可超高壓啟動(dòng)的電源控制裝置制造方法
【專利摘要】可超高壓啟動(dòng)的電源控制裝置。該電源控制器包含有一控制器晶粒與一超高壓啟動(dòng)晶粒。該控制器晶?？捎梢徊僮麟娫垂╇姸僮?。該操作電源的最大可操作電壓為數(shù)十伏特。該超高壓啟動(dòng)晶粒具有一超高壓粘著墊，可耐受數(shù)百伏特的電壓輸入，該超高壓啟動(dòng)晶粒于該電源控制裝置的一啟動(dòng)程序中，對(duì)該操作電源進(jìn)行充電，在該電源控制裝置的一正常操作程序中，大約呈現(xiàn)一開路狀態(tài)。該控制器晶粒與該超高壓啟動(dòng)晶粒封裝于一多芯片模塊中。
【專利說明】可超局壓啟動(dòng)的電源fe制裝直

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及開關(guān)式電源供應(yīng)器的電源控制器，尤其是具有超高壓啟動(dòng)功能的電源控制器。

【背景技術(shù)】
[0002]開關(guān)式電源供應(yīng)器采用功率開關(guān)(power switch),來控制流經(jīng)電感元件的電流大小。相較于其他的電源供應(yīng)器，開關(guān)式電源供應(yīng)器具有體積小以及良好的電能轉(zhuǎn)換效率，所以廣受當(dāng)下電源業(yè)界的采用。
[0003]圖1顯示一種已知的開關(guān)式電源供應(yīng)器8。電源控制器14，其是一單獨(dú)封裝的集成電路，控制功率開關(guān)10的短路或是斷路，藉以控制流經(jīng)初級(jí)側(cè)繞組16的電流。輸入電源Vin可由一市電經(jīng)過一橋式整流器來產(chǎn)生，其電壓可以高達(dá)500V (伏特)。依據(jù)一般電源控制業(yè)界的說法，在此說明書中，10伏特到數(shù)十伏特的電壓稱之為高壓；而數(shù)百伏特的電壓，稱超高壓。當(dāng)輸入電源Vin剛剛出現(xiàn)時(shí)(譬如剛剛插入市電插座)，超高壓啟動(dòng)電路(ultra-high-voltage startup circuit) 12,其為另一單獨(dú)封裝的集成電路，會(huì)對(duì)電容18開始充電，來建立電源控制器14的操作電源當(dāng)操作電源Vrc到一定電壓電平時(shí)，超高壓啟動(dòng)電路12停止充電。之后，電源控制器14開始控制初級(jí)側(cè)繞組16的電流，使輔助繞組20開始對(duì)電容18充電。
[0004]簡單來說，超高壓啟動(dòng)電路12，如同其名所表示的，基本上只有工作在一啟動(dòng)程序中。當(dāng)電源控制器14周期性開關(guān)功率開關(guān)10的一正常操作程序時(shí)，超高壓啟動(dòng)電路12是大致呈現(xiàn)一開路狀態(tài)，而不消耗電能。
[0005]圖2顯示了另一已知的開關(guān)式電源供應(yīng)器，其中的電源控制器22具有超高壓啟動(dòng)的功能。簡單地說，電源控制器22把圖1中的超高壓啟動(dòng)電路12與電源控制器14制作在一晶粒上，成為一單一封裝的集成電路。相對(duì)于圖1而言，圖2的開關(guān)式電源供應(yīng)器有比較少的兀件數(shù)量(component number)。
[0006]本說明書中，具有相同的符號(hào)元件或裝置，為具有相同或是類似功能、結(jié)構(gòu)、或特性的元件或是裝置，為業(yè)界人士能以具本說明書的教導(dǎo)而得知或推知，但不必完全地相同。為簡潔緣故，不會(huì)重復(fù)說明。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的實(shí)施例揭示一種可高壓啟動(dòng)的電源控制裝置。該電源控制器包含有一控制器晶粒(die)與一超高壓啟動(dòng)晶粒(ultra-high voltage startup die)。該控制器晶?？捎梢徊僮麟娫垂╇姸僮?。該操作電源的最大可操作電壓為數(shù)十伏特。該超高壓啟動(dòng)晶粒具有一超高壓粘著墊，可耐受數(shù)百伏特的電壓輸入，該超高壓啟動(dòng)晶粒于該電源控制裝置的一啟動(dòng)程序中，對(duì)該操作電源進(jìn)行充電，在該電源控制裝置的一正常操作程序中，大約呈現(xiàn)一開路狀態(tài)。該控制器晶粒與該超高壓啟動(dòng)晶粒封裝于一多芯片模塊中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1與圖2顯示兩種已知的開關(guān)式電源供應(yīng)器。
