專利名稱：具有相對較佳效益的分離式轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分離式轉(zhuǎn)換器(separate type converter)，尤其涉及一種 具有電源控制模塊(power control module)以及功率級模塊(power stage module)的分離式轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在各種類型的電源都面臨著提高功率密度、提高效率、提高可靠性和 降低成本的要求。提高功率密度就意味著減小電源的體積，而減小體積通常 會采用的做法就是提高電源變換器的工作頻率。體積的減小使得電源變換器 內(nèi)部的散熱條件變得惡劣；工作頻率的提高則加重了電源變換器之間的噪聲 干擾。此外，與成本有關(guān)的要求不僅涉及生產(chǎn)制造成本也涉及設(shè)計開發(fā)成本。 因此，成本的降低也在一定程度上意味著設(shè)計開發(fā)電源產(chǎn)品必須更具靈活性 和彈性。為同時滿足以上要求就必須對電源變換器內(nèi)部的排布結(jié)構(gòu)做仔細的 考慮。下面僅以負載點轉(zhuǎn)換器(point ofload converter: POL，通常為直流/直 流降壓式轉(zhuǎn)換器)為例說明對電源變換器內(nèi)部的排布結(jié)構(gòu)考慮的方向。如圖1 (a)所示的負載點轉(zhuǎn)換器，其包含電源管理總線元件(PMBus element) 11、脈寬調(diào)制器(pulse-width modulator: PWM) 12、驅(qū)動器(driver) 13、第一開關(guān)14、第二開關(guān)15、電感(choke)L與輸出電容(output capacitor)C。本領(lǐng)域一般技術(shù)人員均知其中電源管理總線元件11與脈寬調(diào)制器12 均為對其周圍的熱量及噪聲敏感的元件；而驅(qū)動器13、第一開關(guān)14、第二 開關(guān)15、電感L則會產(chǎn)生許多熱量及噪聲；故如要改善其性能、效益與可靠 度并降低其制造成本，則應(yīng)將前兩個對熱量及噪聲敏感的元件與后四個產(chǎn)生 熱量及噪聲的元件間隔開來。而在現(xiàn)有技術(shù)中，通常是將所有的元件排布在 一起，并不做特別的間隔?，F(xiàn)進一步就此說明如下。在與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)中，具有從式單列直插封裝("slave" typesingle in-line package (SIP))的現(xiàn)有技術(shù)負載點轉(zhuǎn)換器1的電路示意圖如 圖1 (a)所示。如前所述在圖1 (a)中，負載點轉(zhuǎn)換器1包含電源管理總 線元件11、脈寬調(diào)制器12、驅(qū)動器13、第一開關(guān)14、第二開關(guān)15、電感L、 輸出電容C以及從式單列直插封裝16。其中電源管理總線元件11用以接收 外置的電源管理總線的輸入信號與產(chǎn)生第一控制信號。脈寬調(diào)制器12耦合 于電源管理總線元件11,用于接收該第一控制信號與產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制信 號。驅(qū)動器13耦合于脈寬調(diào)制器12，用于接收電源電壓Vcc與該脈沖寬度 調(diào)制信號及產(chǎn)生第一驅(qū)動信號Vgl和第二驅(qū)動信號Vg2。第一開關(guān)14具有 第一端、第二端與控制端，其中該第一端用于接收輸入電壓Vin，該控制端 耦合于驅(qū)動器13，用于接收第一驅(qū)動信號Vgl。第二開關(guān)15具有第一端、 第二端與控制端，其中該第一端耦合于第一開關(guān)14的第二端，第二開關(guān)15 的第二端、驅(qū)動器13與脈寬調(diào)制器12均共同耦合于共同接地端GND，第二 開關(guān)15的控制端耦合于驅(qū)動器13，用于接收第二驅(qū)動信號Vg2。電感L具 有第一端與第二端，其中該第一端耦合于第二開關(guān)15的第一端。