形成所述的交叉指形结构。
18.如权利要求17所述的多相功率开关模式电压调节器，其特征在于，所述的至少一个开关器件阵列还包括：
高位开关器件阵列，每个阵列包括输入接触焊盘，电气耦接到所述漏极金属线上；开关接触焊盘，电气耦接到所述源极金属线上。以及
低位开关器件阵列，每个阵列包括开关焊盘，电气耦接到所述漏极金属线上；接地焊盘，电气耦接到所述源极金属线上。
19.如权利要求18所述的多相功率开关模式电压调节器，其特征在于，所述引线框结构还包括：
第一部分，包括向第一边单方向延伸的第一指形结构，此处可与有输入接触焊盘的高位开关器件进行电气连接。
每一相至少有一个第二部分，第二部分包括向第二边单方向延伸的第二指形结构，此处可与有开关接触焊盘的高位开关器件电气连接。以及第三指形结构，向所述的第一边单方向延伸，此处可与有开关接触焊盘的低位开关器件电气连接。以及
第三部分，包括向所述的第二边单方向延伸的第四指形结构，此处可与有接地接触焊盘的低位开关器件电气连接。
此处，第一指形结构和第二指形结构形成交叉指形结构。
20.如权利要求19所述的多相功率开关模式电压调节器，其特征在于，所述的多个指形结构与所述的输入接触焊盘、所述的开关接触焊盘、所述的接地焊盘完全平行，因此：
所述的多个指形结构可与倒装晶片凸点电气耦接，通过所述的输入接触总线来选择每个开关器件产生的电流。以及
所述的多个指形结构可与倒装晶片凸点电气耦接，通过所述的输入接触总线来传送所述的输入电压至所述的开关器件。
21.如权利要求13所述的多相功率开关模式电压调节器，其特征在于，所述的半导体倒装晶片和所述的引线框结构用复合成型材料封装成无引线四方扁平式封装。
22.如权利要求13所述的多相功率开关模式电压调节器，其特征在于，所述的半导体倒装晶片装置和所述的引线框结构用复合成型材料封装成小外形封装。
23.如权利要求13所述的多相功率开关模式电压调节器，其特征在于，每相中所述的半导体倒装晶片还包括多个平行的淀积的凸点下金属化层，电气耦接到所述的开关器件阵列，还包括一个有互连球几何图形的厚金属层。
24.如权利要求13所述的多相功率开关模式电压调节器，其特征在于，还包括至少两个半导体倒装晶片，每个晶片上制作有多个开关器件，所述的至少两个半导体倒装晶片和所述的引线框结构都封装在复合成型材料中。
25.如权利要求24所述的多相功率开关模式电压调节器，其特征在于，所述的至少两个半导体倒装晶片都放置在所述引线框的一边。
26.如权利要求24所述的多相功率开关模式电压调节器，其特征在于，所述的至少两个半导体倒装晶片垂直堆叠并放置在引线框的两边。
CN201010511245.2A 2010-02-02 2010-10-19 多相功率开关模式电压调节器 Active CN101976951B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/698,819 US8400778B2 (en) 2010-02-02 2010-02-02 Layout schemes and apparatus for multi-phase power switch-mode voltage regulator
US12/698819 2010-02-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101976951A true CN101976951A (zh) 2011-02-16
CN101976951B CN101976951B (zh) 2014-09-10

Family

ID=43576806

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010511245.2A Active CN101976951B (zh) 2010-02-02 2010-10-19 多相功率开关模式电压调节器

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8400778B2 (zh)
CN (1) CN101976951B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103973107A (zh) * 2013-01-28 2014-08-06 西门子(深圳)磁共振有限公司 一种直流到直流降压变换电路
CN105334924A (zh) * 2014-08-13 2016-02-17 苏州技杰软件有限公司 一种免绕线式电源主板
CN105871208A (zh) * 2015-02-05 2016-08-17 英飞凌科技奥地利有限公司 具有非对称相电感的多相开关电压调节器
CN106104967A (zh) * 2014-04-17 2016-11-09 凌力尔特有限公司 谐振功率无线接收器中的电压调整
CN107222037A (zh) * 2016-03-21 2017-09-29 三星电机株式会社 电压发生装置及包括该电压发生装置的无线功率发送装置
CN108511429A (zh) * 2018-05-02 2018-09-07 欣旺达电子股份有限公司 提高igbt模块散热性能的结构
CN110635791A (zh) * 2019-09-06 2019-12-31 重庆邮电大学 一种采用镜像结构的栅压自举采样开关电路
US20210063988A1 (en) * 2019-08-26 2021-03-04 Rockwell Automation Asia Pacific Business Centre Pte. Ltd. High Current and Power Limiting Circuit for I/O Modules with Internal Output Power Support
TWI769789B (zh) * 2021-04-21 2022-07-01 財團法人工業技術研究院 陣列開關電路及系統晶片封裝結構

Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8085553B1 (en) * 2007-12-27 2011-12-27 Volterra Semiconductor Corporation Lead assembly for a flip-chip power switch
US8400778B2 (en) * 2010-02-02 2013-03-19 Monolithic Power Systems, Inc. Layout schemes and apparatus for multi-phase power switch-mode voltage regulator
US8680895B2 (en) * 2010-10-08 2014-03-25 Texas Instruments Incorporated Controlling power chain with same controller in either of two different applications
US9659845B2 (en) * 2010-12-13 2017-05-23 Infineon Technologies Americas Corp. Power quad flat no-lead (PQFN) package in a single shunt inverter circuit
DE102011008952A1 (de) * 2011-01-19 2012-07-19 Texas Instruments Deutschland Gmbh Mehrchipmodul, Verfahren zum Betreiben desselben und DC/DC-Wandler
EP2700164A4 (en) * 2011-04-21 2015-03-04 Ge Energy Power Conversion Technology Ltd GATE CONTROL CIRCUIT AND ASSOCIATED METHOD
ITMI20110832A1 (it) * 2011-05-12 2012-11-13 St Microelectronics Srl Dispositivo di sensing di corrente per un regolatore di tensione multifase a commutazione
CN202094794U (zh) * 2011-05-18 2011-12-28 南京博兰得电子科技有限公司 一种自举型门极驱动控制电路
US8918658B2 (en) * 2011-09-06 2014-12-23 Dell Products L.P. System and method for an interleaved multi-stage phase array voltage regulator
JP2013070263A (ja) * 2011-09-22 2013-04-18 Renesas Electronics Corp 電力変換回路、多相ボルテージレギュレータ、及び電力変換方法
WO2013101718A1 (en) * 2011-12-27 2013-07-04 Intel Corporation Multi-mode voltage regulation with feedback
US10228738B2 (en) 2011-12-27 2019-03-12 Intel Corporation Methods and systems to control power gates during an active state of a gated domain based on load conditions of the gated domain
JP6126419B2 (ja) * 2012-04-30 2017-05-10 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置、電子機器
US8923365B2 (en) * 2012-05-14 2014-12-30 General Electric Company Converter communication method and apparatus
CN102647074B (zh) 2012-05-18 2014-08-13 成都芯源系统有限公司 多相开关变换器及其控制器和控制方法
CN103427602B (zh) 2012-05-18 2015-11-11 成都芯源系统有限公司 多相开关变换器及其控制器
US9071142B2 (en) 2012-06-22 2015-06-30 Monolithic Power Systems, Inc. Multi-phase SMPS with load transient control and associated control method
CN102751856B (zh) 2012-07-19 2015-04-08 成都芯源系统有限公司 具有过流保护功能的多相开关变换器及其控制方法
CN102769378B (zh) 2012-08-01 2014-11-19 成都芯源系统有限公司 恒定导通时间控制的开关电源及其控制电路和控制方法
CN102946254B (zh) * 2012-12-13 2015-05-27 成都芯源系统有限公司 多相开关变换器的数字控制器及数字控制方法
US9871448B2 (en) * 2012-12-31 2018-01-16 Nvidia Corporation Super N-phase switching mode power supply
US9231121B2 (en) 2013-01-17 2016-01-05 Monolithic Power Systems, Inc. High voltage circuit layout structure
CN103296867B (zh) 2013-06-28 2015-07-15 成都芯源系统有限公司 多相开关变换器及其控制器和控制方法
CN103715975B (zh) * 2013-12-31 2016-04-20 清华大学 一种控制平面电机线圈电流快速切换的装置
US9548648B2 (en) * 2014-04-25 2017-01-17 Texas Instruments Incorporated Switched reference MOSFET drive assist circuit
US9530765B1 (en) 2015-04-30 2016-12-27 Silanna Asia Pte Ltd Distributing capacitance with gate driver for power switch
US9966846B2 (en) * 2016-01-29 2018-05-08 Semiconductor Components Industries, Llc Circuit including dual power converters and an inductor and a method of using an electronic device including a circuit including dual power converters and an inductor
AU2017246473B2 (en) 2016-04-08 2019-06-13 Eaton Intelligent Power Limited Voltage regulation for multi-phase power systems
US11018588B2 (en) * 2016-06-07 2021-05-25 Sony Interactive Entertainment Inc. DC/DC converter
US9841776B1 (en) * 2016-09-06 2017-12-12 Texas Instruments Incorporated Methods and apparatus to improve transient performance in multiphase voltage regulators
US10693449B2 (en) * 2016-09-23 2020-06-23 Tohoku University Switching circuit device, step-down DC-DC converter, and element unit
US10103140B2 (en) * 2016-10-14 2018-10-16 Alpha And Omega Semiconductor Incorporated Switch circuit with controllable phase node ringing
US10236766B2 (en) 2016-11-01 2019-03-19 Lion Semiconductor Inc. Charge recycling switched capacitor regulators
US10063149B2 (en) 2016-11-23 2018-08-28 Apple Inc. Multi-phase switching power converter module stack
US11245329B2 (en) * 2017-09-29 2022-02-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Power module
US10644581B2 (en) * 2017-11-01 2020-05-05 Texas Instruments Incorporated DC-DC power conversion circuitry with efficiency optimization using temperature sensing
US10181794B1 (en) * 2018-07-27 2019-01-15 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Two-stage multi-phase switch-mode power converter with inter-stage phase shedding control
JP7162505B2 (ja) * 2018-11-22 2022-10-28 三菱電機株式会社 半導体装置
US11349441B2 (en) * 2020-01-17 2022-05-31 Nuvoton Technology Corporation Method and apparatus of adaptive gate bias for switched driver
US20210257909A1 (en) * 2020-02-13 2021-08-19 Empower Semiconductor, Inc. Reconfigurable power converter
US12021492B2 (en) * 2021-05-26 2024-06-25 Inplay, Inc. Radio frequency power amplifier
US11581809B2 (en) * 2021-06-09 2023-02-14 Apple Inc. Multi-phase power converter with external driver

