CN210327398U - 电源模块 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种电源模块，其特征在于，包括：AC‑DC芯片(5)，其具有多个焊盘并配置用于对所述电源模块(100)执行管理和控制；以及瞬变电压抑制二极管芯片(7)，其具有与所述AC‑DC芯片(5)连接的多个引脚，其中所述AC‑DC芯片(5)与所述瞬变电压抑制二极管芯片(7)集成于具有多个管脚的封装体(14)内，并且其中所述AC‑DC芯片(5)的相关焊盘和所述瞬变电压抑制二极管芯片(7)的相关引脚连接至所述封装体(14)的相关管脚，以在操作中实现电源输出。本实用新型的电源模块可以以极简的方式控制驱动LED灯组照明和充电器等电路，使得小型化后的电源模块可更广泛的应用到各种照明设备中，提升了整个产品的竞争力。

Description

电源模块
技术领域
本实用新型总体上涉及电源领域。更具体地，本实用新型涉及一种电源模块。
背景技术
LED照明设备是目前应用广泛的产品，这些产品通常需要内置电源驱动板，但由于产品内部可设置电源驱动板的空间非常小，且因为用量巨大，加上对成本的要求极高，当这类的产品应用在手机充电器上时，同样需要符合手机充电器等应用的要求。
照明产品中使用的LED产品以及给手机充电都必须把交流电转换成直流电，再通过IC电源管理芯片的控制驱动，最终把交流电转换成合适的电流源或电压源，以实现LED灯的发光照明和充电需要。如本申请的图1、图2和图3所示，目前主流的LED驱动有非隔离、隔离或线性驱动等方案。成熟的通用办法是采用独立的整流桥电路或芯片和独立的IC电源管理芯片，将电网中的交流电转换成合适的电流源或电压源，进而驱动LED灯珠发光或对手机等移动设备进行充电。在能量转换的过程中，IC电源管理芯片通过控制金属氧化物半导体型场效应管(MOSFET)或芯片的开关，将所需要的能量存储在电感器和电容器等组件之中，最终以恒流或恒压的方式输出，实现LED照明输出或充电输出。
随着集成电路生产工艺的发展，对IC电源管理芯片的集成度要求越来越高。然而，IC电源管理芯片由于需要包含众多的逻辑控制及保护功能，集成数以万计的电路，所以必须采用集成电路工艺制成来生产。现有LED电路和充电器应用中用到的续流二极管(或芯片)和瞬变电压抑制二极管(或芯片)也是分开的，集成化程度不高，也影响了电路的小型化。
因此，如何提供一种集成化程度高、电路体积小、制造成本低且易于控制的电源模块成为目前需要研究的课题。
实用新型内容
为了至少解决在上述背景技术部分所描述的现有技术缺陷，本实用新型提供了一种电源模块，该电源模块包括AC-DC芯片，其具有多个焊盘并配置用于对所述电源模块执行管理和控制；以及瞬变电压抑制二极管芯片，其具有与所述AC-DC芯片连接的多个引脚，其中所述AC-DC芯片与所述瞬变电压抑制二极管芯片集成于具有多个管脚的封装体内，并且其中所述AC-DC芯片的相关焊盘和所述瞬变电压抑制二极管芯片的相关引脚连接至所述封装体的相关管脚，以在操作中实现电源输出。
在一个实施例中，所述AC-DC芯片包含金属氧化物半导体型场效应管，以便通过控制所述金属氧化物半导体型场效应管的开关来将能量存储于能量储存元件中。
在另一个实施例中，所述电源模块包括连接于所述封装体外的续流二极管芯片，其中所述瞬变电压抑制二极管芯片一端连接至所述封装体的多个管脚中的高压控制端，而另一端连接至所述封装体外的续流二极管芯片。
在又一个实施例中，所述电源模块包括集成于所述封装体内的续流二极管芯片，其中所述瞬变电压抑制二极管芯片和所述续流二极管芯片连接至所述封装体的多个管脚中的高压控制端和高压端。
在一个实施例中，所述电源模块进一步包括集成于所述封装体内的金属氧化物半导体型场效应管芯片，其中所述AC-DC芯片上的一个焊盘连接至所述金属氧化物半导体型场效应管芯片的栅极，而所述金属氧化物半导体型场效应管芯片的漏极连接至所述封装体的所述多个管脚中的高压控制端。
在另一个实施例中，所述电源模块进一步包括集成于所述封装体内的续流二极管芯片，其中所述瞬变电压抑制二极管芯片和所述续流二极管芯片连接至所述封装体的多个管脚中的高压控制端和高压端。