而輸出電 容C具有第一端與第二端，用于輸出輸出電壓Vout，其中該第一端耦合于 電感L的第二端，且該第二端耦合于共同接地端GND。其中從式單列直插 封裝16將現(xiàn)有技術(shù)負載點轉(zhuǎn)換器1中，除電源管理總線元件11以外的其余 元件均包含于內(nèi)，此現(xiàn)有技術(shù)的負載點轉(zhuǎn)換器1的拓樸分割(POL topology partition)方式，依據(jù)第一現(xiàn)有技術(shù)的方法，其從式單列直插封裝16的結(jié)構(gòu) 示意圖如圖1 (b)所示，即負載點轉(zhuǎn)換器1中的所有元件都共同安裝于一共 有的電路板上，并通過表面安裝元件(surface mounted device: SMD)接腳 (pins)與穿孔(through hole)接腳與另一電路板例如主機板相連接。上述 按照第一現(xiàn)有技術(shù)的方法的拓樸分割方式所形成的該具有從式單列直插封 裝的現(xiàn)有技術(shù)負載點轉(zhuǎn)換器1，其限制為對熱和噪聲敏感的芯片接近于產(chǎn) 生熱和噪聲的金屬氧化物場效應(yīng)晶體管(MOSFET)開關(guān)，同時這些開關(guān)所 產(chǎn)生熱量也限制了元件間的距離，因此其效益性并未達最優(yōu)化并且單位面積 的電流密度低。此外，當從式單列直插封裝的現(xiàn)有技術(shù)負載點轉(zhuǎn)換器1與主 機板相連接時，過多穿孔接腳將阻礙對從式單列直插封裝16下方對應(yīng)的印 刷電路板區(qū)域的運用。而另一與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)中，具有硅芯片模塊與電感模塊的現(xiàn)有技術(shù)負載點轉(zhuǎn)換器2的電路示意圖如圖2 (a)所示。在圖2 (a)中，負載點 轉(zhuǎn)換器2包含電源管理總線元件ll、脈寬調(diào)制器12、驅(qū)動器13、第一開 關(guān)14、第二開關(guān)15、電感L與輸出電容C，且將電源管理總線元件11、脈 寬調(diào)制器12、驅(qū)動器13、第一開關(guān)14與第二開關(guān)15納入硅芯片模塊21并 將電感L納入電感模塊22。負載點轉(zhuǎn)換器2的基本電路工作原理均與上述圖 1 (a)所示的具有從式單列直插封裝的現(xiàn)有技術(shù)負載點轉(zhuǎn)換器l相同。此現(xiàn) 有技術(shù)的負載點轉(zhuǎn)換器2的拓樸分割方式，依據(jù)第二現(xiàn)有技術(shù)的方法，即將 硅芯片模塊21封裝進專用集成電路(application-specific integrated circuit: ASIC)中，其硅芯片模塊21以及電感模塊22的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2 (b)所 示。上述按照該第二現(xiàn)有技術(shù)的方法的拓樸分割方式所形成的具有硅芯片模 塊與電感模塊的現(xiàn)有技術(shù)負載點轉(zhuǎn)換器2，其限制為除去與第一現(xiàn)有技術(shù) 方法的拓撲分割方式同樣具有的對熱和噪聲敏感的芯片接近于產(chǎn)生熱和噪 聲的金屬氧化物場效應(yīng)晶體管開關(guān)的問題之外，還有靈活性與兼容性較差的 問題即無法與其他任何裝置相容，并且除非整體重新開模制造，否則無法 利用未來先進的金屬氧化物場效應(yīng)晶體管的技術(shù)。此外，當該電路安裝在主 機板上時，開關(guān)切換噪聲以及開關(guān)所生熱量仍將對主機板產(chǎn)生較大影響。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)換器具有對熱和噪聲敏感的芯 片接近于產(chǎn)生熱和噪聲的金屬氧化物場效應(yīng)晶體管開關(guān)的問題，以及靈活性 與兼容性較差的問題，提供一種具有相對較佳效益的分離式轉(zhuǎn)換器，使用該 轉(zhuǎn)換器可達成具有相對較高單位面積的電源/電流密度、消除傳入主機板的開 關(guān)切換噪聲干擾、降低傳導至主機板熱量、具有全數(shù)字控制并可與模擬控制 相容等優(yōu)點。本發(fā)明的另一主要目的在于提供一種分離式轉(zhuǎn)換器，包含電源控制模 塊，包含電源控制電路(power control circuit)，用以產(chǎn)生第一控制信號， 以及功率級模塊，包含功率級電路(power stage circuit)，耦合于該電源 控制電路，用于接收該第一控制信號與輸入電壓及產(chǎn)生輸出電壓，其中該電 源控制模塊與該功率級模塊在組裝結(jié)構(gòu)上彼此分離。根據(jù)上述構(gòu)想，該電源控制模塊與該功率級模塊通過分別設(shè)置于不同載具(carrier)上與不同封裝(package)兩者中其中之一，在組裝結(jié)構(gòu)上彼此 分離。根據(jù)上述構(gòu)想，該轉(zhuǎn)換器為直流/直流轉(zhuǎn)換器與交流/直流轉(zhuǎn)換器兩者其中之一。根據(jù)上述構(gòu)想，該直流/直流轉(zhuǎn)換器選自升壓轉(zhuǎn)換器(boostconverter)、 降壓轉(zhuǎn)換器(buck converter)、升降壓轉(zhuǎn)換器(buck-boost converter)、返 馳式轉(zhuǎn)換器(flybackconverter)與負載點轉(zhuǎn)換器其中任一種。根據(jù)上述構(gòu)想，該直流/直流轉(zhuǎn)換器為該負載點轉(zhuǎn)換器，該第一控制信號 為脈沖寬度調(diào)制信號，且該電源控制電路還包括數(shù)字控制器(digital controller)，包括電源管理總線元件，用以接收外置的電源管理總線的輸 入信號與產(chǎn)生第二控制信號以及脈寬調(diào)制器，耦合于該電源管理總線元件， 用于接收該第二控制信號與產(chǎn)生該脈沖寬度調(diào)制信號。根據(jù)上述構(gòu)想，該功率級電路還包括驅(qū)動器，耦合于該脈寬調(diào)制器， 用于接收電源電壓與該脈沖寬度調(diào)制信號及產(chǎn)生第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動 信號，以及功率級(power stage)，耦合于該驅(qū)動器，用于接收該第一驅(qū)動 信號和該第二驅(qū)動信號與產(chǎn)生該輸出電壓，包括第一開關(guān)，具有第一端、 第二端與控制端，其中該第一端用于接收該輸入電壓，且該控制端耦合于該 驅(qū)動器，用于接收該第一驅(qū)動信號；第二開關(guān)，具有第一端、第二端與控制 端，其中該第一端耦合于該第一開關(guān)的第二端，該第二開關(guān)的第二端、該驅(qū) 動器與該脈寬調(diào)制器均共同耦合于一共同接地端，且該第二開關(guān)的控制端耦 合于該驅(qū)動器，用于接收該第二驅(qū)動信號；電感，具有第一端與第二端，其 中該第一端耦合于該第二開關(guān)的第一端；以及輸出電容，具有第一端與第二 端，用于輸出該輸出電壓，其中該第一端耦合于該電感的第二端，且該第二 端耦合于該共同接地端。根據(jù)上述構(gòu)想，該第一開關(guān)與該第二開關(guān)均為金屬氧化物場效應(yīng)晶體 管，且該第一開關(guān)與第二開關(guān)各自的第一端、第二端與控制端，分別為這些 金屬氧化物場效應(yīng)晶體管的漏極端、源極端與柵極端。根據(jù)上述構(gòu)想，該輸入電壓由外置的中間總線轉(zhuǎn)換器(intermediate bus converter)所提供。根據(jù)上述構(gòu)想，該直流/直流轉(zhuǎn)換器為負載點轉(zhuǎn)換器，該驅(qū)動信號為脈沖寬度調(diào)制信號，且該電源控制電路還包括模擬控制電路(analog control circuit)，用以產(chǎn)生第二控制信號；以及脈寬調(diào)制器，耦合于該模擬控制電 路，用于接收該第二控制信號與產(chǎn)生該脈沖寬度調(diào)制信號。根據(jù)上述構(gòu)想，該輸入電壓為交流輸入電壓，該輸出電壓為直流輸出電 壓，且該交流/直流轉(zhuǎn)換器還包括功率因素校正電路(PFC circuit)，用于 接收該交流輸入電壓及產(chǎn)生該直流輸出電壓。