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101204002A (zh) * 2005-04-12 2008-06-18 意法半导体股份有限公司 多相电压调节器
CN101218736A (zh) * 2005-07-07 2008-07-09 英特尔公司 使用具有磁耦合电感器的并联电感电路的多相电压调节
US20080252372A1 (en) * 2007-04-13 2008-10-16 Advanced Analogic Technologies, Inc. Power-MOSFETs with Improved Efficiency for Multi-channel Class-D Audio Amplifiers and Packaging Thereof
CN101409505A (zh) * 2007-10-12 2009-04-15 成都芯源系统有限公司 大功率开关模式电压调整器电路及其配置方法
CN101409281A (zh) * 2007-10-12 2009-04-15 美国芯源系统股份有限公司 用于大功率开关模式电压调节器的版图布局方法和装置

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0620471A (ja) * 1992-06-30 1994-01-28 Hitachi Ltd ダイナミック型ｒａｍ
US5523617A (en) * 1994-12-27 1996-06-04 National Semiconductor Corporation Fuse frames, programmable fuse frames, and methods for programming by fusing
JP3415326B2 (ja) * 1995-04-28 2003-06-09 株式会社デンソー 車両用発電機の出力制御装置
JP3458530B2 (ja) * 1995-06-02 2003-10-20 株式会社デンソー 交流発電機の整流電圧調整装置
US6198325B1 (en) * 1997-06-27 2001-03-06 Sun Microsystems, Inc. Differencing non-overlapped dual-output amplifier circuit
US6028417A (en) * 1997-06-27 2000-02-22 Sun Microsystems, Inc. Voltage regulator circuit for attenuating inductance-induced on-chip supply variations
US5973547A (en) * 1997-06-27 1999-10-26 Sun Microsystems, Inc Self-biasing, offset-nulling power supply monitor circuit
US6313527B1 (en) * 1998-12-10 2001-11-06 United Microelectronics Corp. Dual-dies packaging structure and packaging method
US6421262B1 (en) * 2000-02-08 2002-07-16 Vlt Corporation Active rectifier
US6396137B1 (en) * 2000-03-15 2002-05-28 Kevin Mark Klughart Integrated voltage/current/power regulator/switch system and method
JP4224932B2 (ja) * 2000-08-07 2009-02-18 株式会社デンソー 車両用交流発電機の電圧制御装置
US6788552B1 (en) * 2000-08-30 2004-09-07 Micron Technology, Inc. Method and apparatus for reducing substrate bias voltage drop
US7119447B2 (en) * 2001-03-28 2006-10-10 International Rectifier Corporation Direct fet device for high frequency application
US6885016B2 (en) * 2001-09-04 2005-04-26 Eugene Robert Worley Switching power supply circuit using a silicon based LED for feedback
FR2842042A1 (fr) * 2002-07-04 2004-01-09 Valeo Equip Electr Moteur Module de controle et de puissance d'un alterno-demarreur integrale
US7579697B2 (en) * 2002-07-15 2009-08-25 International Rectifier Corporation Arrangement for high frequency application
US7397137B2 (en) * 2002-07-15 2008-07-08 International Rectifier Corporation Direct FET device for high frequency application
TWI231088B (en) * 2002-11-14 2005-04-11 Int Rectifier Corp Control IC for low power auxiliary supplies
US7292445B2 (en) * 2003-02-25 2007-11-06 Siliconix Technology C.V.-Ir Active integrated rectifier regulator
JP4115882B2 (ja) * 2003-05-14 2008-07-09 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置
US7368320B2 (en) * 2003-08-29 2008-05-06 Micron Technology, Inc. Method of fabricating a two die semiconductor assembly
US7239194B2 (en) * 2004-03-25 2007-07-03 Integral Wave Technologies, Inc. Trench capacitor power supply system and method
US8183629B2 (en) * 2004-05-13 2012-05-22 Vishay-Siliconix Stacked trench metal-oxide-semiconductor field effect transistor device