在又一个实施例中，所述电源模块进一步包括连接于所述封装体外的续流二极管芯片，其中所述瞬变电压抑制二极管芯片其一端连接至所述封装体的所述多个管脚中的高压端，而其另一端连接至所述封装体外的续流二极管芯片。
在另一个实施例中，所述电源模块进一步包括所述封装体外的整流二极管电路，其具有与所述AC-DC芯片连接的多个引脚，并且配置用于将输入的交流电转换成直流电。
通过上述对本实用新型的方案及其多个实施例的描述，本领域技术人员可以理解本实用新型的电源模块通过集成瞬变电压抑制二极管芯片和AC-DC芯片在一个封装体内，可以形成单独的一个集成电路，克服了现有技术中由于生产工艺上的差异和难度而难以同时将两者集成于单一芯片，使得小型化后的电源模块可更广泛的应用到各种照明设备中，提升了整个产品的竞争力。另外，利用本实用新型的方案，可以以极简的方式控制驱动LED灯组照明和充电器等电路，因此本实用新型的方案也适合于对线路板体积和成本有较高要求的LED照明驱动、手机充电器等多种AC-DC电源领域。
附图说明
在所附的权利要求书中具体阐述了本实用新型的主要特征。通过参考利用到本实用新型原理的说明性实施例加以阐述的以下详细描述和附图，将会对本实用新型的特征和优点获得更好的理解。在附图中：
图1、图2和图3是现有技术的典型示例性LED驱动电路；
图4是示出根据本实用新型的电源模块的电路示意图；以及
图5-图10是示出根据本实用新型多个不同实施例的电源模块的结构图。
具体实施方式
本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种全新的可实现的解决方案。特别地，通过灵活的芯片组合集成来满足不同的使用要求。通过下面的描述，本领域技术人员可以理解本实用新型涉及到多种不同的电源模块(或称电源模块组)实施例。在本公开的教导下，本领域技术人员可以对本实用新型的示例性电路结构或连接关系进行修改或对某些组件进行替换，而这些修改或替换依然落入本实用新型由权利要求书所限定的保护范围内。
本实用新型总体上提供了一种AC-DC芯片、TVS(管或芯片)和续流二极管(或芯片)组合集成为LED驱动或充电器驱动的电路模块。该模块包括具有多个管脚的封装体，该封装体内部可以设置例如有多达六个独立的铜框架和八个独立的芯片。AC-DC芯片的组装采用了独立的铜引线框架，从而具有良好的散热和安全的高压隔离效能。在一个或多个实施例中，续流二极管和TVS管同样采用了铜引线框架作为载体，至少具有两个焊盘，结构上同样可以由外引线支撑，从而具有良好的散热效能。
在一个实施例中，本实用新型的集成芯片结构能够将续流二极管和TVS同时集成到模块中，且集成之后的封装管脚数量与管脚功能还能够完全兼容，使得驱动电路板具有更高的集成度，更好的性价比，扩大了电源模组的适用范围以及应用的灵活性，从而特别适合于对电源板体积和成本有较高要求的LED照明和便携式手机充电器中。
下面将结合附图来具体地描述本实用新型的实施例。
图4是示出根据本实用新型的电源模块100的电路示意图。如图4所示，本实用新型的电源模块100包括AC-DC芯片(或称IC电源管理芯片)5和瞬变电压抑制二极管(TVS)芯片7。该AC-DC芯片5可以设有多个焊盘并配置用于对所述电源模块100执行管理和控制，而TVS芯片具有与所述AC-DC芯片连接的多个引脚。根据本实用新型的方案，所述AC-DC芯片5和瞬变电压抑制二极管(TVS)芯片7集成于具有多个管脚的封装体14(例如塑封体)内，并且所述AC-DC芯片5和所述TVS芯片7通过相关焊盘和引脚与所述封装体14的相关管脚相连接，以便在操作中实现电源输出，例如对LED电路进行驱动或对外部便携设备进行充电。在一个实施例中，整流二极管电路1(例如高压整流桥电路)具有与所述封装体14相连接的多个引脚，并且配置用于将输入的交流电转换成直流电。
图5是示出根据本实用新型一个实施例的电源模块的结构图。该结构图所示出的电源模块对图1所示电路结构进行改进，以提供线性控制驱动方案。该实施例所述的电源模块不仅适合于高效率驱动LED灯组，也适合充电器应用。