根據(jù)上述構(gòu)想，該輸入電壓為交流輸入電壓，該輸出電壓為直流輸出電 壓，且該交流/直流轉(zhuǎn)換器還包括雙重功率因素校正電路(dual PFC circuit), 用于接收該交流輸入電壓，并產(chǎn)生該直流輸出電壓。根據(jù)上述構(gòu)想，該不同的載具包含至少一個第一電路板與第二電路板， 該電源控制模塊設(shè)置于該第一電路板上，且該功率級模塊設(shè)置于該第二電路 板上。根據(jù)上述構(gòu)想，任一所述不同載具為電路板，這些封裝其中任一個為系 統(tǒng)芯片(system on chip)封裝，該電源控制模塊設(shè)置于該電路板上，且該功 率級模塊封裝成系統(tǒng)芯片。根據(jù)上述構(gòu)想，所述不同載具包含至少一個電路板與系統(tǒng)封裝(system in package)襯底，該電源控制模塊設(shè)置于該電路板上，且該功率級模塊設(shè)置于 該系統(tǒng)封裝襯底上。本發(fā)明的又一主要目的在于提供一種分離式轉(zhuǎn)換器，包含電源控制模 ±央，包含電源控制電路，用以產(chǎn)生第一控制信號，包括控制單元(control unit)，用于產(chǎn)生第二控制信號，以及脈寬調(diào)制器，耦合于該控制單元，用 于接收該第二控制信號與產(chǎn)生該第一控制信號，以及功率級模塊，用于接收該第一控制信號與輸入電壓及產(chǎn)生輸出電壓，包含功率級電路，包括驅(qū) 動器，耦合于該電源控制電路，用于接收該第一控制信號及產(chǎn)生第一驅(qū)動信 號和第二驅(qū)動信號，以及功率級，耦合于該驅(qū)動器，用于接收該第一驅(qū)動信 號和該第二驅(qū)動信號與產(chǎn)生該輸出電壓，其中該電源控制模塊與該功率級模 塊在組裝結(jié)構(gòu)上彼此分離。根據(jù)上述構(gòu)想，該電源控制模塊與該功率級模塊通過分別設(shè)置于不同載 具上與不同封裝中兩者其中之-一，而在組裝結(jié)構(gòu)上彼此分離。根據(jù)上述構(gòu)想，這些載具還包括第一電路板與第二電路板，該第一電路板具有第一表面、第二表面與多個表面安裝元件接腳(SMDpins)，該功率 級模塊設(shè)置于該第一電路板的該第一表面之上，該第二電路板具有第一表面 與第二表面，該多個表面安裝元件接腳設(shè)置于該第一電路板的第二表面與該 第二電路板的第一表面之間，以連接該第一電路板與該第二電路板，且該電 源控制模塊設(shè)置于該第二電路板的第二表面之上。本發(fā)明的次一主要目的在于提供一種分離式轉(zhuǎn)換器，包含功率級模塊， 包含功率級電路，用于接收控制信號與輸入電壓及產(chǎn)生輸出電壓，其中該 功率級模塊在組裝結(jié)構(gòu)上與其他電路彼此分離。根據(jù)上述構(gòu)想，該功率級模塊通過設(shè)置于載具上與該載具還包括封裝兩 者其中之-一，在組裝結(jié)構(gòu)上與其他電路彼此分離。根據(jù)上述構(gòu)想，該轉(zhuǎn)換器還包括電源控制模塊，用以產(chǎn)生控制信號。


圖1 (a):其顯示具有從式單列直插封裝的現(xiàn)有技術(shù)負載點轉(zhuǎn)換器的電 路示意圖；圖1 (b):其顯示如圖1 (a)所示該現(xiàn)有技術(shù)負載點轉(zhuǎn)換器的從式單 列直插封裝的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 (a):其顯示具有硅芯片模塊與電感模塊的現(xiàn)有技術(shù)負載點轉(zhuǎn)換器 的電路示意圖；圖2 (b):其顯示如圖2 (a)所示該具有硅芯片模塊與電感模塊的現(xiàn) 有技術(shù)負載點轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3 (a):其顯示本發(fā)明第一較佳實施例的具有電源控制模塊與功率級 模塊的負載點轉(zhuǎn)換器的電路示意圖；圖3 (b):其顯示如圖3 (a)所示該本發(fā)明第一較佳實施例的具有電 源控制模塊與功率級模塊的負載點轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4 (a):其顯示本發(fā)明第二較佳實施例的具有電源控制模塊與功率級 模塊的負載點轉(zhuǎn)換器的電路示意圖；圖4 (b):其顯示如圖4 (a)所示該本發(fā)明第二較佳實施例的具有電 源控制模塊與功率級模塊的負載點轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖5:其顯示如圖3 (b)所示的該本發(fā)明第一較佳實施例的具有電源控制模塊與功率級模塊的負載點轉(zhuǎn)換器裝置于主機板上的透視圖。 