US7302247B2 (en) * 2004-06-03 2007-11-27 Silicon Laboratories Inc. Spread spectrum isolator
US7902627B2 (en) * 2004-06-03 2011-03-08 Silicon Laboratories Inc. Capacitive isolation circuitry with improved common mode detector
US7460604B2 (en) * 2004-06-03 2008-12-02 Silicon Laboratories Inc. RF isolator for isolating voltage sensing and gate drivers
US7397230B2 (en) * 2004-12-10 2008-07-08 Nupower Semiconductor, Inc. Integrated FET synchronous multiphase buck converter with innovative oscillator
JP5291864B2 (ja) * 2006-02-21 2013-09-18 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータ用半導体装置の製造方法およびｄｃ／ｄｃコンバータ用半導体装置
US7999364B2 (en) * 2006-08-24 2011-08-16 Monolithic Power Systems, Inc. Method and flip chip structure for power devices
US20080135991A1 (en) * 2006-12-12 2008-06-12 Gem Services, Inc. Semiconductor device package featuring encapsulated leadframe with projecting bumps or balls
US7408245B2 (en) * 2006-12-22 2008-08-05 Powertech Technology Inc. IC package encapsulating a chip under asymmetric single-side leads
CN101211897B (zh) * 2006-12-28 2011-12-07 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 多芯片半导体封装结构及封装方法
JP4694539B2 (ja) * 2007-07-31 2011-06-08 シャープ株式会社 出力制御装置、ならびに、これを用いたａｃ／ｄｃ電源装置、回路装置、ｌｅｄバックライト回路装置及びスイッチング型ｄｃ／ｄｃコンバータ装置
US20090039711A1 (en) * 2007-08-08 2009-02-12 Advanced Analogic Technologies, Inc. Dual-Polarity Multi-Output DC/DC Converters and Voltage Regulators
US7960997B2 (en) * 2007-08-08 2011-06-14 Advanced Analogic Technologies, Inc. Cascode current sensor for discrete power semiconductor devices
US7955901B2 (en) * 2007-10-04 2011-06-07 Infineon Technologies Ag Method for producing a power semiconductor module comprising surface-mountable flat external contacts
US7956566B2 (en) * 2008-01-22 2011-06-07 International Rectifier Corporation Driver IC with HV-isolation, especially hybrid electric vehicle motor drive concept
JP2009231805A (ja) * 2008-02-29 2009-10-08 Renesas Technology Corp 半導体装置
US7834575B2 (en) * 2008-04-01 2010-11-16 International Rectifier Corporation Gate-driver IC with HV-isolation, especially hybrid electric vehicle motor drive concept
US8062932B2 (en) * 2008-12-01 2011-11-22 Alpha & Omega Semiconductor, Inc. Compact semiconductor package with integrated bypass capacitor and method
US20100165585A1 (en) * 2008-12-26 2010-07-01 Megica Corporation Chip packages with power management integrated circuits and related techniques
US8400778B2 (en) * 2010-02-02 2013-03-19 Monolithic Power Systems, Inc. Layout schemes and apparatus for multi-phase power switch-mode voltage regulator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101204002A (zh) * 2005-04-12 2008-06-18 意法半导体股份有限公司 多相电压调节器
CN101218736A (zh) * 2005-07-07 2008-07-09 英特尔公司 使用具有磁耦合电感器的并联电感电路的多相电压调节
US20080252372A1 (en) * 2007-04-13 2008-10-16 Advanced Analogic Technologies, Inc. Power-MOSFETs with Improved Efficiency for Multi-channel Class-D Audio Amplifiers and Packaging Thereof
CN101409505A (zh) * 2007-10-12 2009-04-15 成都芯源系统有限公司 大功率开关模式电压调整器电路及其配置方法
CN101409281A (zh) * 2007-10-12 2009-04-15 美国芯源系统股份有限公司 用于大功率开关模式电压调节器的版图布局方法和装置