如图5中所示，该电路结构并没有集成整流桥二极管，但是包括一个AC-DC芯片(包含MOSFET)5、一个TVS芯片7和一个续流二极管芯片6，该三个芯片集成在一个封装体14内。封装体14具有多个管脚并且内部设置有前述的三个芯片、至少两个具有独立焊盘的引线框架11、12以及多条金属引线13。AC-DC芯片5可以通过铜框架焊接或银浆粘接以及多条键合引线实现电路的功能连接，并提供四个引脚，铜框架设有至少二个焊盘。在示例性的连接中，该AC-DC芯片5上的一个焊盘可以通过键合引线连接封装体14的高压端(HV)，此引脚可以与封装体外的整流桥电路或芯片的高压端共用。进一步，AC-DC芯片5上的一个焊盘可以通过键合引线连接至封装体14的高压控制管脚(DRAIN)，AC-DC芯片5的接地焊盘与二极管整流芯片共地端通过键合引线连接至共地端(GND)。另外，AC-DC芯片5的取样端通过键合引线外接一个端子(CS)。TVS芯片7和续流二极管芯片6可以通过内部的两个铜焊盘和键合引线的方法连接至封装体14的高压端(HV)和高压控制端(DRAIN)。此电路结构简单具有更大的输出能力，并具有很好的可靠性。
图6是示出根据本实用新型另一个实施例的电源模块的结构图。该结构图所示出的电源模块对图3所示电路结构进行改进，以提供隔离控制驱动方案。
如图6所示，该电源模块包括AC-DC芯片5(包含MOSFET)与一个续流二极管6芯片集成在一个封装体14中。该封装体14具有多个管脚并且内部设置有包含前述的两个芯片、至少二个带焊盘的引线框架11、12以及多条金属引线13。在示例性的连接中，AC-DC芯片5可以通过铜框架焊接或银浆粘接以及多条键合引线实现电路的功能连接，AC-DC芯片5上的一个焊盘通过键合引线连接至封装体14的高压端(HV)，而AC-DC芯片5上的另一个焊盘通过键合引线连接至封装体的高压控制端(DRAIN)。AC-DC芯片5的接地焊盘可以与二极管整流芯片的共地端通过键合引线连接于共地端(GND)，而AC-DC芯片5的取样端通过键合引线外接一个端子(CS)。续流二极管芯片6上的一个焊盘可以通过键合引线链接到封装体14的高压控制端DRAIN。
图7是示出根据本实用新型又一个实施例的电源模块的结构图。该结构图所示出的电源模块对图3所示电路结构进行改进，以提供隔离控制驱动。
如图7所示，该电源模块包括一个AC-DC芯片(包含MOSFET)5与一个TVS芯片7集成在一个封装体14中。该封装体14具有多个管脚并且内部设置有前述的两个芯片、至少二个带焊盘的引线框架11、12、以及多条金属引线13。在示例性的连接中，AC-DC芯片5通过铜框架焊接或银浆粘接以及多条键合引线实现电路的功能连接。该AC-DC芯片5上的一个焊盘通过键合引线连接至封装体14的高压端(HV)，AC-DC芯片5上的另一个焊盘通过键合引线连接至封装体的高压控制端(DRAIN)。另外，AC-DC芯片5的接地焊盘可以与封装体外部的二极管整流电路或芯片(如图中所示出的整流桥电路)的共地端通过键合引线相连于共地端(GND)，而AC-DC芯片5的取样端通过键合引线外接一个端子(CS)。TVS芯片7上的一个焊盘可以通过键合引线链接到封装体的高压端(HV)。
图8是示出根据本实用新型又一个实施例的电源模块的结构图。该结构图所示出的电源模块对图3所示电路结构进行改进，以提供隔离控制驱动。该电路模块同样没有集成整流桥二极管于封装体内，并且采用的AC-DC芯片并不包含MOSFET晶体管，而是使用独立的MOSFET晶体管，使得本实用新型的电源模块具有更大的驱动能力，从而更适合于大功率LED驱动和大电流快速充电器应用。
