TWI362169B - - Google Patents

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TWI362169B TW093137949A TW93137949A TWI362169B TW I362169 B TWI362169 B TW I362169B TW 093137949 A TW093137949 A TW 093137949A TW 93137949 A TW93137949 A TW 93137949A TW I362169 B TWI362169 B TW I362169B
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Description

1362169 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於開關電源及半導體積體電路，例如’關 於有效適用於將高電壓轉換爲低電壓之開關電源，及也爲 其所使用之半導體積體電路之技術。 【先前技術】 在開關電源中，對其要求低價格、小型、高效率 '低 電壓' 大電流。因此，開關元件多數係使用低導通電阻（ 低Ron )、低Qgd(低閘極充電電荷量）之N通道型的功率 MOSFET(以下，略爲NMOS)。第12圖係顯示在本申請案 發明之前所被檢討之降壓型開關電源之構造圖。在高電位 側開關元件Μ 1使用NMOS時，需要圖中稱爲「自舉電路 (bootstrap)」之昇壓電路，及位準移位電路。在第13圖 之昇壓電路中，由電源電壓VDD低二極體D4之順向電壓 V f份之電壓（V D D - V f )係被供應給高電位側開關元件 Μ 1之驅動用。即對於開關元件Μ 1之源極（中點LX )， 只有蓄積在自舉電容器CB之電壓（VDD-Vf)之高電壓被 供應給開關元件Μ 1之閘極。爲了使前述電壓（V D D - V f ) 變大，前述二極體D4係使用順向電壓Vf低之蕭特基阻障 二極體。 第〗4圖係顯示第13圖所示之降壓型開關電源之各部動 作波形圖。在降壓型開關電源中，高電位側開關元件M ] 與低電位側開關元件M2之中點LX在每次開關時’於輸 (2) (2)1362169 入電壓Vin與接地電位VSS變化。昇壓電路係中點LX之 電位爲接地電位VSS之期間，由電源電壓VDD藉由二極 體D4而充電自舉電容器CB。因此，自舉電容器CB之兩 端電壓變成由電源電壓VDD低二極體D4之順向電壓 Vf 份之電壓（VDD-Vf)。中點LX之電位爲輸入電壓Vin時 ，二極體D4防止對於電源電壓VDD之逆流，由自舉電容 器CB對於高電位側開關元件Ml之驅動電路供電。高電 位側開關元件Ml之驅動電壓Vgs變成（VDD-Vf)。 另一方面，包含控制電路之周邊電路的電源電壓 VDD有低電壓化之傾向。因此，二極體D4之順向電壓Vf 之降低份變成無法忽視，產生無法獲得高電位側開關元件 Μΐέ充分的驅動電壓之可能性。驅動電壓如不足，開關 元件之本來的性能無法發揮，會有招致損失之增加等。因 此，作爲利用接合型FET(以下，略爲JFET)來構成自舉電 路以內藏於IC之開關電源之例子，有日本專利特表平1 1 -501500號。在此開關電源中，係藉由JFET而對自舉用電 容器充電。 [專利文獻1]日本專利特表平1 1 -50 1 500號 【發明內容】 [發明所欲解決之課題] 但是，在JFET中，於關閉狀態之洩漏電流無法忽視 ，爲了確保充分之昇壓電壓，乃串聯連接逆流防止用之二 極體而使用。即爲了構成實用之電路，在前述專利文獻1 -6- (3) (3)1362169 之開關電源中，認爲需要逆流防止二極體之連接，結果爲 ，變成具有與前述第]3圖之電路相同之問題。 本發明之目的在於提供：於電源電壓VDD低之情形 ，實現可獲得高電位側開關元件Μ 1之充分的驅動電壓之 開關電源’及其所使用之半導體積體電路。由本說明書之 記載以及所附圖面’本發明之前述及其他目的與新的特徵 理應可以變得淸楚。 [解決課題用手段] 如簡單說明由本申請案所揭示發明中之代表性者之槪 要’則如下述：即在通過依據PWM(脈波寬度調變）訊號 ’而進行開關動作之開關元件，以控制流通於電感器之電 流’藉由以串聯形態設置於前述電感器之電容器，以形成 輸出電壓之開關電源中，在前述開關元件之輸出節點與特 定電壓端子間設置由自舉電容器與MOSFET所成之昇壓 電路，將該昇壓電壓當成前述開關元件之驅動電路的動作 電壓，前述MOSFET被設爲關閉狀態時，一方之源極' 汲極領域與基板閘極間之接合二極體對於藉由前述自舉電 容器所形成之昇壓電壓，係成爲相反方向，如此連接另一 方之源極、汲極領域與前述基板閘極》 [發明效果] 在電源電壓VDD低之情形中，也可以獲得高電位側 開關元件之充分的驅動電壓。 -7 - (4) (4)1362169 【實施方式】 第1圖係顯示關於本發明之開關電源之一實施例的槪 略電路圖。此實施例係適合於形成將輸入電壓Vin予以降 壓之輸出電壓 Vout之所謂的降壓型開關電源。雖無特別 限制，但是，輸入電壓Vin係設爲約1 2V之比較高的電壓 ，輸出電壓Vout係設爲約3V程度之低電壓。 前述輸入電壓Vin係藉由高電位側開關元件Ml而由 電感器L0之一端進行電流之供給。在電感器LO之另一 端與電路的接地電位VSS之間設置有電容器C0，藉由此 種電容器C0，形成經過平滑化之輸出電壓Vout。在前述 電感器L0之一端與電路的接地電位VSS之間係設置有， 在前述開關元件Μ 1爲關閉狀態時，藉由使中點LX成爲 電路的接地電位，箝位產生於前述電感器L0之反電動勢 電壓之開關元件M2。前述開關元件Μ1與M2係藉由Ν通 道型之功率MOSFET所構成》前述開關元件Ml與M2之 連接點係設爲所謂之反相推挽輸出電路的中點LX，與前 述電感器L0 —端連接。