其中，附圖標記說明如下1:具有從式單列直插封裝的現(xiàn)有技術(shù)負載點轉(zhuǎn)換器11:電源管理總線元件 12:脈寬調(diào)制器13:驅(qū)動器 14:第一開關(guān)15:第二開關(guān) 16:從式單列直插封裝2:具有硅芯片模塊與電感模塊的現(xiàn)有技術(shù)負載點轉(zhuǎn)換器21:硅芯片模塊 22:電感模塊3:本發(fā)明第一較佳實施例的具有電源控制模塊與功率級模塊的負載點 轉(zhuǎn)換器31:電源控制模塊 32:功率級模塊4:本發(fā)明第二較佳實施例的具有電源控制模塊與功率級模塊的負載點 轉(zhuǎn)換器41:電源控制模塊 411:模擬控制電路42:功率級模塊 5:散熱片6:主機板 7:機板8:表面安裝元件接腳 9:電路板具體實施方式
如圖3 (a)所示，其為本發(fā)明第一較佳實施例的具有電源控制模塊與功 率級模塊的負載點轉(zhuǎn)換器3的電路示意圖。在圖3 (a)中，負載點轉(zhuǎn)換器3 包含電源管理總線元件ll、脈寬調(diào)制器12、驅(qū)動器13、第一開關(guān)14、第 二開關(guān)15、電感L與輸出電容C，且將該電源管理總線元件11與該脈寬調(diào) 制器12納入電源控制模塊31并形成電源控制電路(在此第一較佳實施例中， 其為數(shù)字控制器)，以及將驅(qū)動器13、第一開關(guān)14、第二開關(guān)15、電感L 與輸出電容C納入功率級模塊32并形成功率級電路。其中該數(shù)字控制器的 使用使得該負載點轉(zhuǎn)換器3能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化的時序(timing)、追蹤(tracking)、 排序(sequencing)、以及對該輸出電壓Vout、輸出電流(未顯示)及轉(zhuǎn)換 器內(nèi)部溫度的遙測(telemetry)與計算等功能，且當設(shè)計要求發(fā)生變化時， 很容易隨之作出相應(yīng)的變化，因此極大提升了負載點轉(zhuǎn)換器3設(shè)計的彈性。而該具有電源控制模塊與功率級模塊的負載點轉(zhuǎn)換器3的輸入、輸出、電路連接關(guān)系與基本電路工作原理均與上述圖1 (a)所示具有從式單列直插封裝的現(xiàn)有技術(shù)負載點轉(zhuǎn)換器1相同。而電源控制模塊31與功率級模塊32通過分別設(shè)置于不同載具上與不同 封裝中兩者其中之一，也就是，例如選自l.設(shè)置于不同載具上，2.設(shè)置于 不同封裝中，及3.設(shè)置于不同載具上以及不同封裝中三者其中任--種，使得 這些模塊在組裝結(jié)構(gòu)上彼此分離。其中這些載具指的是讓電路元件可以附著 的東西，例如電路板(PCB)或者系統(tǒng)封裝(system in package or system on package)中的襯底(substrate)，而這些封裝可以為系統(tǒng)芯片(system on chip) 封裝或者系統(tǒng)封裝等。電源控制模塊31以及功率級模塊32的結(jié)構(gòu)示意圖如 圖3 (b)所示，即電源控制模塊31中的元件全部放置于第一載具，例如第 一電路板上，而該功率級模塊32中的元件全部放置于第二載具，例如第二 電路板上，彼此之間的電氣連接通過對應(yīng)的接腳例如表面安裝元件接腳進 行。因為該電源控制模塊31具有第一電路板，用以容置電源管理總線元件 11與脈寬調(diào)制器12,而功率級模塊32具有第二電路板，用以容置驅(qū)動器13、 第一幵關(guān)14、第二開關(guān)15、電感L與輸出電容C (當然，在另--不同的較 佳實施例中，該輸出電容C也可為外置的電容，而不納入該功率級模塊32 中)，故該電源控制模塊31與該功率級模塊32是彼此間隔開來的。