DE102022200892A1

DE102022200892A1 - Spannungswandler und Spannungswandlermodul

Info

Publication number: DE102022200892A1
Application number: DE102022200892.8A
Authority: DE
Inventors: Felix Stewing; Peter Marius Renz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-01-27
Filing date: 2022-01-27
Publication date: 2023-07-27

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spannungswandler und ein Spannungswandlermodul, wobei der Spannungswandler aufweist: ein Trägermaterial (10), einen integrierten Steuer-Chip (20) aufweisend wenigstens einen Schalter, wenigstens eine Kapazität, eine Induktivität (L) und ein Gehäuse (30), wobei der Spannungswandler ein integrierter Spannungswandler ist, dessen Bestandteile im Gehäuse (30) integriert sind, die Induktivität (L) eine magnetkernlose Induktivität ist, welche vollständig oder teilweise auf Basis eines Bonddrahtes (40) ausgebildet ist, der integrierte Steuer-Chip (20) auf dem Trägermaterial (10) angeordnet ist und eingerichtet ist, auf Basis einer Ansteuerung des wenigstens einen Schalters, auf Basis der Kapazität und auf Basis der Induktivität (L) eine Spannungswandlung zwischen einem Eingang und einem Ausgang des Spannungswandlers durchzuführen und wobei eine Höhe einer Gesamtschaltfrequenz des Spannungswandlers an die auf Basis des Bonddrahts (40) bereitgestellte Induktivität (L) angepasst ist.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spannungswandler und ein Spannungswandlermodul.
Für die Energieversorgung von z. B. Mikrocontrollern werden häufig Power-Management ICs (PMICs) eingesetzt, um beispielsweise in Automotive-Anwendungen aus einer Energieversorgung des Fahrzeugs (z. B. eine 12 V Batterie) oder in Consumer-Anwendungen (z. B. 3 V bis 5 V Li-lonen-Batterien) u. a. 3,3 V, 1,8 V oder davon abweichende Spannungen zu erzeugen.
Herkömmlicherweise werden hierfür häufig Steuer-ICs mit einer relativ umfassenden externen Beschaltung verwendet, wodurch nicht nur ein großer Leiterplattenflächenbedarf, sondern auch hohe Kosten aufgrund der externen Bauelemente und aufgrund deren Bestückung auf der Leiterplatte verursacht werden können.
Durch den Einsatz neuartiger Wandlertopologien (z. B. hybride Wandler) ist es heutzutage möglich, vollständig auf externe Komponenten zu verzichten. Hierbei werden kapazitive oder induktive Wandlerkonzepte in einem solchen hybriden Wandler vereint.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, solche integrierten Wandler monolithisch, z. B. auf Basis eines 130 nm BCD- (Bipolar-CMOS-DMOS) Prozesses herzustellen.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Spannungswandler, insbesondere ein ultrakompakter Spannungswandler vorgeschlagen. Der erfindungsgemäße Spannungswandler weist auf: ein Trägermaterial, einen integrierten Steuer-Chip (nachfolgend auch abgekürzt „Steuer-Chip“ genannt) mit wenigstens einem Schalter, wenigstens eine Kapazität, eine Induktivität und ein Gehäuse (auch als Verpackung oder engl. „package“ bezeichnet).
Der Steuer-Chip weist vorzugsweise eine Ansteuerlogik für den wenigstens einen Schalter auf, welche eingerichtet ist, den wenigstens einen Schalter derart anzusteuern, dass eine mittels des Spannungswandlers zu erzeugende Zielspannung erreicht wird. Hierfür liegt der Ansteuerlogik vorteilhaft eine Regelung zugrunde, welche das Erreichen und/oder Aufrechterhalten der Zielspannung sicherstellt. Der Steuer-Chip ist beispielsweise mittels eines 130 nm BCD-Prozesses und/oder eines davon abweichenden Prozesses hergestellt.