前述輸出電壓V 〇 u t係控制爲設定如約3 V之電位故， 設置有如下之P WM控制電路。作爲其之一例，前述輸出 電壓Vout係藉由由電阻R1與R2所成之分壓電路所分壓 ，而供應給錯誤放大器EA之一方的輸入（-)。在此錯誤 放大器EA之另一方的輸入（+)供應基準電壓Vr。前述 分壓電壓與前述基準電壓V r之差電壓係供應給電壓比較 電路CMP之一方的輸入（·）。在前述電壓比較電路CMP (5) (5)1362169 之另一方的輸入（+)係供應以三角波產生電路TWG所形 成之三角波。電壓比較電路CMP之輸出訊號係供應給控 制電路CONT，形成令前述分壓電壓與前述基準電壓Vr 成爲一致之PWM訊號。另外，並非PWM訊號，只要是 控制PFM(脈波振幅調變）訊號、PDM(脈波密度調變）訊號 等之功率MOSFET之開關，以控制輸出電壓Vout者，並 無特別限制。 控制電路CONT係形成對應前述PWM訊號之高電壓 側控制訊號hg與低電位側控制訊號lg。在此實施例中， 將低導通電阻、低Qgd之N通道型功率MOSFET當成前 述開關元件Ml使用，令當成源極隨偶器電路動作。因此 ，爲了可獲得對應前述輸入電壓Vin之高電壓的前述中點 LX之電位，換言之，爲了防止中點 LX之電位只降低 S FETM I之臨界値電壓份而產生損失，所以設置有昇壓 電路。即昇壓電路係進行使前述M0SFETM1導通狀態時 之閘極電壓對於前述輸入電壓Vin，成爲其之臨界値電壓 份以上之高電壓的動作。 前述中點LX係連接於自舉電容器CB之一端。此自 舉電容器CB之另一端係藉由P通道型開關M0SFETM3之 源極、汲極路徑而連接於電源電壓VDD。前述電源電壓 VDD係約5V之低電壓，係包含前述控制電路CONT而構 成PWM控制電路之錯誤放大器EA、電壓比較電路CMP 及三角波產生電路TWG之動作電壓，也當成後述之位準 移位電路L S ]、L S 2之低電壓側電路的動作電壓而使用。 (6) (6)1362169 對應前述PWM訊號之高電壓側控制訊號hg係藉由位 準移位電路L S 2而被位準移位，設爲前述高電壓側之開關 元件Ml的驅動訊號HG。位準移位電路LS 2係將前述電源 電壓VDD與以前述自舉電容器CB所形成之昇壓電壓Vbt 當成動作電壓，將前述電源電壓VDD與接地電位（本例 約5V )振幅之高電壓側控制訊號hg位準移位爲昇壓電壓 Vbt與前述中點LX振幅之訊號，將使開關元件Ml成爲導 通狀態時之閘極電壓變高爲如昇壓電壓Vbt。 對應前述PWM訊號之低電位側控制訊號lg係當成緩 衝器等，基本上原樣供應給低電位側之開關元件M2的閘 極。位準移位電路LS 1係位準移位此種低電位側控制訊號 lg，形成供應給前述P通道型M0SFETM3之閘極之控制訊 號LG。即藉由位準移位電路而令開關元件M2之低電位側 控制訊號lg反轉，在使開關M2成爲關閉狀態時，形成對 應昇壓電壓 Vbt之控制訊號 LG，傳達給 P通道型 M0SFETM3之閘極，使此M0SFETM3成爲關閉狀態。 本發明之昇壓電路其特徵爲，代替前述第12圖之二極 體D4，而使用開關元件之P通道型功率MOSFET(以下， 略爲PM0S)M3。此時，PM0SM3係將汲極端子D連接於 電源VDD，將源極端子S連接於自舉電容器CB側。 MOSFET之源極與汲極係藉由電壓的施加方向而逆轉故， 同圖所示之前述汲極端子D及源極端子S係爲了方便而 已，意指藉由自舉電容器CB而形成比電源電壓VDD還 高之昇壓電壓Vbt之狀態的汲極及源極。PM0SM3之基板 (7) (7)1362169 閘極（背閘極，通道領域或者N型井領域）係連接於前 述源極端子S側，換言之，自舉電容器CB側》 第2圖係顯示說明第1圖之開關電源之驅動電路的動作 之波形圖。基本上，藉由對應PWM訊號之控制訊號hg與 lg，在開關元件M2導通之間（即開關元件Μ 1關閉之間） ，令開關元件M3導通，將自舉電容器CB充電爲電源電 壓VDD。在同圖中，將此充電電壓表示爲如VDD-V3(on) 般。V3(on)係M0SFETM3之源極一汲極路徑的充電動作時 之電壓損失，實質上可以視爲零。 此時之PM0SM3之動作，一般係稱爲反向特性者。即 由位準移位電路LSI對PM0SM3之閘極供應如接地電位之 低位準的控制訊號L G，電源電壓V D D側（汲極端子D ) 係當成源極領域而動作，成爲導通狀態，開始對於自舉電 容器CB之充電。當然藉由基板閘極與當成前述源極動作 之汲極端子D之PN接合而所構成之寄生二極體，也可形 成充電路徑故，此時，當成汲極領域動作之源極端子S測 知電位Vbt比VDD-Vf(Vf係寄生二極體之順向電壓）低時 ，通過此種寄生二極體也會有充電電流流通。 藉由對應PWM訊號之控制訊號hg與丨g，在開關元 件Μ ]導通之間（即開關元件M2關閉之間），藉由開關元 件Μ 1之導通，終點LX之電位由上述低位準上升。對應 此，自舉電容器CB之昇壓電壓Vbt上升前述充電電壓 VDD份而成爲高的電壓。即是在開關元件Μ 1之閘極與源 極間（HG-LX )係藉由前述位準移位電路LS2而被施加前 -11 - (8) (8)1362169 述自舉電容器CB之保持電壓VDD(VDD-V3(on))，由源極 側所獲得之終點LX之電位係變成上升至對應輸入電壓 Vin之高電壓。此處，VDD約爲5V，開關元件Ml之臨界 値電壓約爲IV程度，具有VDD>Vth之關係。 藉由前述昇壓電壓 Vbt之上升，在M0SFETM3之一 對的源極、汲極施加有與前述充電動作時對於一對之源極 、汲極領域反向之電壓，如第1圖所示般，昇壓電壓Vbt 側係當成源極端子動作，電源電壓VDD係當成汲極端子 D動作。因此，供應給閘極G之控制訊號LG如係電源電 壓VDD般之高位準，源極端子S之電位如上升至其臨界 値電壓Vth以上時，再度成爲導通狀態，會將形成昇壓電 壓Vbt的自舉電容器CB之電荷抽往電源電壓VDD側。 位準移位電路LSI將前述控制訊號LG之高位準當成對應 前述昇壓電壓Vbt之高電壓，令閘極G與源極端子S成 爲相同電位（Vth以下）令其維持關閉狀態。而且，在前 述寄生二極體施加反向電壓，不使流通放電前述自舉電容 器CB之電荷的電流。 使前述開關元件Μ 1成爲導通狀態之1次的充電動作所 消耗之自舉電容器CB的電荷，可以CgXVgs大槪加以計 算。此處，Cg係開關元件Μ 1之閘極輸入電容，V g s係閘 極、源極間之驅動電壓。藉由在前述電荷乘上開關頻率， 可求得平均充電電流。作爲其之一例，以Cg = 3 0 00pF、 V g s = 5 V、開關頻率1 Μ Η z來計算時，充電電流成爲1 5 m A 。另外，一般M0SFETM3之導通電阻爲數十m Ω，充電時 -12- 1362169 . Ο) 之電壓降低V3(on)小’可視爲零。因此，與基於習知之 二極體D4之順向電壓Vf的電壓降低相比，可以抑制爲非 常之小。 如前述般，在開關元件Μ 2關閉之間（開關元件μ 1導 通），需要使Ρ通道型M0SFETM3變成關閉。爲了使此ρ 通道型M0SFETM3關閉’位準移位電路LSI係藉由將前述 昇壓電壓 Vbt當成動作電壓，將給予 P 通道型 M0SFETM3之閘極端子G之控制訊號LG的位準進行位準 移位爲與源極端子s之昇壓電壓Vbt相同電壓。而且， MOSFETM3之汲極端子D與基板閘極間之寄生二極體（稱 爲本體二極體）存在著。藉由此寄生二極體，前述 M0SFETM3被設爲前述關閉狀態之同時，由昇壓電壓Vbt 朝向電源電壓 V D D之逆流也得以防止。因此，在前述專 利文獻1中，如使用JFET般，不需要新設置逆流防止用之 二極體。 開關元件Ml、M2、M3之導通、關閉狀態之轉換時間 存在有偏差等之故，爲了防止貫穿電流，在開關元件Ml 與M2之切換上，設置有空載時間。同樣地，在開關元件
Ml完全關閉前，如M0SFETM3導通時，則由昇壓電位側 對於電源VDD引起逆流故，設置有同樣之空載時間。此 空載時間並無特別限制，藉由形成對應前述PWM訊號之 訊號Ig及hg之控制電路CON T而設定。藉由以上，本發 明可以提供：在電源電壓V D D之低電壓化時，也可獲得 充分之開關元件Μ ]的驅動電壓之昇壓電路。 -13- (10)1362169 第3圖係顯示第1圖之P通道型MOSFETM3之一實施 例的槪略元件剖面圖。第3 ( A )圖係顯示一般的P通道 型MOSFET之例子，第3(B)圖係顯示高耐壓MOSFET 之例子。依據前述第2圖之各部訊號波形，知道昇壓電壓 Vbt可到達電源電壓VDD +輸入電壓Vin。因此，作爲P 通道型MOSFETM3，可以完全地使用如第3(B)圖所示 之高耐壓的 LDMOS(Laterally Diffused MOS:側向擴散
MOS)。
在第3 (A)圖之一般的P通道型MOSFET中’係在P 型基板PSUB上形成η型井領域NWEL，於其形成P +型之 一對的源極、汲極領域。在此一對之源極、汲極領域間之 井領域（通道或基板閘極）上形成有由薄的膜厚所成之閘 極絕緣膜。在前述閘極絕緣膜上形成有橫跨前述一對之源 極、汲極領域之閘極。而且’在當成構成前述昇壓電路之 開關元件M3使用時，前述井領域NWEL與設爲前述第1圖 之源極端子S側之Ρ +領域係相連接。在設爲前述第1圖之 汲極端子D之Ρ +領域與基板閘極（NWEL )之間，存在有 如圖示之寄生二極體。 在第3(B)圖之高耐壓MOSFET中’於Ρ型基板 PSUB(P-)上形成有設爲前述汲極端子D之Ρ +領域。對應 前述源極端子S之半導體領域係在N型井領域NWEL形 成與設爲前述汲極端子D之P +領域對向之P +領域’形成 有獲得對於此種N型井領域NWEL之歐姆接觸用之N +領 域。而且，藉由在前述P +領域及N +領域設置電極’以進 -14 - (11) (11)1362169 行和N型井領域NWEL之連接。此高耐壓MOSFET係汲 極領域爲，前述P +領域及P-之基板當成實質之汲極領域 動作，形成在N型井領域NWEL之P +領域間之井領域（ 通道或基板閘極）當成實質之基板閘極（通道領域）。 在前述一對之P +領域間之N井領域NWEL及基板 PSUB上形成有由薄膜厚所成之閘極絕緣膜。在前述閘極 絕緣膜上形成有橫跨前述一對之P +領域之閘極。而且， 在當成構成前述昇壓電路之開關元件M3使用時，前述并 領域NWEL與設爲前述第1圖之源極端子S側之P +領域係 相連接。設爲前述第1圖之汲極領域的一部份之基板PSUB 與基板閘極（NWEL )之間，係存在有圖示之寄生二極體 。在此種DMOS中，源極領域與汲極領域的構造係非對稱 ，爲了表示此情形，如圖示般，表示爲如源極、汲極般。 如第3 ( A ) 、（B)之槪略元件剖面構造圖所示般，連 接源極與基板閘極（井領域）使用故，於第3 ( A )圖之 一般的P通道型MOSFET、第3(B)圖之LDMOS中，皆 於汲極、源極間產生寄生之二極體。因此，本發明之開關 元件M3使用p通道型MOSFET及LDMOS，都不會有問題 。另外，在將如第3(B)圖之LDMOS用於對自舉電容器 CB充電電荷時，雖變成由第3(B)圖之汲極隊員及流通 電流，但是，此動作係在線性領域（低電流）之動作，開 關元件Μ 3之性能不會大幅降低。 在此實施例之開關電源中，於電源電壓VDD之低電 壓化時，也可獲得高電位側開關元件之充分的驅動電壓。 -15 - (12) (12)1362169 高電位側之開關元件可使用N通道型功率MOSFET，可構 成低價格、小型之開關電源。另外，如後述般’具有可容 易內藏於〗C之優點。藉由內藏，可降低外加之零件數目 ，有助於電源之小型化、低成本化》 本發明之昇壓電路係令P通道型M0SFETM3導通， 對自舉電容器CB充電，來自昇壓電位側之逆流防止係藉 由對應昇壓電壓而位準移位MOSFET之閘極電壓，使其 成爲關閉狀態，而且，活用本體二極體。因此，可以省掉 如前述專利文獻1之開關電源般之逆流防止用之二極古一 另外，一般，MOS之導通阻抗小至數十πιΩ故，與二極 體之順向電壓 V f相比，可以抑制充電時之電壓降低。如 可設定充分之充電時間’可將自舉電容器CB變高至VDD 〇 藉由以上，即使在電源電壓 VDD低之情形，也可獲 得高電位側開關元件Μ 1之充分的驅動電壓。藉此，高電 位側開關元件可以採用低價格、小型、低Ron、低Qgd之 N通道型功率MOSFET故’可以構成低價格、小型之開關 電源。另外，與簫特基阻障二極體相比’ MOSFET其晶片 面積小故，容易內藏於1C。藉此，可省掉外加之二極體 ，適合於電源之小型化 '成本降低。 第4圖係顯示關於本發明之開關電源之一實施例的構 造圖。此實施例之開關電源係以粗線框所包圍之部份由半 導體積體電路（I C )所構成。即高電位側開關元件Μ 1與 低電位側開關元件Μ 2係以外加之單體元件構成。另外， •16- (13) (13)1362169 電感器L0、自舉電容器CB及電容器CO，與構成前述分 壓電路之電阻R1與R2也以單體元件構成。在此實施例中 ，構成昇壓電路之開關元件M3係內藏在半導體積體電路 而形成。即半導體積體電路在前述M0SFETM3之外，也 形成有錯誤放大器EA、電壓比較電路CMP、三角波產生 電路TWG與控制電路CONT、位準移位電路LSI ' LS2。 雖未圖示出，但是，也包含驅動M0SFETM1、M2之驅動 電路。在此實施例中，將控制部份予以半導體積體電路化 ，藉由內藏自舉用開關元件M3，可以實現電源之零件數 減少、小型化。 第5圖係顯示關於本發明之開關電源之其他的一實施 例之構造圖。同圖中，也與前述相同，以粗線框所包圍之 部份係以半導體積體電路（I C )構成。在此實施例中，開 關元件Μ]、M2也藉由內藏於半導體積體電路，可進一步 減少外加之零件數目，適合於電源之小型化、低成本化。 第6圖係顯示關於本發明之開關電源之進而其他的一 實施例之構造圖。同圖中，也與前述相同，以粗線框所包 圍之部份以半導體積體電路（1C )構成。在此實施例中， 使用控制用1C與驅動器用1C之2個半導體積體電路。控 制1C係搭載有PWM控制部之錯誤放大器EA、電壓比較 電路CMP、三角波產生電路TWG與控制電路CONT而輸 出PWM訊號。驅動器1C係設置有開關元件Ml、M2 ,及 構成位準移位電路LS1、LS2及昇壓電路之M0SFETM3， 及接受PWM訊號而形成低電位側之控制訊號LG，之反相 -17- (14) (14)1362169 器電路INV1。在此實施例中，位準移位電路LSI係接受 PWM訊號而形成前述開關M0SFETM3之控制訊號LG。 第7圖係顯示關於本發明之開關電源之其他的一實施 例之槪略電路圖。此實施例係前述第1圖之實施例的變形 例，代替低電壓側之開關M0SFETM2，而使用二極體D] 。如此，在使用二極體D1之情形，只在導通狀態之順向 電壓 Vf，產生電壓損失之反面，由於其之陽極與陰極之 電位關係，導通/關閉自動進行故，不需要如前述之控制 訊號U。在所謂之降壓型開關電源中，前述控制訊號lg 、hg係如第2圖所示般，具有互補之關係。此實施例之昇 壓電路的M0SFETM3之控制訊號LG可以M0SFETM1之控 制訊號h g爲基礎而產生即可。在此實施例中，也可做成 如前述第4圖、第5圖及第6圖之構造。 第8圖係顯示關於本發明之開關電源之進而其他的一 實施例之構造圖。同圖中，與前述第6圖之實施例相同， 使用控制用1C與驅動器用1C之2個半導體積體電路。例 如對控制1C與驅動器1C給予共通之動作電壓VCC »此 電壓VCC可以如前述VDD之低電壓，也可以是對應輸入 電壓V in之高電壓。因此，於驅動器1C設.置有降壓電源 電路Reg，形成對應前述 VDD之內部電壓。相對於此， 控制1C係形成對應前述電源電壓VCC之PWM訊號。因 此，於前述驅動器1C設置有接受前述PWM訊號之電壓箱 位電路VCL。其他之構造係與前述第6圖之實施例相同故 ，省略其之說明。 -18- (15) (15)1362169 在此實施例中，驅動器1C並不需要特別之電源VDD ，可以將輸入電壓Vin當成電源電壓VCC使用。將此種 高電壓在內部與以降壓而當成低電壓使用故，可使在內部 驅動器電路之消耗電力變小。在此情形，在P W Μ控制I C 與驅動器1C中，動作電壓變成不同。即控制1C係以12V 、驅動器1C係以內部5V動作故，在PWM訊號之輸入電 路（VCL )設置有某種之電壓箝位手段。 第9圖係顯示前述第8圖之電壓箝位電路VCL之一實 施例的電路圖。同圖之電壓箝位電路VCL係將由驅動器 1C之外部端子所供給的高的訊號振幅VCC之輸入訊號（ PWM )的位準箝位在對應驅動器1C之反相器電路INV1或 位準移位電路LSI、LS2之低電壓側之電源電壓VDD位準 〇 輸入端子PWM係設置有當成靜電破壞防止電路之二 極體D2與D3。雖無特別限制，但是，此實施例之驅動器 1C係具有高的電壓VCC，及以電源電路Reg所形成之內 部電壓VDD之2種動作電壓。前述二極體D2係設置在前 述輸入端子PWM與電源端子VCC之間，前述二極體D3 係設置在前述輸入端子PWM與電路的接地電位VSS之間 。雖無特別限制，但是，前述電源電壓V C C係約1 2 V之 高的電壓，前述內部電壓VDD係約5V之低的電壓。 前述輸入端子PWM係連接在構成電壓箝位電路之N 通道型 Μ 0 S F E T Μ 4之一方的源極 '汲極路徑。對此 M0SFETM4之閘極供應作爲應限制電壓之內部電壓VDD。 -19- (16) 1362169 由前述M0SFETM4之源極、汲極路徑之另一方，可獲 藉由前述內部電壓VDD所箝位之輸出電壓’傳達給輸 電路IB之輸入端子。在此實施例中’爲了做成可穩定 進行藉由前述 M0SFETM4之電壓箝位動作’在前述源 、汲極路徑之另一方與電路的接地電位之間設置有電流 I 〇。另外，對於前述電流源I 〇以並聯形態設置有電容 Ci。 在此實施例中，如在同一圖以波形所示般，對輸入 子PWM供應如 VCC-0V(12V-0V)之大的訊號振幅之輸 訊號，由前述 M0SFETM4之源極、汲極路徑之另一方 如（VDD-Vth ) -0V般，被轉換爲藉由電源VDD所限制 小的訊號振幅。而且，通過輸入電路IB之輸出訊號 係如同圖中以波形所示般，設爲如 VDD-0V(5V-0V)般 CMOS振幅》此處，Vth係M0SFETM4之臨界値店阿。 無特別限制，但是，M0SFETM4係形成在電性上與基板 離之P型井領域，此種P型井（通道領域）係連接於前 M0SFETM4之輸出側的源極、汲極路徑之另一方。 在前述電壓箝位電路中，於M0SFETM4之輸出側 節點V形成有基於電路之絕緣不良等之高阻抗之洩漏 流路徑之情形，其之電位上升，M0SFETM4維持關閉狀 ，如前述之電流源】〇不存在，則電壓箝位動作變成不 行。藉由設置前述電流源1〇 ’前述輸出節點側之電位 升受到抑制’可進行穩定之電壓箝位動作。因此，電流 1〇如設定爲比不視爲不良之洩漏電流還大之微小電流 得 入 地 極 源 器 端 入 > 之 Vo 之 雖 分 述 的 電 態 可 上 源 -20- (17) (17)1362169 則可以謀求低消耗電力化。 另外，在M0SFETM4之源極、汲極間存在寄生電容 Cds。藉由此寄生電容Cdx，在輸入訊號PWM變化爲如 VCC之高電壓時，藉由耦合，會產生使輸出側變化爲電 源電壓VDD以上之問題。爲了避免此問題，在電流源1〇 以並聯形態設置有電容器Ci。藉此，寄生電容Cds與電 容器Ci以串聯形態連接，對應其之電容比之反比，分壓 輸入電壓 PWM，可使前述輸出側節點不成爲電源電壓 V D D以上。 另外，在輸入電路IB雖存在構成輸入電路之 MOSFET之閘極電容，但是，只以此種閘極電容，如前述 般，藉由耦合，輸出側節點會變化爲電源電壓VDD以上 。因此，前述電容器Ci與輸入電路IB之輸入電容相比， 也設爲充分的大。在本實施例中，對於前述輸入訊號 PWM，雖適用前述電壓箝位電路，但是，對於比內部動作 電壓高之電壓位準的輸入訊號，本電路也可以適用。作爲 其之一例，可舉驅動器I C之動作導通/關閉控制訊號等 。藉由在輸入有第8圖之輸入訊號PWM之端子適用如第9 圖之箝位電路，變成也可對應PWM訊號之高速的變化， 可以正確地控制驅動器1C。 第1 〇圖係顯示關於本發明之開關電源所使用之位準移 位電路LS2之一實施例的電路圖。此實施例之位準移位電 路係設置有當成輸入電路之以電源電壓VDD動作的 CMOS反相器電路INV2 »在此反相器電路in V2之輸入供 • 21 - (18) (18)1362169 應以前述控制訊號hg。此反相器電路INV2之輸出訊號係 供應給N通道型M0SFETM5之閘極。在此M0SFETM5之 汲極與昇壓電壓Vbt之間設置有負載電阻R3。雖無特別 限制，但是，在M0SFETM5之源極與電路之接地電位之 間設置有電阻R4。前述M0SFETM5之汲極輸出係當成通 過以昇壓電壓Vbt與中點LX之電位動作之CMOS反相器 電路INV3與INV4而被轉換之驅動訊號HG而被輸出。 在控制訊號hg爲低位準（VSS )時’反相器電路 INV2之輸出訊號成爲高位準，使M0SFETM5成爲導通狀 態。此時之電路的動作點可如下述般求得。第1 〇圖中’設 M0SFETM5之閘極電壓Vi、源極電壓Vs、汲極電壓Vo、 閘極-源極電壓Vgs，流過電阻R4之電流爲Is ’流過電 阻R3之電流爲Id，則以下關係成立：
Vs = Vi-Vgs = Is X R4 …（1)式
Is与Id …（2)式
Vo = Vbt-Id X R3= Vbt-Is X R3 …（3)式 (1)式中，Vgs係以前述M0SFETM5之特性所決定之 値。 由上述式子，可以導出：
Vo = Vbt-(Vj-Vgs)X(R3/R4) …（4) -22- (19) (19)1362169 此處，反相器電路INV3之輸入電壓，即前述汲極電 壓V 〇係成爲比其之邏輯臨界値還低之電位，如此設定前 述電阻R3 ' R4之値。藉此，反相器電路1NV3係輸出對應 昇壓電壓Vbt之高位準，由反相器電路IN V4形成對應中 點LX之電位的低位準之驅動訊號HG。 控制訊號hg爲高位準（VDD )時，反相器電路1NV2 之輸出訊號變成低位準，使M0SFETM5成爲關閉狀態。 藉此，M0SFETM5之汲極輸出係藉由電阻R3而輸出如昇 壓電壓Vbt般之高位準。藉此，反相器電路INV3之輸入 電壓變成比其之邏輯臨界値還高之電位，輸出對應中點 LX之電位的低位準，由反相器電路INV4形成對應昇壓電 壓Vbt之高位準的驅動訊號HG。前述位準移位電路在電 源投入時等，輸出也確定，具有不像習知方式之閂鎖形式 .的位準移位電路般，變成不定狀態之特長。 形成供應給開關M0SFETM3之閘極的控制訊號LG之 位準移位電路LSI，也如前述第]0圖以括號所示般，係藉 由同樣之電路所構成。但是，反相器電路INV3、INV4之 低電位側係設爲電路的接地電位（V S S )。在將控制訊號 (!g )之反轉訊號當成控制訊號（LG )輸出時，可省略前 述反相器電路INV4» 第]]圖係顯示關於本發明之開關電源之進而其他的一 實施例之槪略電路圖。此實施例係前述第1圖之實施例的 變形例，作爲昇壓電路之開關元件，係使用N通道型 M0SFETM3，。如此，在使用N通道型M0SFETM3’之情形 -23- (20) (20)1362169 ，在爲了對自舉電容器CB充電至電源電壓VDD，使之成 爲導通狀態時，需要將閘極電壓設在電源電壓VDD以上 。因此，位準移位電路LSI係藉由昇壓電壓VCC而動作 。此VCC可由外部供給，也可以同樣之昇壓電路形成。 如此，在使用N通道型MOSFET之情形，電源電壓VDD 側之源極、汲極領域與基板閘極係連接，昇壓電壓側之源 極、汲極領域與基板閘極之間的寄生二極體被當成逆流防 止用而加以利用。需要產生此昇壓電壓VCC用之電路故 ’作爲昇壓電路之開關元件，以p通道型MOSFET比較 優異。 第1 2圖係顯示關於本發明之開關電源之其他的一實施 例之構造圖。此實施例係前述第6圖之實施例的變形例， 前述驅動器1C係如前述第6圖所示般，可以形成在1個半 導體基板上之半導體積體電路構成’在此實施例中，也能 以個別適合前_述MOSFETM1、M2、其他的電路之製程， 在以一點虛線所示之半導體晶片（半導體基板）Chipl、 ChiP2、ChiP3上分別製作，做成將彼等以多晶片模組構造 而密封爲1個封裝所成之半導體積體電路裝置。另外，也 可以做成以將個別之半導體晶片Chip〗、Chip2、Chip3密 封於個別之封裝之3個半導體積體電路裝置所構成，在構 裝基板上相互連接以構成電路者。 以上’雖依據前述實施形態而具體說明由本發明人所 完成之發明，但是，本發明並不限定於前述實施形態’在 不脫離其之3C曰的朝圍內，可有種種變更之可能。例如， -24 - (21) (21)1362169 可以是設置以高電壓驅動低電位側之開關元件M 2的驅動 電路之實施例。此時，藉由開關元件Μ 2之小的導通電阻 値，可將在電感器所產生之中點LX箝位爲接地電位故’ 可以謀求開關元件之小型化或更有效率化。位準移位電路 LSI、LS2之具體的電路可以採用種種之實施形態。本發 明可以廣泛利用在開關電源裝置。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示關於本發明之開關電源之一實施例的槪 略電路圖。 第2圖係說明第1圖之開關電源之驅動電路的動作之波 形圖。 第3圖係顯示第1圖之p通道型M0SFETM3之一實施 例之槪略元件剖面圖。 第4圖係顯示關於本發明之開關電源之一實施例之構 造圖。 第5圖係顯示關於本發明之開關電源之其他的一實施 例之構造圖。 第6圖係顯示關於本發明之開關電源之進而其他的一 實施例之構造圖。 第7圖係顯示關於本發明之開關電源之其他的一實施 例之槪略電路圖。 第S圖係顯示關於本發明之開關電源之進而其他的一 實施例之構造圖。 -25- (22) (22)1362169 第9圖係顯示第8圖之電壓箝位電路VCL之一實施例 之電路圖。 第10圖係顯示關於本發明之開關電源所使用之位準移 位電路LS2之一實施例的電路圖》 第II圖係顯示關於本發明之開關電源之進而其他的一 實施例之槪略電路圖。 第12圖係顯示關於本發明之開關電源之進而其他的一 實施例之構造圖 第13圖係先於本申請案發明所被檢討之降壓型開關電 源之構造圖。 第14圖係第13圖所示之降壓型開關電源之各部動作波 形圖。 【主要元件符號說明】 D1-D4 :二極體 M1-M3 ' M35 ： MOSFET 1〇 :電流源 Ci :電容器 ，CONT :控制電路 EA :錯誤放大器 CMP :電壓比較電路 ，TWG :三角波產生電路 ，：I B :輸入電路 ，CB :自舉電容器 -26- (23) (23)1362169 LO :電感器 CO :電容器 R 1 ~ R 4 :電阻 INV1〜INV4 : CMOS反相器電路 R e g :電源電路 LSI ' 2 :位準移位電路
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Claims (1)

1362169 第093137949號專利申請案中文申請專利範圍修正本 民國丨00年 5月12曰修正 十、申請專利範圍 1. 一種開關電源，其特徵係具備： 電感器； 電容器，其係一端被連接至前述電感器的一端，另一 端被連接至電路的接地電位，形成輸出電壓； 開關元件，其係被連接至前述電感器的另一端，控制 從輸入電壓流至前述電感器的電流； 元件，其係於前述開關元件爲關閉狀態時，將前述電 感器的另一端形成所定電位； 驅動電路，其係驅動目U述開關兀件； 昇壓電路，其係具有：一端被連接至前述電感器的另 一端之自舉電容、及在該自舉電容的另一端與外部電源端 子之間連接源極-汲極路徑之MOSFET，可在前述自舉電 容的另一端產生成爲前述驅動電路的動作電壓的昇壓電壓 * 位準移位電路，其係形成：當前述元件爲導通狀態時 使前述MOSFET形成開啓狀態，當前述元件爲非導通狀 態時使前述MOSFET形成關閉狀態之開關控制訊號；及 PWM控制電路，其係形成PWM訊號，經由前述驅動 電路來控制前述開關元件的動作， 前述MOSFET爲P通道型，該P通道型的MOSFET 的一方的源極，汲極領域與基板閘極間的接合二極體係以 1362169 前述自舉電容的另一端的電位形成比前述外部電 • 電位高時能夠被施加反方向電壓的方式，使另一 ，汲極領域及前述基板閘極與前述自舉電容的前 連接，對應於前述PWM訊號，前述P通道型的 形成關閉狀態，而使前述昇壓電壓產生時，防止 ' 前述接合二極體從前述自舉電容的另一端流至前 _ 源端子。 φ 2.如申請專利範圍第1項所記載之開關電源 具備接受對應前述輸入電壓之高電壓，形成將其 部電壓之電源電路； 以此種電源電路所形成之內部電壓，係被設 前述昇壓電路及PWM控制電路之動作電壓。 3 .如申請專利範圍第1項所記載之開關電源 前述開關元件爲N通道型的MOSFET，前述元件 〇 4. 如申請專利範圍第1項所記載之開關電源 前述位準移位電路係接受在前述自舉電容所形成 壓電壓來使前述P通道型的MOSFET形成關閉狀 5. 如申請專利範圍第4項所記載之開關電源 前述PWM控制電路係包含： 錯誤放大器，其係接受對應於前述輸出電壓 號與基準電壓； 三角波產生電路； 比較器，其係接受前述錯誤放大器的'輸出訊 源端子的 方的源極 述另一端 MOSFET 電流藉由 述外部電 ，其中， 降壓之內 爲供應給 ，其中， 爲二極體 ，其中， 的前述昇 能〇 ，其中， 的電壓訊 號與在前 • 2 - 1362169 述三角波產生電路所形成的三角波；及 控制電路’其係接受前述比較器的輸出訊號來形成前 述PWM訊號。 6 ·如申請專利範圍第5項所記載之開關電源，其中， 前述開關元件、前述元件、前述自舉電容、前述電感器、 前述電容器係藉由外部元件來分別構成， 前述MOSFET、前述位準移位電路、前述驅動電路及 前述PWM控制電路係藉由1個的半導體積體電路所構成 ，前述PWM控制電路的錯誤放大器係接受對應於前述輸 出電壓的電壓訊號，而以前述輸出電壓能夠成爲所定電壓 的方式形成前述PWM訊號。 7 ·如申請專利範圍第5項所記載之開關電源，其中， 前述自舉電容、前述電感器、前述電容器係藉由外部元件 來分別構成， 前述開關元件、前述元件、前述MOSFET、前述驅動 電路、前述位準移位電路及前述PWM控制電路係藉由1 個的半導體積體電路所構成，前述PWM控制電路的錯誤 放大器係接受對應於前述輸出電壓的電壓訊號，而以前述 輸出電壓能夠成爲所定電壓的方式形成前述PWM訊號。 8 .如申請專利範圍第5項所記載之開關電源，其中， 前述自舉電容、前述電感器、前述電容器係藉由外部元件 來分別構成， 前述開關元件、前述元件、前述驅動電路、前述MOSFET 及前述位準移位電路係藉由第1半導體積體電路所構成， 1362169 前述控制電路係藉由第2半導體積體電路裝置所構成 ，前述PWM控制電路的錯誤放大器係接受對應於前述輸 出電壓的電壓訊號，而以前述輸出電壓能夠成爲所定電壓 的方式形成前述PWM訊號，且將該PWM訊號傳達給前 述第1半導體積體電路。 9. 如申請專利範圍第1項所記載之開關電源，其中， 更具備：接受對應於前述輸入電壓的高電壓，而形成將前 述高電壓降壓後的内部電壓之電源電路， 前述自舉電容、前述電感器、前述電容器係藉由外部 元件來分別構成， 前述開關元件、前述元件、前述驅動電路、前述MOSFET 及前述位準移位電路係藉由第1半導體積體電路所構成， 前述PWM控制電路係藉由第2半導體積體電路裝置 所構成，前述PWM控制電路係接受對應於前述輸出電壓 的電壓訊號，而以前述輸出電壓能夠形成所定電壓的方式 形成對應於前述高電壓的前述PWM訊號，且將該PWM 訊號傳達給前述第1半導體積體電路的輸入， 在前述第1半導體積體電路中，係具備電壓箝位電路 ，其係將前述PWM訊號位準移位成前述内部電壓與電路 的接地電位之間的振幅。 10. 如申請專利範圍第9項所記載之開關電源，其中 ，前述電壓箝位電路係具有： 輸入端子，其係被供給前述PWM訊號； N通道MOSFET，其係源極-汲極路徑的一方被連接 1362169 至前述輸入端子，對閘極供給内部電壓； 電流源，其係設於前述N通道型MOSFET的源極-汲 極路徑的另一方與電路的接地電位之間；及 電容器，其係與前述電流源設成並聯形態。 1 1 .如申請專利範圍第9項所記載之開關電源，其中 ，前述第1半導體積體電路係具有：構成前述開關元件的 第3半導體積體電路、構成前述元件的第4半導體積體電 路、構成前述MOSFET及前述位準移位電路的第5半導 體積體電路。 12.—種半導體積體電路，其特徵係包含： 開關元件，其係開關控制用以將輸入電壓降壓來形成 輸出電壓的電流； 第1端子，其係爲了流動前述電流； 第2端子，其係連接一端被連接至前述第1端子的自 舉電容的另一端； MOSFET，其係於外部電源端子與前述第2端子之間 連接源極-汲極路徑； 元件，其係與前述開關元件串聯； .驅動電路，其係驅動前述開關元件：及 位準移位電路’其係形成：當前述元件爲導通狀態時 使前述MOSFET形成開啓狀態，當前述元件爲非導通狀 態時使前述MOSFET形成關閉狀態之開關控制訊號； 前述自舉電容與前述MOSFET係構成產生用以驅動 前述開關元件的昇壓電壓之昇壓電路， -5- 1362169 前述MOSFET爲P通道型，該MOSFET的 * 極，汲極領域與基板閘極間的接合二極體係以前 容的另一端的電位形成比前述外部電源端子的電 夠被施加反方向電壓的方式，使另一方的源極， 及前述基板閘極與前述自舉電容的前述另一端連 " 藉由前述MOSFET成爲關閉狀態來使前述昇壓 ' 時，電流藉由前述接合二極體從前述自舉電容的 φ 至前述外部電源端子。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項所記載之半導體 ，其中，前述自舉電容係位於前述半導體積體電 〇 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項所記載之半導體 ，其中，前述電流係 爲了藉由一端被連接至前述第1端子的電感 端被連接至前述電感器的另一端，另一端被連接 Φ 接地電位之電容器來形成前述輸出電壓而產生之 入電壓流至前述電感器的電流。 1 5 ·如申請專利範圍第1 4項所記載之半導體 ，其中，前述開關元件爲N通道型的MOSFET。 1 6 .如申請專利範圍第1 3項所記載之半導體 ，其中，更具備：當前述開關元件爲關閉狀態時 感器的一方的端子形成所定電位的元件， 前述元件係形成於第1半導體基板之上， 前述開關元件係形成於第2半導體基板之上 一方的源 述自舉電 位商時能 汲極領域 接，防止 電壓產生 另一端流 積體電路 路的外部 積體電路 器 '及一 至電路的 從前述輸 積體電路 積體電路 使前述電 1362169 前述驅動電路係以輸出電壓能夠形成所望電壓的方式 接受控制訊號來進行前述開關元件與前述元件的開啓、關 閉的控制，形成於第3半導體基板上， 將前述第1半導體基板、前述第2半導體基板及前述 第3半導體基板密封於一個的封裝中。 17. 如申請專利範圍第16項所記載之半導體積體電路 ，其中，前述控制訊號爲PWM訊號》 18. 如申請專利範圍第16項所記載之半導體積體電路 ，其中，前述PWM訊號藉由錯誤放大器、三角波產生電 路、比較器、及控制電路所產生、 該錯誤放大器係接受對應於前述輸出電壓的電壓訊號 及基準電壓， 該比較器係接受前述錯誤放大器的輸出訊號與在前述 三角波產生電路所形成的三角波， 控制電路，其係接受前述比較器的輸出訊號。 1 9.如申請專利範圍第1 8項所記載之半導體積體電路 ，其中，接受對應於前述輸入電壓的高電壓，而形成將前 述高電壓降壓的内部電壓之電源電路、及將前述PWM訊 號位準移位成前述内部電壓與電路的接地電位之間的振幅 之電壓箝位電路係形成於前述半導體積體電路。 20.如申請專利範圍第19項所記載之半導體積體電路 ，其中，前述電壓箝位電路係具有： 輸入端子，其係被供給前述PWM訊號； N通道 MOSFET，其係源極-汲極路徑的一方被連接 1362169 至前述輸入端子’對閘極供給内部電壓； 電流源，其係設於前述N通道型MOSFET的源極-汲 極路徑的另一方與電路的接地電位之間；及 電容器，其係與前述電流源設成並聯形態。 21.如申請專利範圍第16項所記載之半導體積體電路 ，其中，前述驅動電路係具有： 第1電路’其係以第1振幅動作； 第2電路’其係具有：在閘極接受從第〗電路輸出的 訊號之第一 MOSFET、及在前述第一MOSFET與前述自舉 電容的另一無之間和前述第一MOSFET連接成串聯形態 的電阻；友、 位準移位電路，其係具有接受從前述第一MOSFET 與前述電阻所被連接的節點輸出的訊號，以在前述自舉電 容的另一端的電壓作爲電源之第3電路， 按照前述第3電路的邏輯臨界値來判別從電壓位準隨 前述第1電路的輸出的高位準或低位準切換前述MOSFET 的開啓、關閉而變化的前述節點輸出的訊號，產生用以控 制前述第1開關元件的開啓、關閉之被位準移位的控制訊 號。 2 2.—種開關電源，其特徵係具有： 第一N通道型MOSFET，其係汲極端子被連接至第一 電源端子； 第二N通道型MOSFET，其係連接前述第一 N通道 型MOSFET的源極端子與汲極端子，源極端子被連接至 -8 - 1362169 電路的接地電位端子； 電感器，其係一端被連接至前述第一 N通道型 MOSFET的源極端子； 第一電容，其係連接前述電感器的另一端與一端，另 一端被連接至電路的接地電位； 驅動電路，其係驅動前述第一及第二N通道型MOSFET » 第二電容，其係一端被連接至前述電感器的一端；及 MOSFET，其係於前述第二電容的另一端與外部電源 端子之間連接源極-汲極路徑， 藉由前述第二電容與前述MOSFET來構成用以產生 作爲在前述驅動電路所使用的電源電壓的昇壓電壓之昇壓 電路， 前述MOSFET爲P通道型，該MOSFET的一方的源 極，汲極領域與基板閘極間的接合二極體係以前述第二電 容的另一端的電位形成比前述外部電源端子的電位高時能 夠被施加反方向電壓的方式，使另一方的源極，汲極領域 及前述基板閘極與前述第二電容的前述另一端連接。 23.—種半導體積體電路，其特徵係具有： 第一 MOSFET，其係一方的源極，汲極端子被連接至 第一電源端子； 第二MOSFET，其係連接前述第一MOSFET的另一方 的源極，汲極端子與一方的源極’汲極端子，另一方的源 極，汲極端子係被連接至電路的接地電位端子； -9 · 1362169 輸出端子，其係用以輸出來自前述第一及第二 MOSFET的電流； 驅動電路，其係驅動前述第一及第二MOSFET ; 外部電源端子；及 第三MOSFET，其係構成前述外部電源端子與一端被 連接至前述輸出端子的第一電容的另一端之間連接源極-汲極路徑， 前述第一電容與前述第三MOSFET係構成產生用以 驅動前述第一MOSFET的昇壓電壓之昇壓電路， 前述第三MOSFET爲P通道型，該第三MOSFET的 —方的源極，汲極領域與基板閘極間的接合二極體係以前 述第一電容的另一端的電位形成比前述外部電源端子的電 位高時能夠被施加反方向電壓的方式，使另一方的源極， 汲極領域及前述基板閘極與前述第一電容的前述另一端連 接。 24.—種半導體積體電路裝置，其特徵係包含： 輸入電壓用端子； 接地電位用端子； 電源電壓用端子； 高電位側開關元件的第1M0SFET，其係被電性連接 至前述輸入電壓用端子； 低電位側開關元件的第2M0SFET，其係被電性連接 至前述高電位側開關元件與前述接地電位用端子： 自舉電容，其係連接前述第1M0SFET及前述第2M0SFET -10- 1362169 的連接點之中點及其一端； 開關MOSFET，其係被電性連接於前述自舉電容的其 他的一端與前述電源電壓用端子之間； 第1電路，其係與前述開關MOSFET的閘極及前述 第2M0SFET的閘極電性連接；及 第2電路，其係與前述第1M0SFET的閘極電性連接 > 前述第1及第2電路係與前述電源電壓用端子電性連 接， 當前述第1MOSFET爲導通狀態時，前述第2MOSFET 爲非導通狀態， 當前述第1M0SFET爲非導通狀態時，前述第2MOSFET 爲導通狀態， 前述第1電路係控制成當前述第2M0SFET爲導通狀 態時使前述開關MOSFET形成導通狀態，當前述第2M0SFET 爲非導通狀態時使前述開關MOSFET形成非導通狀態， 前述開關MOSFET爲P通道型，該開關MOSFET的 一方的源極，汲極領域與基板閘極間的接合二極體係以前 述自舉電容的前述其他的一端的電位形成比前述電源電壓 用端子的電位高時能夠被施加反方向電壓的方式，使另一 方的源極，汲極領域及則述基板閘極與前述自舉電容的前 述其他的一端連接。 