如前所 述在考慮改善轉(zhuǎn)換器的性能與效益時，應(yīng)將對熱量及噪聲敏感的元件與產(chǎn)生 熱量及噪聲的元件間隔開來，而本發(fā)明也已確實就此點加以改進，所以該具 有電源控制模塊與功率級模塊的負載點轉(zhuǎn)換器3具有下述優(yōu)點對熱量及噪 聲敏感的元件已與產(chǎn)生熱量及噪聲的元件間隔，故該負載點轉(zhuǎn)換器3本身具 有較高的單位面積的功率/電流密度和較好的抗干擾性能，所有的功率元件均 被納入該具有第二電路板的功率級模塊32，其自身產(chǎn)生的熱量基本通過功率 模塊32自身所安裝的散熱器散去，不會對與之電連接的印刷電路板產(chǎn)生較 大的影響。且該負載點轉(zhuǎn)換器3僅具有表面安裝元件接腳而無穿孔接腳，該 負載點轉(zhuǎn)換器3可通過這些表面安裝元件接腳與主機板相連接，這使得該具 有電源控制模塊與功率級模塊的負載點轉(zhuǎn)換器3與主機板相連接處可被運用 (例如數(shù)據(jù)路由datarouting可經(jīng)由其下方)等。而其中該電源控制模塊31 中的該電源管理總線元件11可被模擬控制電路所取代，而使得其具有可與模擬控制電路相容的優(yōu)點，詳如下述本發(fā)明第二較佳實施例。請參看圖4 (a)，其為本發(fā)明第二較佳實施例的具有電源控制模塊與功 率級模塊的負載點轉(zhuǎn)換器4的電路示意圖。在圖4 (a)中，該負載點轉(zhuǎn)換器 4包含模擬控制電路41K脈寬調(diào)制器12、驅(qū)動器13、第一開關(guān)14、第二 開關(guān)15、電感L與輸出電容C，且將該模擬控制電路411與該脈寬調(diào)制器 12納入電源控制模塊41，以及將該驅(qū)動器13、該第一幵關(guān)14、該第二開關(guān) 15、該電感L與該輸出電容C納入功率級模塊42。其中除上述該電源控制 模塊31中的該電源管理總線元件11已被模擬控制電路411所取代外，具有 電源控制模塊與功率級模塊的負載點轉(zhuǎn)換器4的輸入、輸出、電路連接關(guān)系 與基本電路工作原理均與上述圖3 (a)所示的具有電源控制模塊與功率級模 塊的負載點轉(zhuǎn)換器3相同。而電源控制模塊41以及功率級模塊42的結(jié)構(gòu)示 意圖如圖4 (b)所示。因此，該具有電源控制模塊與功率級模塊的負載點轉(zhuǎn) 換器4也具有上述可消除傳入主機板的噪聲與減低傳入主機板的熱量、該具 有電源控制模塊與功率級模塊的負載點轉(zhuǎn)換器4與主機板相連接處可被妥善 運用等優(yōu)點，且可與模擬控制電路相容。在圖5中，顯示如圖3 (b)所示的本發(fā)明第一較佳實施例具有電源控制 模塊31與功率級模塊32的負載點轉(zhuǎn)換器3裝置于主機板6上的透視圖。如 前所述，電源控制模塊31與功率級模塊32通過分別設(shè)置于不同的載具上， 而使得這些模塊在組裝結(jié)構(gòu)上彼此分離。請參看圖5，功率級模塊32中的元 件設(shè)置于電路板9 (其為功率級模塊32的載具)上形成功率級模塊，并通過 表面安裝元件接腳8而裝置于該主機板6上方，主機板6則裝置于機板 (chassis) 7上，且該功率級模塊32旁邊還包括至少一個散熱片5。另外， 電源控制模塊31則裝置于功率級模塊32下方的主機板6 (其為功率級模塊 31的載具)另一側(cè)。由此即可顯示，該具有電源控制模塊31與功率級模塊 32的負載點轉(zhuǎn)換器3的下方范圍可被適當?shù)剡\用。由上述說明可知，本發(fā)明在于提供一種具有相對較佳效益的分離式轉(zhuǎn)換 器，使用該分離式轉(zhuǎn)換器可達成具有相對較高單位面積的電源/電流密度、消 除傳入主機板的開關(guān)切換噪聲干擾、降低傳導至主機板熱量等優(yōu)點。因此，即使本發(fā)明已由上述的實施例詳細敘述而可由本領(lǐng)域技術(shù)人員進 行修改，然而均不脫離所附權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1. 一種分離式轉(zhuǎn)換器，包含電源控制模塊，包含電源控制電路，用以產(chǎn)生第一控制信號；以及功率級模塊，包含功率級電路，耦合于該電源控制電路，用于接收該第一控制信號與輸入電壓及產(chǎn)生輸出電壓，其中該電源控制模塊與該功率級模塊在組裝結(jié)構(gòu)上彼此分離。