如图8中所示，该电源模块包括一个独立的AC-DC芯片5、一个分立大功率MOSFET晶体管芯片15、一个TVS芯片7和一个续流二极管芯片6，该四个芯片集成在一个封装体14内。该封装体14具有多个管脚并且内部设置有前述的四个芯片、至少三个带独立的焊盘的引线框架和多条金属引线13。其中，外引线至少有四个引脚具有定义的功能，其它引脚改善散热以及物理作用。在示例性的连接中，AC-DC芯片5可以通过铜框架焊接或银浆粘接以及多条键合引线实现电路的功能连接，其中AC-DC芯片5上的一个焊盘通过键合引线连接至封装体14的高压端(HV)，而AC-DC芯片5上的一个焊盘通过键合引线连接MOSFET管的栅极(G)。进一步，AC-DC芯片5的接地焊盘通过键合引线连接至共地端(GND)、而AC-DC芯片5的取样端通过键合引线外接一个端子(CS)。所述续流二极管芯片6和TVS芯片7可以通过内部的两个铜焊盘和键合引线的方法连接到封装体14的高压端(HV)和高压控制端(DRAIN)。独立的MOSFET晶体管芯片15的栅极可以通过键合引线受控于AC-DC芯片5的信号，其源极(S)可以通过键合引线连接到管脚CS，而其漏极(D)通过引线框架连接到封装体14的高压控制端(DRAIN)。
图9是示出根据本实用新型又一个实施例的电源模块的结构图。该结构图所示出的电源模块对图3所示电路结构进行改进，以提供隔离控制驱动。具体地，该电源模块包括一个AC-DC芯片5、一个MOSFET芯片15和一个续流二极管6，该三个芯片集成在一个封装体中以形成单独的一个集成电路。
如图9中所示，封装体14具有多个管脚并且内部设置有前述的三个芯片、至少三个带焊盘的引线框架11、12、16以及多条金属引线13。AC-DC芯片5可以通过铜框架焊接或银浆粘接以及多条键合引线实现电路的功能连接。在一个示例性的连接中，AC-DC芯片5上的一个焊盘通过键合引线与封装体14的高压端(HV)相连接，而其另一个焊盘通过键合引线连接MOSFET栅极(G)。进一步，AC-DC芯片5的接地焊盘与封装体外的二极管整流芯片或电路共地端通过键合引线相连于封装体14的共地端(GND)，而AC-DC芯片5的取样端可以通过键合引线外接一个端子(CS)。MOSFET的漏极可以连接到DRAIM端子。续流二极管芯片6可以焊接到框架焊盘并且与封装体14外的TVS管相连接，芯片的正面可以通过键合引线链接到封装体14的高压控制端(DRAIN)。
图10是示出根据本实用新型另一个实施例的电源模块的结构图。该结构图所示出的电源模块对图3所示电路结构进行改进，以提供隔离制驱动方案。具体地，该电源模块包括一个AC-DC芯片5、一个MOSFET芯片15和一个TVS芯片7，该三个芯片集成在一个封装体中以形成单独的一个集成电路。
如图10中所示，封装体14具有多个管脚并且内部设置有前述的三个芯片，至少三个带焊盘的引线框架11、12、16以及多条金属引线13。在示例性的连接中，AC-DC芯片5可以通过铜框架焊接或银浆粘接以及多条键合引线实现电路的功能连接。AC-DC芯片5上的一个焊盘可以通过键合引线连接至封装体14的高压端(HV)，而AC-DC芯片5的另一个焊盘通过键合引线连接MOSFET栅极(G)。进一步，AC-DC芯片5接地焊盘可以与封装体14外的二极管整流芯片或电路的共地端通过键合引线相连于封装体14的共地端管脚(GND)，而AC-DC芯片5的取样端可以通过键合引线外接一个端子(CS)。MOSFET的漏极可以连接到封装体14的高压控制端(DRAIM)，而TVS芯片7可以焊接到框架焊盘并与封装体14外的续流二极管相连，并且芯片的正面可以通过键合引线链接到封装体14的高压端(HV)。
通过上面的详细描述，本领域技术人员可以理解在本实用新型的上述方案及其不同实施例中，执行交流电到直接流转换的可以是整流二极管芯片或整流桥电路。AC-DC芯片可以集成控制逻辑电路，并可以分为包含MOSFET晶体管和不含MOSFET管两种类型。续流二极管可以采用快恢复的二极管，以便续流或吸收反向电流，并确保电感的磁恢复。TVS管或芯片可以为与续流二极管串联以吸收回路电流，以确保电感的磁恢复。
本实用新型的铜引线框架可以作为集成芯片焊接载体并起到电性连接作用。进一步，本实用新型的键合引线在引线工艺上可以为超声键合、金丝球焊以及激光焊接，在材质上可以兼容硅铝丝、粗铝线、金线以及铜线。另外，本实用新型的封装体的管脚数可以是多个(例如不局限于八个管脚)，并且可以根据需要允许采用其它数量的管脚。