Da der erfindungsgemäße Spannungswandler auf bekannten Spannungswandlerkonzepten basiert, wird auf eine eingehende Erläuterung dieser Konzepte nachfolgend verzichtet und stattdessen auf den Stand der Technik verwiesen. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass für die Spannungswandlung erforderliche weitere Komponenten wie Dioden oder weitere Schalter für den Fachmann ebenfalls als bekannt vorausgesetzt werden und daher nicht weiter erläutert werden.
Vorteilhaft weist der Steuer-Chip ferner wenigstens einen Spannungssensor auf, welcher eingerichtet ist, die zu erzeugende Zielspannung zu messen, sodass der wenigstens eine Spannungssensor als Basis für die vorstehend genannte Regelung der Zielspannung dienen kann. Weiter vorteilhaft weist der Steuer-Chip eine Überwachungsfunktion auf, welche beispielsweise eingerichtet ist, Spannungen und/oder Temperaturen und/oder die Ansteuerlogik und/oder weitere Teile des Steuer-Chips und/oder des gesamten Spannungswandlers zu überwachen.
Der Spannungswandler ist zudem als integrierter Spannungswandler ausgebildet, dessen Bestandteile in dem genannten Gehäuse integriert sind.
Darüber hinaus ist die Induktivität eine magnetkernlose Induktivität (z. B. eine als Luftspule ausgebildete Induktivität), welche vollständig oder teilweise auf Basis eines Bonddrahtes ausgebildet ist. Darüber hinaus ist es denkbar, dass sich die Induktivität auf Basis einer Vielzahl elektrisch direkt und/oder indirekt verbundener Bonddrähte ausgebildet ist.
Der integrierte Steuer-Chip ist auf dem Trägermaterial angeordnet und eingerichtet, auf Basis einer Ansteuerung des wenigstens einen Schalters, auf Basis der Kapazität und auf Basis der Induktivität (z. B. in Verbindung mit einer zur Spannungswandlung erforderlichen Diode oder in Verbindung mit wenigstens einem weiteren Schalter) eine Spannungswandlung zwischen einem Eingang und einem Ausgang des Spannungswandlers durchzuführen. Der integrierte Steuer-Chip ist beispielsweise kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig (z. B. verklebt und/oder verlötet und/oder verschweißt) am Trägermaterial angeordnet.
Eine Höhe einer Gesamtschaltfrequenz (d. h., eine Frequenz, die sich aus einer Überlagerung sämtlicher Einzelschaltfrequenzen der an der Spannungswandlung beteiligten Schalter ergibt) des Spannungswandlers ist an die auf Basis des Bonddrahts bereitgestellte Induktivität angepasst. Da die Induktivität erfindungsgemäß auf Basis eines oder mehrerer Bonddrähte bereitgestellt wird, lassen sich auf diese Weise entsprechend nur geringe Induktivitätswerte erzeugen, weshalb i. d. R. eine hohe Gesamtschaltfrequenz angestrebt wird, um auf Basis solch geringer Induktivitätswerte jeweils gewünschte Spannungswandlungen durchführen zu können.