2. 如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器，其中該電源控制模塊與該功率級模塊通 過分別設(shè)置于不同載具上與不同封裝中兩者其中之一，在組裝結(jié)構(gòu)上彼此分 離。
3. 如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)換器，其中所述不同載具包含至少一個第一電路板與第二電路板，該電源控制模塊 設(shè)置于該第一電路板上，且該功率級模塊設(shè)置于該第二電路板上；所述不同載具中任一載具為電路板，所述封裝中任一封裝為系統(tǒng)芯片封 裝，該電源控制模塊設(shè)置于該電路板上，且該功率級模塊封裝成系統(tǒng)芯片； 或所述不同載具包含至少一個電路板與系統(tǒng)封裝襯底，該電源控制模塊設(shè) 置于該電路板上，且該功率級模塊設(shè)置于該系統(tǒng)封裝襯底上。
4. 如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器，為直流/直流轉(zhuǎn)換器與交流/直流轉(zhuǎn)換器兩者其中之一。
5. 如權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)換器，其中該直流/直流轉(zhuǎn)換器選自升壓轉(zhuǎn)換 器、降壓轉(zhuǎn)換器、升降壓轉(zhuǎn)換器、返馳式轉(zhuǎn)換器與負載點轉(zhuǎn)換器其中任一種。
6. 如權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)換器，其中該直流/直流轉(zhuǎn)換器為負載點轉(zhuǎn)換 器，該第一控制信號為脈沖寬度調(diào)制信號，且該電源控制電路還包括數(shù)字控制器，包括電源管理總線元件，用以接收外置的電源管理總線的輸入信號與產(chǎn) 生第二控制信號；以及脈寬調(diào)制器，耦合于該電源管理總線元件，用于接收該第二控制信 號與產(chǎn)生該脈沖寬度調(diào)制信號。
7. 如權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)換器，其中該功率級電路還包括驅(qū)動器，耦合于該脈寬調(diào)制器，用于接收電源電壓與該脈沖寬度調(diào)制信 號及產(chǎn)生第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號；以及功率級，耦合于該驅(qū)動器，用于接收該第一驅(qū)動信號和該第二驅(qū)動信號 與產(chǎn)生該輸出電壓，包括第一開關(guān)，具有第一端、第二端與控制端，其中該第一端用于接收 該輸入電壓，且該控制端耦合于該驅(qū)動器，用于接收該第一驅(qū)動信號；第二開關(guān)，具有第一端、第二端與控制端，其中該第一端耦合于該 第一開關(guān)的第二端，該第二開關(guān)的第二端、該驅(qū)動器與該脈寬調(diào)制器均共同 耦合于共同接地端，且該第二開關(guān)的控制端耦合于該驅(qū)動器，用于接收該第 二驅(qū)動信號；電感，具有第一端與第二端，其中該第一端耦合于該第二幵關(guān)的第 一端；以及輸出電容，具有第一端與第二端，用于輸出該輸出電壓，其中該第 一端耦合于該電感的第二端，且該第二端耦合于該共同接地端。
8. 如權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)換器，其中該第一開關(guān)與該第二開關(guān)均為金屬 氧化物場效應(yīng)晶體管，且該第一開關(guān)與該第二開關(guān)各自的第一端、第二端與 控制端，分別為所述金屬氧化物場效應(yīng)晶體管的漏極端、源極端與柵極端。
9. 如權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)換器，其中該輸入電壓由外置的中間總線轉(zhuǎn)換 器提供。