上面结合本实用新型的附图详细地描述了本实用新型的技术方案。通过上述描述，本领域技术人员可以理解本实用新型克服了多芯片连接工艺技术壁垒以及高压功率器件与电源管理逻辑控制电路的兼容设计，作为多芯片组电路模组，为用户提供了经济高效的集成化解决方案，在减少驱动电源元器件个数的同时不增大芯片的体积，能够提高生产效率，降低电源的体积成本，使得驱动电路板具有更高的集成度，更好的性价比，扩大了电源模组的适用范围。特别适合于对电源板体积和成本有较高要求的LED照明和便携式手机充电器中。
虽然本说明书已经示出和描述了本实用新型的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式提供的。本领域技术人员会在不偏离本实用新型思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本实用新型的过程中，可以采用对本文所描述的本实用新型实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本实用新型的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的模块组成、等同或替代方案。

Claims (8)

1.一种电源模块(100)，其特征在于，包括：
AC-DC芯片(5)，其具有多个焊盘并配置用于对所述电源模块(100)执行管理和控制；以及
瞬变电压抑制二极管芯片(7)，其具有与所述AC-DC芯片(5)连接的多个引脚，
其中所述AC-DC芯片(5)与所述瞬变电压抑制二极管芯片(7)集成于具有多个管脚的封装体(14)内，并且
其中所述AC-DC芯片(5)的相关焊盘和所述瞬变电压抑制二极管芯片(7)的相关引脚连接至所述封装体(14)的相关管脚，以在操作中实现电源输出。
2.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述AC-DC芯片(5)包含金属氧化物半导体型场效应管，以便通过控制所述金属氧化物半导体型场效应管的开关来将能量存储于能量储存元件中。
3.根据权利要求2所述的电源模块，其特征在于，进一步包括连接于所述封装体(14)外的续流二极管芯片(6)，所述瞬变电压抑制二极管芯片(7)一端连接至所述封装体(14)的多个管脚中的高压控制端，而另一端连接至所述封装体(14)外的续流二极管芯片(6)。
4.根据权利要求2所述的电源模块，其特征在于，进一步包括集成于所述封装体(14)内的续流二极管芯片(6)，其中所述瞬变电压抑制二极管芯片(7)和所述续流二极管芯片(6)连接至所述封装体的多个管脚中的高压控制端和高压端。
5.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，进一步包括集成于所述封装体(14)内的金属氧化物半导体型场效应管芯片(15)，其中所述AC-DC芯片(5)上的一个焊盘连接至所述金属氧化物半导体型场效应管芯片(15)的栅极，而所述金属氧化物半导体型场效应管芯片(15)的漏极连接至所述封装体(14)的所述多个管脚中的高压控制端。
6.根据权利要求5所述的电源模块，其特征在于，进一步包括集成于所述封装体(14)内的续流二极管芯片(6)，其中所述瞬变电压抑制二极管芯片(7)和所述续流二极管芯片(6)连接至所述封装体(14)的多个管脚中的高压控制端和高压端。
7.根据权利要求5所述的电源模块，其特征在于，进一步包括连接于所述封装体(14)外的续流二极管芯片(6)，其中所述瞬变电压抑制二极管芯片(7)其一端连接至所述封装体(14)的所述多个管脚中的高压端，而其另一端连接至所述封装体(14)外的续流二极管芯片(6)。
8.根据权利要求1-7的任意一项所述的电源模块，其特征在于，进一步包括所述封装体(14)外的整流二极管电路(1)，其具有与所述封装体(14)的管脚相连接的多个引脚，并且配置用于将输入的交流电转换成直流电。
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