[0009]圖3顯示依據(jù)本發(fā)明所實(shí)施的一電源控制器。
[0010]圖4為圖3中的超高壓啟動(dòng)晶粒以及PWM控制器晶粒，部分的電路圖。
[0011]圖5、圖6與圖7顯示依據(jù)本發(fā)明的另三電源控制器。
[0012]【主要元件符號(hào)說明】
[0013]8開關(guān)式電源供應(yīng)器
[0014]10功率開關(guān)
[0015]12超聞壓啟動(dòng)電路
[0016]14電源控制器
[0017]16初級(jí)側(cè)繞組
[0018]18電容
[0019]20輔助繞組
[0020]22電源控制器
[0021]30、30a、30b、30c 電源控制器
[0022]32晶粒座
[0023]34a?34h導(dǎo)線指
[0024]36PWM控制器晶粒
[0025]38超聞壓啟動(dòng)晶粒
[0026]40焊線
[0027]44焊線
[0028]46焊線
[0029]48焊線
[0030]50JFET
[0031]52MOSFET
[0032]54齊納二極管
[0033]56限流電阻
[0034]60超高壓啟動(dòng)晶粒
[0035]62JFET
[0036]GATE引腳
[0037]GND接地引腳
[0038]HV引腳
[0039]NC引腳
[0040]Vcc操作電源
[0041]VCC引腳
[0042]Vin輸入電源

【具體實(shí)施方式】
[0043]圖3顯示依據(jù)本發(fā)明所實(shí)施的一電源控制器30。在一實(shí)施例中，電源控制器30可以取代圖2中的電源控制器22。
[0044]電源控制器30有PWM控制器晶粒36以及超高壓啟動(dòng)晶粒38，一起封裝于一多芯片模塊(mult1-chip module,MCM)中。PWM控制器晶粒36以及超高壓啟動(dòng)晶粒38可以通過導(dǎo)電膠，粘置在導(dǎo)線架(Ieadframe)中的晶粒座32上。導(dǎo)線架包含有晶粒座32以及導(dǎo)線指34a?34h。晶粒座32直接電性連接到導(dǎo)線指34d，其作為接地引腳GND。PWM控制器晶粒36通過引腳GATE，輸出脈沖寬度可調(diào)的脈沖信號(hào)，來控制一功率開關(guān)的開啟或是關(guān)閉。
[0045]在一實(shí)施例中，超高壓啟動(dòng)晶粒38可以至少耐受500V信號(hào)輸入，而PWM控制器晶粒36可以耐受最高40V信號(hào)輸入。
[0046]超高壓啟動(dòng)晶粒38設(shè)置于晶粒座32的一角落，其靠近作為超高壓輸入引腳(Pin)HV的導(dǎo)線指34h。在圖3中，導(dǎo)線指34a、34d、34e% 34h位于導(dǎo)線架的四個(gè)角落，所以均為角落導(dǎo)線指。焊線40的一端焊在導(dǎo)線指34h(或引腳HV)，另一端焊在超高壓啟動(dòng)晶粒38中間附近的一超高壓粘著墊，其可以耐受500V信號(hào)輸入。焊線46電性連接PWM控制器晶粒36以及超高壓啟動(dòng)晶粒38上的一充電粘著墊。焊線44電性連接超高壓啟動(dòng)晶粒38中的一接地粘著墊以及晶粒座32,提供超高壓啟動(dòng)晶粒38的一接地電位(ground voltage)。焊線48電性連接PWM控制器晶粒36與超高壓啟動(dòng)晶粒38中的一控制粘著墊，讓PWM控制器晶粒36得以控制超聞壓啟動(dòng)晶粒38。從圖3中可以發(fā)現(xiàn)，超聞壓啟動(dòng)晶粒38只有四種粘著墊:接地粘著墊、超高壓粘著墊、控制粘著墊、充電粘著墊。
[0047]圖4為圖3中的超高壓啟動(dòng)晶粒38以及PWM控制器晶粒36，部分的電路圖。超高壓啟動(dòng)晶粒38中具有JFET50以及M0SFET52。在一實(shí)施例中，超高壓啟動(dòng)晶粒38中所有的主動(dòng)元件都是耐超高壓元件，如同圖4所示?？刂破骶Я?6包含有一齊納(Zener,又稱之為“基納”)二極管54以及一限流電阻56。JFET50的漏源極分別連接到引腳HV以及M0SFET52的柵極，而M0SFET52的漏源極分別連接引腳HV以及控制器晶粒36中的二極管57。M0SFET52的柵極也通過一控制粘著墊，電性連接到PWM控制器晶粒36中的齊納二極管54。齊納二極管54以及限流電阻56作為一箝制電路，用以大約限制該控制粘著墊的最高電壓。在一實(shí)施例中，JFET50的臨界電壓為負(fù)值。在一開機(jī)程序中，JFET50—開始會(huì)以小電流對(duì)M0SFET52的柵極充電。當(dāng)M0SFET52的柵極電壓達(dá)一定程度時(shí)，M0SFET52開始以一相對(duì)大電流，對(duì)引腳VCC充電，以便在引腳VCC上建立操作電源V。。。同時(shí)，因?yàn)榛逍?yīng)(body effect)，JFET50將會(huì)關(guān)閉呈現(xiàn)開路。舉例來說，當(dāng)M0SFET52的柵極電壓到15V時(shí)，JFET50將會(huì)關(guān)閉呈現(xiàn)開路，且M0SFET52的臨界電壓約為5V，所以操作電源VCC在開機(jī)程序中，大約會(huì)被超高壓啟動(dòng)晶粒38充電到10 (=15-5) V。之后，控制器晶粒36進(jìn)入正常操作，超高壓啟動(dòng)晶粒38大致呈現(xiàn)一開路狀態(tài)。
[0048]圖3中的電源控制器30可以好處包含有:
[0049]1.工藝上的簡化:從半導(dǎo)體工藝的角度來看，超高壓集成電路晶粒所需要的工藝與高壓集成電路晶粒所需的工藝，是有相當(dāng)差異的。電源控制器30以兩個(gè)不同晶粒來分別實(shí)現(xiàn)超高壓啟動(dòng)與PWM控制，因此，可以將個(gè)別的工藝最佳化。如此，PWM控制器晶粒36將不會(huì)受到制作超高壓啟動(dòng)晶粒38所需要的許多高溫?cái)U(kuò)散(High-temperature diffus1n)的限制，PWM控制器晶粒36可能可以變得更小更便宜。制成上的簡化，同時(shí)也意味著晶粒良率上可能的提升。因此，PWM控制器晶粒36與高壓啟動(dòng)晶粒38的制作成本可能可以降低。
[0050]2.噪聲的隔離:相較于圖2的單晶粒實(shí)施例，圖3中的超高壓啟動(dòng)晶粒38與PWM控制器晶粒36分別形成于兩個(gè)不同的基板(substrate)。因此，模擬電路中，所討厭的噪聲，就不會(huì)通過基板跨越到另一個(gè)晶粒過去。舉例來說，如果在圖3中的超高壓啟動(dòng)晶粒38的基板產(chǎn)生了噪聲，這噪聲將會(huì)先被晶粒座32先導(dǎo)引到接地電位，而比較不會(huì)影響PWM控制器晶粒36的基板。
[0051]3.量產(chǎn)上的控管:超高壓啟動(dòng)晶粒38與PWM控制器晶粒36 —起封裝在一多芯片模塊中。封裝后，從外觀上來看，電源控制器30僅僅是單一的集成電路。因此，可以享受與圖2 —樣的比較少元件數(shù)量的好處，量產(chǎn)上的物件控管比較簡便。
[0052]圖5顯示依據(jù)本發(fā)明的另一電源控制器30a，其中PWM控制器晶粒36并非四邊對(duì)齊平行于晶粒座32的四邊，而超高壓啟動(dòng)晶粒38則依然對(duì)齊平行地放置于晶粒座32的一角落。這樣的好處是可以在晶粒座32的一角落產(chǎn)生比較大的空間，來容納超高壓啟動(dòng)晶粒38。這樣的可能性，只有在超高壓啟動(dòng)晶粒38與PWM控制器晶粒36為分開的兩個(gè)晶粒才可能達(dá)成。
[0053]在圖6的本發(fā)明的實(shí)施例中，電源控制器30b是一堆晶粒堆迭封裝(chip-stackpackage)，如同圖6所示。圖6中，超高壓啟動(dòng)晶粒38與PWM控制器晶粒36依序堆迭在晶粒座32上，而彼此則通過焊線或其他導(dǎo)電物來做電性耦合。