10. 如權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)換器，其中該直流/直流轉(zhuǎn)換器為負載點轉(zhuǎn)換 器，該第一控制信號為脈沖寬度調(diào)制信號，且該電源控制電路還包括模擬控制電路，用以產(chǎn)生第二控制信號；以及脈寬調(diào)制器，耦合于該模擬控制電路，用于接收該第二控制信號與產(chǎn)生 該脈沖寬度調(diào)制信號。
11. 如權(quán)利要求IO所述的轉(zhuǎn)換器，其中該功率級電路為如權(quán)利要求7所 述的功率級電路。
12. 如權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)換器，其中該輸入電壓為交流輸入電壓，該輸出電壓為直流輸出電壓，且該交流/ 直流轉(zhuǎn)換器還包括功率因素校正電路，用于接收該交流輸入電壓及產(chǎn)生該直流輸出電壓；或該輸入電壓為交流輸入電壓，該輸出電壓為直流輸出電壓，且該交流/ 直流轉(zhuǎn)換器還包括雙重功率因素校正電路，用于接收該交流輸入電壓，并產(chǎn) 生該直流輸出電壓。
13. —種分離式轉(zhuǎn)換器，包含 電源控制模塊，包含電源控制電路，用以產(chǎn)生第一控制信號，包括 控制單元，用于產(chǎn)生第二控制信號；以及脈寬調(diào)制器，耦合于該控制單元，用于接收該第二控制信號與 產(chǎn)生該第一控制信號；以及功率級模塊，用于接收該第一控制信號與輸入電壓及產(chǎn)生輸出電壓，包含功率級電路，包括驅(qū)動器，耦合于該電源控制電路，用于接收該第一控制信號及 產(chǎn)生第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號；以及功率級，耦合于該驅(qū)動器，用于接收該第一驅(qū)動信號和該第二 驅(qū)動信號與產(chǎn)生該輸出電壓，其中該電源控制模塊與該功率級模塊在組裝結(jié)構(gòu)上彼此分離。
14. 如權(quán)利要求13所述的轉(zhuǎn)換器，其中該電源控制電路為如權(quán)利要 求6或10所述的電源控制電路，且該功率級為如權(quán)利要求7所述的功率 級。
15. 如權(quán)利要求13所述的轉(zhuǎn)換器，其中所述載具還包括第一電路板與第 二電路板，該第一電路板具有第一表面、第二表面與多個表面安裝元件接腳， 該功率級模塊設(shè)置于該第一電路板的該第一表面之上，該第二電路板具有第 --表面與第二表面，該多個表面安裝元件接腳設(shè)置于該第一電路板的該第二 表面與該第二電路板的該第一表面之間，以連接該第一電路板與該第二電路 板，且該電源控制模塊設(shè)置于該第二電路板的該第二表面之上。
16. —種分離式轉(zhuǎn)換器，包含 功率級模塊，包含功率級電路，用于接收控制信號與輸入電壓及產(chǎn)生輸出電壓，其中該功率級模塊在組裝結(jié)構(gòu)上與其他電路彼此分離。
17.如權(quán)利要求16所述的轉(zhuǎn)換器，還包括電源控制模塊，用以產(chǎn)生該控制信號，且該電源控制模塊為如權(quán)利要求6或10所述的該電源控制模塊。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種分離式轉(zhuǎn)換器，包含電源控制模塊，包含電源控制電路，用以產(chǎn)生控制信號，以及功率級模塊，包含功率級電路，耦合于該電源控制電路，用于接收該控制信號與輸入電壓及產(chǎn)生輸出電壓，其中該電源控制模塊與該功率級模塊在組裝結(jié)構(gòu)上彼此分離。上述轉(zhuǎn)換器具有單位面積的電源/電流密度相對較高、可消除傳入主機板的開關(guān)切換噪聲干擾、降低傳導至主機板的熱量、具有全數(shù)字控制并可與模擬控制相容等優(yōu)點。
文檔編號H02M1/00GK101217249SQ20071000140
公開日2008年7月9日 申請日期2007年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月5日
發(fā)明者廖培深, 張崇誠, 林信良, 蘇仁達 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司