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103973107A (zh) * 2013-01-28 2014-08-06 西门子(深圳)磁共振有限公司 一种直流到直流降压变换电路
CN103973107B (zh) * 2013-01-28 2016-10-05 西门子(深圳)磁共振有限公司 一种直流到直流降压变换电路
CN106104967A (zh) * 2014-04-17 2016-11-09 凌力尔特有限公司 谐振功率无线接收器中的电压调整
CN105334924A (zh) * 2014-08-13 2016-02-17 苏州技杰软件有限公司 一种免绕线式电源主板
US10069421B2 (en) 2015-02-05 2018-09-04 Infineon Technologies Austria Ag Multi-phase switching voltage regulator having asymmetric phase inductance
CN105871208A (zh) * 2015-02-05 2016-08-17 英飞凌科技奥地利有限公司 具有非对称相电感的多相开关电压调节器
CN105871208B (zh) * 2015-02-05 2018-12-21 英飞凌科技奥地利有限公司 具有非对称相电感的多相开关电压调节器
CN107222037A (zh) * 2016-03-21 2017-09-29 三星电机株式会社 电压发生装置及包括该电压发生装置的无线功率发送装置
CN107222037B (zh) * 2016-03-21 2020-07-10 三星电机株式会社 电压发生装置及包括该电压发生装置的无线功率发送装置
CN108511429A (zh) * 2018-05-02 2018-09-07 欣旺达电子股份有限公司 提高igbt模块散热性能的结构
US20210063988A1 (en) * 2019-08-26 2021-03-04 Rockwell Automation Asia Pacific Business Centre Pte. Ltd. High Current and Power Limiting Circuit for I/O Modules with Internal Output Power Support
US11507042B2 (en) * 2019-08-26 2022-11-22 Rockwell Automation Asia Pacific Business Centre Pte. Ltd. High current and power limiting circuit for I/O modules with internal output power support
CN110635791A (zh) * 2019-09-06 2019-12-31 重庆邮电大学 一种采用镜像结构的栅压自举采样开关电路
TWI769789B (zh) * 2021-04-21 2022-07-01 財團法人工業技術研究院 陣列開關電路及系統晶片封裝結構

Also Published As

Publication number Publication date
US8400778B2 (en) 2013-03-19
US20110188218A1 (en) 2011-08-04
CN101976951B (zh) 2014-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101976951B (zh) 多相功率开关模式电压调节器
US9129991B2 (en) Vertical MOSFET transistor with a vertical capacitor region
CN102376669B (zh) 半导体器件
CN100474571C (zh) 半导体器件和电源系统
US8148815B2 (en) Stacked field effect transistor configurations
CN102709282B (zh) 多芯片封装结构、变换器模块及封装方法
JP5291864B2 (ja) Ｄｃ／ｄｃコンバータ用半導体装置の製造方法およびｄｃ／ｄｃコンバータ用半導体装置
US9129947B2 (en) Multi-chip packaging structure and method
US9245872B2 (en) Flip-chip package structure and method for an integrated switching power supply
US8742490B2 (en) Vertical power transistor die packages and associated methods of manufacturing
US20060169976A1 (en) Semiconductor device
US20120293147A1 (en) Monolithic Group III-V Power Converter
US20120193772A1 (en) Stacked die packages with flip-chip and wire bonding dies
TW200905820A (en) A multi-die DC-DC boost power converter with efficient packaging
JP2006049341A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP5315378B2 (ja) Ｄｃ／ｄｃコンバータ用半導体装置
US8023276B2 (en) Circuit arrangement comprising having plurality of half bridges
US20190020272A1 (en) Integrated dc-dc boost converter with gallium nitride power transistor
EP2645414B1 (en) Dual power converter package using external driver IC
EP2645413B1 (en) Integrated dual power converter package having internal driver IC
JP2011228719A (ja) Ｄｃ／ｄｃコンバータ用半導体装置
JP2013236095A (ja) 半導体装置
JP5412559B2 (ja) 半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant