專利名稱：一種電源電路結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電源領(lǐng)域，尤其涉及一種高轉(zhuǎn)換效率、低制造成本的電源電路結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
由于電子系統(tǒng)各個部分的供電電壓要求不同，因而電壓轉(zhuǎn)換電路必不可少。而因為單獨使用低電壓差線形穩(wěn)壓電路(LDO電路)的電源轉(zhuǎn)換效率很低，所以高效率直流電壓轉(zhuǎn)換電路(DC-DC電路)的使用更加必要，而DC-DC電路產(chǎn)生的紋波電路也需要LDO電路濾波才能提供符合各核心部分的輸出電源。目前普遍采用的電源設(shè)計是將DC-DC電路的基準(zhǔn)電壓源電路、控制電路和功率開關(guān)管集成到一塊DC-DC芯片上，而將LDO的基準(zhǔn)源電路、控制電路和功率開關(guān)管集成到另一塊LDO芯片上，因而這種方法是按功能劃分芯片，使得DC-DC芯片和LDO芯片各自實現(xiàn)獨立的功能，但兩塊芯片都有各自的基準(zhǔn)電壓源電路勢必帶來一個問題，由于兩塊芯片的基準(zhǔn)電壓不是用同一種半導(dǎo)體工藝同一批次生產(chǎn)出來的，如果兩塊芯片的基準(zhǔn)電壓不作修正，就不會匹配。另外，LDO電路有一個特點，即其輸入電壓(也即DC-DC電路的輸出電壓)至少要大于輸出電壓，否則不能正常工作，因而可以用提高LDO輸入電壓或在制造時修正兩塊芯片的基準(zhǔn)電壓這兩種方法得以解決，然而這兩種方法也帶來不同的缺憾，第一種方案，大大增加LDO上的電壓將造成其電路的功耗大幅增加，特別是低電壓、大電流的電源系統(tǒng)中，如果LDO電路由于功耗增加而過熱，會直接影響芯片的壽命，如要解決這個問題，又須用散熱封裝形式封裝芯片，從而增加了芯片的制造成本和封裝后的體積，而第二種方案又會大幅度增加芯片的制造成本。除此之外，控制電路和功率器件對工藝制造的要求不同，將兩者集成在一起，一方面制造成本提高，另一方面為兼顧兩者的工藝條件，最后兩種電路在生產(chǎn)出來后性能并不能達到最優(yōu)。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型需要解決的技術(shù)問題在于提供一種電源電路結(jié)構(gòu)，以克服現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)換效率低且制造成本高的缺陷。
本實用新型的技術(shù)方案如下包括直流電壓轉(zhuǎn)換電路的外圍電路和低電壓差線形穩(wěn)壓電路的外圍電路，其特征在于還包括電源控制芯片和功率開關(guān)芯片，直流電壓轉(zhuǎn)換電路的外圍電路和低電壓差線形穩(wěn)壓電路的外圍電路通過功率開關(guān)芯片與電源控制芯片接通或斷開。
所述電源控制芯片上包括依此串接的基準(zhǔn)電壓源電路、分壓電路和控制電路，其中分壓電路輸出兩路電壓并分別接至直流電壓轉(zhuǎn)換控制電路和低電壓差線形穩(wěn)壓控制電路的輸入端，所述功率開關(guān)芯片包括并聯(lián)的直流電壓轉(zhuǎn)換電路的功率開關(guān)管和低電壓差線形穩(wěn)壓電路的功率開關(guān)管，而直流電壓轉(zhuǎn)換控制電路的輸出接至直流電壓轉(zhuǎn)換電路的功率開關(guān)管、低電壓差線形穩(wěn)壓控制電路的輸出接至低電壓差線形穩(wěn)壓電路的功率開關(guān)管。
所述電源控制芯片采用適合低功耗的半導(dǎo)體工藝制造，功率開關(guān)芯片采用適合大功率的半導(dǎo)體工藝制造，使得兩塊芯片的性能都達到了各自的最優(yōu)值。
所述DC-DC外圍電路的拓撲結(jié)構(gòu)可以是Boost結(jié)構(gòu)(升壓結(jié)構(gòu))、Buck結(jié)構(gòu)(降壓結(jié)構(gòu))、Buck-Boost結(jié)構(gòu)(升降壓結(jié)構(gòu))、Cuk結(jié)構(gòu)(反相升降壓結(jié)構(gòu))、或Sepic結(jié)構(gòu)(正向升降壓結(jié)構(gòu))。
本實用新型的有益效果是1系統(tǒng)減少了一個基準(zhǔn)電壓源電路，減少了成本；2由于DC-DC控制電路和LDO控制電路集成在一塊芯片上且只使用一個基準(zhǔn)源，可以使得DC-DC控制電路和LDO控制電路的電壓很好地匹配，由此降低了工作制造的難度，在應(yīng)用中極大提高了電源的轉(zhuǎn)換效率；3 DC-DC功率開關(guān)管和LDO功率開關(guān)管集成在另一塊芯片上，工藝制造的要求相同，不需兼顧基準(zhǔn)源電路等對工藝要求高的電路，減少了加工工序，降低了制造難度和制造成本；同時可以向有利與功率開關(guān)管性能的方向調(diào)節(jié)工藝制造參數(shù)，例如降低功率開關(guān)管的導(dǎo)通電阻，提高功率開關(guān)管性能。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的電源方案圖；圖2為本實用新型的電源方案圖；具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體事實例對本實用新型作詳細說明。如圖2，本實用新型包括DC-DC外圍電路和LDO外圍電路，其特征在于還包括電源控制芯片和功率開關(guān)芯片，因而，本實用新型中芯片的劃分是按照芯片的制造要求來劃分的，即將工藝制造要求相同的DC-DC控制電路和LDO的控制電路、分壓電路和基準(zhǔn)電壓源電路集成在一塊芯片上，而將DC-DC和LDO的功率開關(guān)管集成到功率開關(guān)芯片。以一個要求輸出3.3V穩(wěn)定電壓的電源系統(tǒng)為例，為了能夠使得兩塊不同批次芯片上的基準(zhǔn)電壓源電路匹配，現(xiàn)有技術(shù)中電源電路使用的DC-DC芯片和LDO芯片都必須采用激光修正方法，將兩塊芯片上的基準(zhǔn)電壓修正到小于±2％的誤差，而僅激光修正這一步工序就使得兩塊芯片的制造成本大大增加，即便這樣，整個電源系統(tǒng)的性能也不能達到最優(yōu)，因為LDO的輸出電壓中心值為3.3V，±2％的誤差的范圍是3.234～3..366V。為了能夠使LDO正常工作，需要DC-DC輸出電壓至少高于LDO輸出電壓200mV的電壓降，同時為使LDO安全工作，再預(yù)留150mV以上的電壓降，總共需要DC-DC輸出電壓高于LDO輸出電壓350mV的電壓降，所以要求DC-DC的輸出電壓高于3.366V+350mV＝3.716V。DC-DC基準(zhǔn)電壓的誤差也為±2％，那么，0.98Vout_DC-DC≥3.716V，Vout_DC-DC為DC-DC基準(zhǔn)電壓，所以要求Vout_DC-DC中心值約為3.8V左右，±2％的誤差范圍是3.724V～3.876V。在最壞情況下，DC-DC的輸出電壓為3.876V，LDO的輸出電壓為3.234V，這樣LDO的電壓降為VLDO＝3.876V-3.234V＝0.642V，假設(shè)有一安培的負載電流，那么消耗在LDO上的無用功率為P＝VLDO×I＝0.642V×1A＝0.642W。如果采用本實用新型的電源電路，由于同一批次的DC-DC電路和LDO電路共用一個基準(zhǔn)電壓源電路，其可以很好地匹配，因而可以精確控制保證LDO正常工作的電壓降VLDO＝200mV，而消耗在LDO上的無用功率僅為P＝VLDO×I＝0.642V×1A＝0.200W，這是采用LDO最小的無用功率。而消耗在芯片上的無用功耗小使得芯片不需散熱封裝，降低了制造成本。另外，將同批次的DC-DC功率開關(guān)管和LDO功率開關(guān)管集成在同一塊芯片上，可以減少制造電容用的多晶硅、制造PNP(P型三極管)的基區(qū)注入等加工工序，既降低制造難度和制造成本，又有利于降低功率開關(guān)管的導(dǎo)通電阻，提高其性能。
權(quán)利要求1.一種電源電路結(jié)構(gòu)，包括直流電壓轉(zhuǎn)換電路的外圍電路和低電壓差線形穩(wěn)壓電路的外圍電路，其特征在于還包括電源控制芯片和功率開關(guān)芯片，直流電壓轉(zhuǎn)換電路的外圍電路和低電壓差線形穩(wěn)壓電路的外圍電路通過功率開關(guān)芯片與電源控制芯片接通或斷開。
2.如權(quán)利要求1所述的電源電路結(jié)構(gòu)，其特征在于所述電源控制芯片上包括依此串接的基準(zhǔn)電壓源電路、分壓電路和控制電路，其中分壓電路輸出兩路電壓并分別接至直流電壓轉(zhuǎn)換控制電路和低電壓差線形穩(wěn)壓控制電路的輸入端，所述功率開關(guān)芯片包括并聯(lián)的直流電壓轉(zhuǎn)換電路的功率開關(guān)管和低電壓差線形穩(wěn)壓電路的功率開關(guān)管，而直流電壓轉(zhuǎn)換控制電路的輸出接至直流電壓轉(zhuǎn)換電路的功率開關(guān)管、低電壓差線形穩(wěn)壓控制電路的輸出接至低電壓差線形穩(wěn)壓電路的功率開關(guān)管。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電源電路結(jié)構(gòu)，其特征在于所述直流電壓轉(zhuǎn)換電路的外圍電路的拓撲結(jié)構(gòu)可以是升壓結(jié)構(gòu)、降壓結(jié)構(gòu)、升降壓結(jié)構(gòu)、反相升降壓結(jié)構(gòu)或正向升降壓結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的電源電路結(jié)構(gòu)，其特征在于所述電源控制芯片采用適合低功耗的半導(dǎo)體工藝制造，功率開關(guān)芯片采用適合大功率的半導(dǎo)體工藝制造。
專利摘要本實用新型公開了一種電源電路結(jié)構(gòu)，包括直流電壓轉(zhuǎn)換電路的外圍電路和低電壓差線形穩(wěn)壓電路的外圍電路，其特征在于還包括電源控制芯片和功率開關(guān)芯片，直流電壓轉(zhuǎn)換電路的外圍電路和低電壓差線形穩(wěn)壓電路的外圍電路通過功率開關(guān)芯片與電源控制芯片接通或斷開。其有益效果是降低了制造難度和制造成本，提高電源的轉(zhuǎn)換效率，減少了加工工序，同時可以向有利于功率開關(guān)管性能的方向調(diào)節(jié)工藝制造參數(shù)，提高功率開關(guān)管性能。
文檔編號H02M3/00GK2697940SQ20032012258
公開日2005年5月4日 申請日期2003年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月18日
發(fā)明者周偉雄 申請人:上海貝嶺股份有限公司