25.如申請專利範圍第24項所記載之半導體積體電路 裝置，其中，前述第1M0SFET係形成於第1半導體晶片 -11 - 1362169 ' 前述第2M0SFET係形成於第2半導體晶片， 前述第1及第2電路係形成於第3半導體晶片， 前述第1、第2及第3半導體晶片係被密封於一個的 封裝内。 26. —種半導體裝置，係具有輸入電壓用端子、輸出 ' 用端子、接地電位用端子及電源電壓用端子，且第1半導 φ 體晶片、第2半導體晶片及第3半導體晶片被密封於一個 的封裝内之開關電源用的半導體裝置，其特徵爲： 前述第1半導體晶片係包含第1M0SFET，其係前述 輸入電壓用端子與一方的源極領域或汲極領域被電性連接 ’另一方的源極領域或汲極領域被電性連接至前述輸出用 端子， 前述第2半導體晶片係包含第2MOSFET，其係前述 第1M0SFET的前述另一方的源極領域或汲極領域及前述 # 輸出用端子與一方的源極領域或汲極領域被電性連接，另 一方的源極領域或汲極領域被電性連接至前述接地電位用 端子， 前述第3半導體晶片係包含： 第1控制電路，其係被電性連接至前述電源電壓用端 子’產生用以控制前述第1M0SFET的閘極之控制訊號； 第2控制電路，其係被電性連接至前述電源電壓用端 子，產生用以控制前述第2M0SFET的閘極之控制訊號； 及 •12- 1362169 P通道型的自舉用開關MOSFET，其係電性連接前述 電源電壓用端子' 前述第1及第2控制電路與一方的源極 領域或汲極領域， 前述輸出用端子係於前述開關電源中可與自舉電容的 一端電性連接， 前述自舉用開關MOSFET的另一方的源極領域或汲 極領域係於前述開關電源中可與前述自舉電容的其他的— 端電性連接， 前述自舉用開關MOSFET係於前述第2M0SFET爲導 通狀態時形成導通狀態，前述第2 Μ 0 S F E T爲非導通狀態 形成非導通狀態， 前述自舉用開關MOSFET的前述源極領域及汲極領 域係形成於具有P型的導電型，且具有N型的導電型的 阱領域内， 前述自舉用開關MOSFET係具有藉由前述源極領域 或汲極領域與前述阱領域所形成的寄生二極體， 當前述自舉電容的前述其他的一端的電位比前述電源 電壓用端子的電位高時，以能夠對前述寄生二極體施加反 方向電壓的方式，使前述自舉用開關MOSFET的前述源 極領域或汲極領域及前述阱領域與前述自舉電容的前述其 他的一端電性連接。 27.如申請專利範圍第26項所記載之半導體裝置，其 中，前述第1及第2M0SFET爲N通道型的MOSFET， 前述第1MOSFET的前述源極領域與前述第2M0SFET 1362169 的前述汲極領域係被電性連接。 * 28.如申請專利範圍第26項所記載之半導體裝 中’前述第3半導體晶片係包含脈波寬度調變控制 其係產生控制前述第1及第2M0SFET的動作之脈 調變訊號。 29. 如申請專利範圍第26項所記載之半導體裝 " 中’前述輸出端子係於前述開關電源中，可連接電 φ 被串聯至前述電感器的電容。 30. 如申請專利範圍第26項所記載之半導體裝 中，用以控制前述第1MOSFET的閘極之控制訊號 係比施加於前述電源電壓用端子的電壓更大。 3 1 ·如申請專利範圍第2 6項所記載之半導體裝 中，從輸出用端子輸出的電壓係比供給至前述輸入 端子的電壓更低。 32. —種半導體裝置，係具有輸入電壓用端子 φ 用端子、接地電位用端子及電源電壓用端子，且第 體晶片、第2半導體晶片及第3半導體晶片被密封 的封裝内之開關電源用的半導體裝置，其特徵爲： 前述第1半導體晶片係包含第1MOSFET，其 輸入電壓用端子與一方的源極領域或汲極領域被電 ，另一方的源極領域或汲極領域被電性連接至前述 端子， 前述第2半導體晶片係包含第2MOSFET，其 第1MOSFET的前述另一方的源極領域或汲極領域 置，其 電路， 波寬度 置，其 感器與 置，其 的振幅 置，其 電壓用 、輸出 1半導 於一個 係前述 性連接 輸出用 係前述 及前述 -14- 1362169 輸出用端子與一方的源極領域或汲極領域被電性連接，另 一方的源極領域或汲極領域被電性連接至前述接地電位用 端子， 前述第3半導體晶片係包含： 第1控制電路，其係被電性連接至前述電源電壓用端 子，產生用以控制前述第1M0SFET的閘極之控制訊號； 第2控制電路，其係被電性連接至前述電源電壓用端 子，產生用以控制前述第2M0SFET的閘極之控制訊號； 及 N通道型的自舉用開關MOSFET，其係電性連接前述 電源電壓用端子、前述第1及第2控制電路與一方的源極 領域或汲極領域， 前述輸出用端子係於前述開關電源中可與自舉電容的 一端電性連接， 前述自舉用開關MOSFET的另一方的源極領域或汲 極領域係於前述開關電源中可與前述自舉電容的其他的一 端電性連接， 前述自舉用開關MOSFET係於前述第2M0SFET爲導 通狀態時形成導通狀態，前述第2 Μ O S F E T爲非導通狀態 形成非導通狀態， 前述自舉用開關MOSFET的前述源極領域及汲極領 域係形成於具有N型的導電型，且具有p型的導電型的 阱領域内， 前述自舉用開關MOSFET係具有藉由前述源極領域 -15- 1362169 或汲極領域與前述阱領域所形成的寄生二極體， 當前述自舉電容的前述其他的一端的電位比前述電源 電壓用端子的電位高時，以能夠對前述寄生二極體施加反 方向電壓的方式，使前述自舉用開關MOSFET的前述源 極領域或汲極領域及前述阱領域與前述電源電壓用端子電 性連接。 3 3 .如申請專利範圍第3 2項所記載之半導體裝置，其 中，前述第1及第2M0SFET爲N通道型的MOSFET， 前述第1M0SFET的前述源極領域與前述第2M0SFET 的前述汲極領域係被電性連接。 34.如申請專利範圍第32項所記載之半導體裝置，其 中，前述第3半導體晶片係包含脈波寬度調變控制電路， 其係產生控制前述第1及第2M0SFET的動作之脈波寬度 調變訊號。 3 5 ·如申請專利範圍第3 2項所記載之半導體裝置，其 中，前述輸出端子係於前述開關電源中，可連接電感器與 被串聯至前述電感器的電容》 36.如申請專利範圍第32項所記載之半導體裝置，其 中，用以控制前述第1M0SFET的閛極之控制訊號的振幅 係比施加於前述電源電壓用端子的電壓更大。 3 7.如申請專利範圍第32項所記載之半導體裝置，其 中，從輸出用端子輸出的電壓係比供給至前述輸入電壓用 端子的電壓更低。 -16-
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