Der erfindungsgemäße Spannungswandler bietet zahlreiche Vorteile, welche beispielsweise eine Möglichkeit zur Miniaturisierung des Spannungswandlers umfassen. Diese ergibt sich u. a. aus der Verwendung eines oder mehrerer Bonddrähte zum Ausbilden der für die Spannungswandlung erforderlichen Induktivität des Spannungswandlers, da auf diese Weise ein im Stand der Technik erforderlicher Flächenbedarf einer beispielsweise mittels eines 130 nm BCD-Prozess realisierten Induktivität, deutlich verringert werden kann. Entsprechend ist dadurch auch von einer Kostenersparnis durch eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Spannungswandlers im Vergleich zu herkömmlichen Spannungswandlern auszugehen.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Spannungswandler ein Multi-Level-Spannungswandler, welcher im integrierten Steuer-Chip eine Vielzahl von Schaltern aufweist. Zudem weist der Multi-Level-Spannungswandler eine Vielzahl von Kapazitäten auf, sodass der Multi-Level-Spannungswandler eingerichtet ist, die Spannungswandlung zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Spannungswandlers auf Basis der Vielzahl von Schaltern und der Vielzahl von sogenannten „fliegenden“ Kapazitäten durchzuführen, wobei wenigstens ein Teil der Vielzahl von Kapazitäten zur Erzeugung jeweiliger Spannungs-Level des Multi-Level-Spannungswandler verwendet wird. Aufgrund des Multi-Level-Spannungswandlerprinzips lassen sich besonders hohe Gesamtschaltfrequenzen für den Spannungswandler erzielen, welche die erfindungsgemäße Verwendung des Bonddrahtes als Induktivität des Spannungswandlers erleichtert oder je nach Auslegung des Spanungswandlers ggf. erst ermöglicht. Zudem bietet das Multi-Level-Spannungswandlerprinzip dahingehend Vorteile, dass kostengünstigere und/oder einfacher herzustellende Schalter (insbesondere Halbleiterschalter) einsetzbar sind, da diese prinzipbedingt jeweils nur einen Bruchteil der zu wandelnden Spannungen schalten müssen und demnach nur für relativ geringe Spannungen auszulegen sind. Ferner lassen sich auf Basis des Multi-Level-Spannungswandlerprinzips geringere Schaltverluste usw. erzielen.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die wenigstens eine Kapazität als Silizium-Kondensator, insbesondere als Deep-Trench-Silizium-Kondensator ausgebildet und/oder ein Bestandteil eines Kapazitätsmoduls (auch „Multi-Cap-Modul“ genannt), in welchem mehrere unabhängig voneinander verwendbare Kapazitäten integriert sind. Dies bietet den Vorteil, dass auch die für die Spannungswandlung erforderlichen Kapazitäten des erfindungsgemäßen Spannungswandlers mit einem besonders geringen Flächenbedarf integrierbar sind, da diese nicht wie aus dem Stand der Technik bekannt, als monolithisch integrierte Kapazitäten auf Basis eines Prozesses ausgebildet sind, welcher gemeinsam für den Steuer-Chip und die Induktivität verwendet wird. Es sei darauf hingewiesen, dass das Kapazitätsmodul grundsätzliche beliebige für den Spannungswandler benötige Kapazitäten bereitstellen kann, welche beispielsweise vorstehend genannte „fliegende“ Kapazitäten und/oder Eingangs- und/oder Ausgangskapazitäten (Pufferkapazitäten) und/oder davon abweichende Kapazitäten umfassen.
Bevorzugt weist das Trägermaterial eine Metallplatte (z. B. eine Kupferplatte) und/oder eine Keramikplatte und/oder ein elektrisch leifähiges Stanzgitter (z. B. ein Kupferstanzgitter) und/oder eine Leiterplatte und/oder einen Wärmeableitungsbereich, welcher insbesondere zur Anordnung des integrierten Steuer-Chips verwendbar ist, auf. Darüber hinaus ist ein als Trägermaterial verwendetes Material bzw. eine Materialkombination grundsätzlich nicht eingeschränkt und kann beispielsweise ein Kunststoffmaterial oder davon abweichende Materialien enthalten.
Vorteilhaft ist die wenigstens eine Kapazität (oder das vorstehend beschriebene Kapazitätsmodul) auf dem Trägermaterial und/oder auf dem integrierten Steuer-Chip angeordnet. Durch eine zumindest teilweise Anordnung der Kapazität bzw. des Kapazitätsmoduls auf dem Steuer-Chip lässt sich ein Gesamtflächenbedarf des erfindungsgemäßen Spannungswandlers weiter reduzieren. Eine Anordnung der Kapazität bzw. des Kapazitätsmoduls erfolgt beispielsweise mittels einer kraftschlüssigen und/oder stoffschlüssigen und/oder formschlüssigen Befestigung. Besonders vorteilhaft lässt sich in diesem Zusammenhang beispielsweise eine Klebeverbindung einsetzen. Darüber hinaus ist es möglich, dass elektrische Verbindungen zwischen der wenigstens einen Kapazität bzw. dem Kapazitätsmodul und/oder der Induktivität und/oder dem integrierten Steuer-Chip jeweils auf Basis eines Bonddrahtes ausgebildet sind. Ein zur Verbindung der jeweiligen Komponenten des Spannungswandlers verwendeter Bonddraht ist vorzugsweise der gleiche Bonddraht, wie jener, der zu Ausbilden der Induktivität verwendet wird, wobei auch eine Verwendung unterschiedlicher Bonddrähte mit unterschiedlichen Spezifikationen möglich ist.
Der Spannungswandler ist beispielsweise ein resonanter Wandler und/oder ein Aufwärtswandler und/oder ein Abwärtswandler und/oder ein Synchronwandler und/oder ein bidirektionaler Wandler und/oder ein davon abweichender Typ eines Spannungswandlers, welcher wenigstens eine zu integrierende Kapazität und wenigstens eine zu integrierende Induktivität aufweist. Darüber hinaus ist es denkbar, dass der Spannungswandler auf Basis einer einzelnen Eingangsspannung eine Vielzahl voneinander abweichender Ausgangsspannungen erzeugt.
Vorteilhaft ist der erfindungsgemäße Spannungswandler eingerichtet, Eingangsspannungen und/oder Ausgangsspannungen bis zu 60 V zu verarbeiten und/oder bereitzustellen. Als bevorzugte Eingangsspannungen kommen beispielsweise 48 V, 24 V oder 12 V als Spannungen in Frage, ohne die Eingangsspannungen dadurch auf diese Spannungen einzuschränken. Als bevorzugte Ausgangsspannungen kommen beispielsweise 12 V, 5 V, 3,3 V, 1,8 V oder 0,9 V als Spannungen in Frage, ohne die Eingangsspannungen dadurch auf diese Spannungen einzuschränken. Alternativ oder zusätzlich ist der erfindungsgemäße Spannungswandler eingerichtet, eine Gesamtschaltfrequenz im Bereich von mehreren 10 MHz bis zu zweistelligen oder dreistelligen MHz zu erzeugen, ohne die Gesamtschaltfrequenz dadurch auf vorstehend genannte Bereiche einzuschränken.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Induktivität zumindest teilweise mittels einer Embedding-Leiterplattentechnologie ausgebildet.
Vorzugsweise ist eine Höhe der Induktivität durch eine Länge des zur Induktivität beitragenden Bonddrahtes und/oder durch eine Anzahl mittels des zur Induktivität beitragenden Bonddrahtes verbundener Leiterbahnen- und/oder Stanzgitterabschnitte festgelegt. Hierfür ist es beispielsweise möglich, den zur Induktivität beitragenden Bonddraht in Form unterschiedlich ausgeprägter Bögen und/oder Schleifen usw. auszubilden, um eine jeweils angestrebte Induktivität zu erreichen. Dies ermöglicht eine besonders hohe Flexibilität bei der Realisierung der Induktivität, da zur Anpassung der Induktivität an unterschiedlich ausgelegte Spannungswandler erfindungsgemäß keine vorgefertigten und somit unveränderbaren Induktivitäten eingesetzt werden müssen. In einem Fall, in dem beispielsweise ein Stanzgitter für die Herausführung von Anschlüssen des Spannungswandlers aus dem Gehäuse eingesetzt wird, ist es möglich, voneinander isolierte leitende Abschnitte im Stanzgitter vorzusehen, welche nicht zur äußeren Kontaktierung des Spannungswandlers, sondern als zur Induktivität beitragende Abschnitte verwendet werden. Solche Abschnitte sind beispielsweise in Form parallel angeordneter und/oder voneinander isolierter Metallstreifen ausgebildet, welche je nach erforderlicher Induktivität über mehrere Bonddrähte miteinander verbunden werden können und in Verbindung mit diesen Bonddrähten eine Gesamtinduktivität des Spannungswandlers ausbilden. Es versteht sich, dass solche leitenden Abschnitte auch als Leiterbahnen usw. ausgebildet und für die Bereitstellung der erforderlichen Gesamtinduktivität des Spannungswandlers verwendet werden können.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Spannungswandlermodul vorgeschlagen, welches eine Vielzahl von Spannungswandlern nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist, wobei die Vielzahl von Spannungswandlern in einem gemeinsamen Gehäuse integriert ist. Dies bietet u. a. den Vorteil, dass auf Basis eines solchen Spannungswandlermoduls eine Vielzahl unterschiedlicher Spannungswandlungen bei sehr geringem Gesamtflächenbedarf für das Modul umsetzbar sind. Die Merkmale, Merkmalskombinationen sowie die sich aus diesen ergebenden Vorteile entsprechen den in Verbindung mit dem erstgenannten Erfindungsaspekt ausgeführten derart ersichtlich, dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
Figurenliste
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Dabei zeigen:

1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Spannungswandlers gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 ein Schaltbild eines erfindungsgemäß integrierten Spannungswandlers; und
3 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Spannungswandlers gemäß einer zweiten Ausführungsform.

Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Spannungswandlers gemäß einer ersten Ausführungsform, wobei der Spannungswandler hier beispielhaft ein synchroner Multi-Level-Abwärtswandler ist, dessen Bestandteile durch ein Gehäuse 30 gekapselt sind.
Der Spannungswandler weist aus einem Kupferstanzgitter ausgebildete Anschlüsse 70 auf, welche u. a. für eine externe Kontaktierung des erfindungsgemäßen Spanungswandlers vorgesehen sind. Es sei darauf hingewiesen, dass elektrische Verbindungen zwischen einer oder mehreren Komponenten des erfindungsgenmäßen Spannungswandlers und den Anschlüssen 70 aus Gründen der Übersichtlichkeit hier nicht gezeigt sind. Es sei zudem darauf hingewiesen, dass nicht alle beispielhaft gezeigten Anschlüsse 70 eine elektrische Kontaktierung mit einer Komponente des Spannungswandlers aufweisen müssen.
Zudem weist der Spannungswandler ein Kapazitätsmodul 60 und einen Steuer-Chip 20 auf, welcher auf einem Wärmeableitungsbereich 90 angeordnet ist, der ebenfalls auf Basis des Kupferstanzgitters ausgebildet ist.
Der Steuer-Chip 20 weist eine Vielzahl von (nicht gezeigten) Schaltern S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, eine Ansteuerlogik zur Ansteuerung der jeweiligen Schalter S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9 und eine Überwachungsfunktion auf, welche u. a. für eine Temperaturüberwachung des Spannungswandlers vorgesehen ist.
Das Kapazitätsmodul 60 weist eine Vielzahl separat nutzbarer (nicht gezeigter) Kapazitäten C1, C2, C3 auf, welche als integrierte Deep-Trench-Siliziumkondensatoren ausgebildet sind.
Alternativ ist es denkbar, das Kapazitätsmodul 60 teilweise oder vollständig auf dem Steuer-Chip 20 anzuordnen, um eine weitere Reduzierung einer Gesamtfläche des erfindungsgemäßen Spannungswandlers zu ermöglichen.
Eine für den Spannungswandler zur Energiespeicherung vorgesehene Induktivität L ist hier mittels eines Bonddrahtes 40 ausgebildet, welcher das Kapazitätsmodul 60 und den Steuer-Chip 20 elektrisch miteinander verbindet. Mittels weiterer Bonddrähte 40 (hier vereinfacht als eine einzelne Verbindung dargestellt) ist das Kapazitätsmodul 60 elektrisch mit dem Steuer-Chip 20 verbunden und auf diese Weise eingerichtet, die im Kapazitätsmodul integrierten Kapazitäten C1, C2, C3 unabhängig voneinander zu nutzen.
Mittels vorstehend beschriebener Konfiguration ist der integrierte Steuer-Chip 20 eingerichtet, auf Basis einer Ansteuerung der Schalter S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, auf Basis der Kapazitäten C1, C2, C3 des Kapazitätsmoduls 60 und auf Basis der Induktivität L eine Spannungswandlung zwischen einem Eingang 50 und einem Ausgang 55 des Spannungswandlers durchzuführen. Eine Höhe einer Gesamtschaltfrequenz des Spannungswandlers ist an die auf Basis des Bonddrahts 40 bereitgestellte geringe Induktivität L angepasst.
Der erfindungsgemäße Spannungswandler gemäß der ersten Ausführungsform ist hier beispielhaft eingerichtet, eine Eingangsspannung von 12 V in eine Ausgangsspannung von 3,3 V zu wandeln. Eine Gesamtschaltfrequenz des erfindungsgemäßen Spannungswandlers liegt hier beispielhaft bei 30 MHz.
2 zeigt ein Schaltbild eines erfindungsgemäß integrierten Spannungswandlers, welcher auf einem aus dem Stand der Technik bekannten Multi-Level-Spannungswandler basiert.
Der Spannungswandler weist einen Eingang 50, einen Ausgang 55, Masseanschlüsse M eine als Bonddraht 40 ausgebildete Induktivität L, eine Vielzahl von Schaltern S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9 und eine Vielzahl von Kapazitäten C1, C2, C3 auf, wobei die Kapazitäten C2 und C3 hier sogenannte „fliegende“ Kapazitäten C2, C3 des Multi-Level-Spannungswandlers repräsentieren. Die jeweiligen Kapazitäten C1, C2, C3 sind in ein einzelnes Kapazitätsmodul 60 integriert.
Da die Funktionsweise eines hier gezeigten Multi-Level-Spannungswandlers dem Fachmann grundsätzlich bekannt ist, wird auf eine eingehende Beschreibung der Funktionsweise verzichtet und entsprechend auf den Stand der Technik verwiesen.
3 zeigt eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Spannungswandlers gemäß einer zweiten Ausführungsform. Aufgrund zahlreicher Übereinstimmungen zwischen dem in 1 gezeigten Spannungswandler gemäß der ersten Ausführungsform und dem in 3 gezeigten Spannungswandler gemäß der zweiten Ausführungsform, werden zur Vermeidung von Wiederholungen nachfolgend nur die Unterschiede zwischen den beiden Spannungswandlern erläutert.
Der Spannungswandler gemäß der zweiten Ausführungsform weist aufgrund einer geringeren Wärmeentwicklung keinen Wärmeableitungsbereich 90 auf.
Hingegen weist der Spannungswandler gemäß der zweiten Ausführungsform mehrere länglich ausgebildete Stanzgitterabschnitte 80 auf, welche durch ein verwendetes Kupferstanzgitter bereitgestellt sind. Mittels des Kupferstanzgitters sind darüber hinaus die Anschlüsse 70 des Spannungswandlers bereitstellt. Die Stanzgitterabschnitte 80 sind voneinander isoliert ausgebildete Abschnitte, welche mittels einer Vielzahl von Bonddrähten 40 elektrisch verbunden sind. Diese Bonddrähte 40 bilden gemeinsam mit den Stanzgitterabschnitten 80 die Gesamtinduktivität L des Spannungswandlers aus.
Die hier gezeigte Verwendung von Stanzgitterabschnitten 80 zum Ausbilden der Induktivität L bietet den Vorteil, dass eine jeweils zu realisierende Induktivität L des Spannungswandlers besonders flexibel an unterschiedlich ausgelegte Spannungswandler anpassbar ist, indem beispielsweise nur ein Teil der Stanzgitterabschnitte 80 zum Ausbilden der Induktivität L verwendet wird.

Claims

Spannungswandler aufweisend: • ein Trägermaterial (10), • einen integrierten Steuer-Chip (20) aufweisend wenigstens einen Schalter (S1), • wenigstens eine Kapazität (C1), • eine Induktivität (L), und • ein Gehäuse (30), wobei • der Spannungswandler ein integrierter Spannungswandler ist, dessen Bestandteile im Gehäuse (30) integriert sind, • die Induktivität (L) eine magnetkernlose Induktivität ist, welche vollständig oder teilweise auf Basis eines Bonddrahtes (40) ausgebildet ist, • der integrierte Steuer-Chip (20) auf dem Trägermaterial (10) angeordnet ist und eingerichtet ist, auf Basis einer Ansteuerung des wenigstens einen Schalters (S1), auf Basis der Kapazität (C1) und auf Basis der Induktivität (L) eine Spannungswandlung zwischen einem Eingang (50) und einem Ausgang (55) des Spannungswandlers durchzuführen, und • eine Höhe einer Gesamtschaltfrequenz des Spannungswandlers an die auf Basis des Bonddrahts (40) bereitgestellte Induktivität (L) angepasst ist.
Spannungswandler nach Anspruch 1, wobei der Spannungswandler • ein Multi-Level-Spannungswandler ist, welcher im integrierten Steuer-Chip (20) eine Vielzahl von Schaltern (S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9) aufweist, • eine Vielzahl von Kapazitäten (C1, C2, C3) aufweist, und • eingerichtet ist, die Spannungswandlung zwischen dem Eingang (50) und dem Ausgang (55) des Spannungswandlers auf Basis der Vielzahl von Schaltern (S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9) und der Vielzahl von Kapazitäten (C1, C2, C3) durchzuführen, wobei wenigstens ein Teil der Vielzahl von Kapazitäten (C1, C2, C3) zur Erzeugung jeweiliger Spannungs-Level des Multi-Level-Spannungswandler verwendet werden.
Spannungswandler nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Kapazität (C1) • als Silizium-Kondensator, insbesondere als Deep-Trench-Silizium-Kondensator ausgebildet ist, und/oder • ein Bestandteil eines Kapazitätsmoduls (60) ist, in welchem mehrere unabhängig voneinander verwendbare Kapazitäten (C1, C2, C3) integriert sind.
Spannungswandler nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Trägermaterial (10) • eine Metallplatte, und/oder • eine Keramikplatte, und/oder • ein elektrisch leifähiges Stanzgitter, und/oder • eine Leiterplatte, und/oder • einen Wärmeableitungsbereich, insbesondere zur Anordnung des integrierten Steuer-Chips (20) aufweist.
Spannungswandler nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei • die wenigstens eine Kapazität (C1) auf dem Trägermaterial (10) und/oder auf dem integrierten Steuer-Chip (20) angeordnet ist, und/oder • elektrische Verbindungen zwischen der wenigstens einen Kapazität (C1) und/oder der Induktivität (L) und/oder dem integrierten Steuer-Chip (20) jeweils auf Basis eines Bonddrahtes (40) ausgebildet sind.
Spannungswandler nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Spannungswandler ein • resonanter Wandler, und/oder • ein Aufwärtswandler, und/oder • ein Abwärtswandler, und/oder • ein Synchronwandler, und/oder • ein bidirektionaler Wandler ist.
Spannungswandler nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Spannungswandler eingerichtet ist, • Eingangsspannungen und/oder Ausgangsspannungen bis zu 60 V zu verarbeiten und/oder bereitzustellen, und/oder • eine Gesamtschaltfrequenz des Spannungswandlers im Bereich von mehreren 10 MHz bis zu zweistelligen oder dreistelligen MHz zu erzeugen.
Spannungswandler nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Induktivität (L) zumindest teilweise mittels einer Embedding-Leiterplattentechnologie ausgebildet ist.
Spannungswandler nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Höhe der Induktivität (L) • durch eine Länge des zur Induktivität (L) beitragenden Bonddrahtes (40), und/oder • durch eine Anzahl mittels des zur Induktivität (L) beitragenden Bonddrahtes (40) verbundener Leiterbahnen- und/oder Stanzgitterabschnitte festgelegt ist.
Spannungswandlermodul aufweisend eine Vielzahl von Spannungswandlern nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vielzahl von Spannungswandlern in einem gemeinsamen Gehäuse (30) integriert ist.