[0054]在一實(shí)施例中，超高壓啟動(dòng)晶粒大致(substantially consisting of)由一接面場效晶體管(JFET)以及一 MOS場效晶體管所組成，如同圖3與圖4中所舉例的。當(dāng)然，圖3與圖4中，超高壓啟動(dòng)晶粒38中一定寄生有一些沒有顯示出來的被動(dòng)元件。在另一實(shí)施例中，一超高壓啟動(dòng)晶粒中的主動(dòng)元件可以不要有M0SFET,僅僅由JFET所組成。圖7顯示依據(jù)本發(fā)明所實(shí)施的一電源控制器30。，其中，超高壓啟動(dòng)晶粒60與PWM控制器晶粒36 —起封裝在一多芯片模塊中。超高壓啟動(dòng)晶粒60大致上只有一 JFET62，舉例來說，此JFET62在充電粘著墊的電壓約達(dá)1V時(shí)，會(huì)因?yàn)榛逍?yīng)而關(guān)閉電流。如同圖7所示，超高壓啟動(dòng)晶粒60只需要有三種粘著墊:接地粘著墊、超高壓粘著墊、以及充電粘著墊，分別電性連接到引腳GND、引腳HV、以及PWM控制器晶粒36。
[0055]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求書所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種可超高壓啟動(dòng)的電源控制裝置，包含有: 一控制器晶粒，可由一操作電源供電而操作，該操作電源的最大可操作電壓為數(shù)十伏特；以及 一超高壓啟動(dòng)晶粒(116)，具有一超高壓粘著墊，可耐受數(shù)百伏特的線電壓輸入，該超高壓啟動(dòng)晶粒于該電源控制裝置的一啟動(dòng)程序中，對(duì)該操作電源進(jìn)行充電，在該電源控制裝置的一正常操作程序中，大約呈現(xiàn)一開路狀態(tài)； 其中，該控制器晶粒與該超高壓啟動(dòng)晶粒封裝于一多芯片模塊(皿111:11110(11116,101)中。
2.如權(quán)利要求1所述的電源控制裝置，其中，該超高壓啟動(dòng)晶粒具有至少一主動(dòng)元件，每一主動(dòng)元件都是耐超高壓元件。
3.如權(quán)利要求1所述的電源控制裝置，其中，該超高壓啟動(dòng)晶粒大致由一接面場效晶體管(見￡1)以及一 103場效晶體管所組成。
4.如權(quán)利要求1所述的電源控制裝置，其中，該超高壓啟動(dòng)晶粒大致由一接面場效晶體管(見價(jià))所組成。
5.如權(quán)利要求1所述的電源控制裝置，還包含有一導(dǎo)線架(163(1&￡11116)，其包含有一晶粒座((116 ￠￡1(1(116)，且該超高壓啟動(dòng)晶粒與該控制器晶粒依序堆迭于該晶粒座上。
6.如權(quán)利要求1所述的電源控制裝置，還包含有一導(dǎo)線架，其包含有一晶粒座與多個(gè)導(dǎo)線指，所述導(dǎo)線指包含有一角落導(dǎo)線指，該超高壓啟動(dòng)晶粒設(shè)置于該晶粒座上最靠近該角落導(dǎo)線指的一角落。
7.如權(quán)利要求1所述的電源控制裝置，包含有一導(dǎo)線架，其包含有一晶粒座，該超高壓啟動(dòng)晶粒與該控制器晶粒分別設(shè)置于該晶粒座上。
8.如權(quán)利要求1所述的電源控制裝置，其中，該超高壓啟動(dòng)晶粒僅有三種粘著墊，由一超高壓粘著墊、一充電粘著墊、以及一接地粘著墊所組成；該超高壓啟動(dòng)晶粒的該操作電源粘著墊以至少一第一焊線03011(11118.電性I禹接至該控制器晶粒的該操作電源；以及，該超高壓啟動(dòng)晶粒的該接地粘著墊以至少一第二焊線03011(11118 ，電性稱接至該控制器晶粒的一接地粘著墊。
9.如權(quán)利要求1所述的電源控制裝置，其中，該超高壓啟動(dòng)晶粒僅有四種粘著墊，由一超高壓粘著墊、一充電粘著墊、一接地粘著墊、以及一控制粘著墊所組成，通過焊線，分別耦接到該線電壓輸入、該操作電源、一接地引腳、以及該控制器晶粒。
10.如權(quán)利要求9所述的電源控制裝置，其中，該控制器晶粒具有一箝制電路，用以大約限制該控制粘著墊的最高電壓。
11.如權(quán)利要求1所述的電源控制裝置，其中，該控制器晶粒為一脈沖寬度調(diào)制⑴麗)控制器。
12.如權(quán)利要求1所述的電源控制裝置，其中，該超高壓啟動(dòng)晶粒具有一接地粘著墊，以及，該電源控制裝置另具有一焊線，電性連接于該超高壓啟動(dòng)晶粒的該接地粘著墊與一晶粒座之間。
【文檔編號(hào)】H02M7/00GK104348374SQ201310339186
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月6日
【發(fā)明者】周炯峰 申請(qǐng)人:通嘉科技股份有限公司