集成化开关电源装置及电气设备

申请号 CN201210316960.X 申请日 2012-08-30 公开(公告)号 CN103036424A 公开(公告)日 2013-04-10
申请人 东芝照明技术株式会社; 发明人 高桥雄治; 北村纪之;
摘要 一种集成化 开关 电源装置及电气设备,能实现大于等于1MHz的高频开关,且能实现小型化。集成化 开关电源 装置包括: 串联 连接体,将开关元件、恒流元件及 二极管 串联连接;驱动控制元件,对恒流元件进行驱动控制;以及多个外部 端子 ,包括:自位于串联连接体的一端侧的元件的主端子导出的第1外部端子、自位于串联连接体的另一端侧的元件的主端子导出的第2外部端子、自开关元件及所述恒流元件中任一方的主端子与二极管的主端子的连接点导出的第3外部端子、自开关元件的控制端子导出的第4外部端子、对驱动控制元件供给电源的第5外部端子、对驱动控制元件输入基准电位的第6外部端子、以及自外部对驱动控制元件输入 信号 的第7外部端子。
权利要求

1.一种集成化开关电源装置,其特征在于包括:
串联连接体,将开关元件、恒流元件及二极管串联连接;
驱动控制元件,连接于所述恒流元件的控制端子,并且对所述恒流元件进行驱动控制;
以及
多个外部端子,包括:第1外部端子,连接于位于所述串联连接体的一端侧的元件的主端子;第2外部端子,连接于位于所述串联连接体的另一端侧的元件的主端子;第3外部端子,连接于所述开关元件及所述恒流元件中任一元件的主端子与所述二极管的主端子的连接点;第4外部端子,连接于所述开关元件的控制端子;第5外部端子,连接于所述驱动控制元件,并且连接于所述驱动控制元件的电源供给源;第6外部端子,连接于所述驱动控制元件,并且对所述驱动控制元件输入基准电位;以及第7外部端子,连接于所述驱动控制元件,并且自外部对所述驱动控制元件输入信号
2.根据权利要求1所述的集成化开关电源装置,其特征在于:
所述恒流元件及所述驱动控制元件经集成化,并且经模化。
3.根据权利要求2所述的集成化开关电源装置,其特征在于:
所述开关元件及所述二极管经集成化。
4.根据权利要求1至权利要求3中任一权利要求所述的集成化开关电源装置,其特征在于:
所述第3外部端子与所述第6外部端子为共用。
5.根据权利要求1所述的集成化开关电源装置,其特征在于包括:
接口电路,自外部被输入信号
振荡电路,根据输入至所述接口电路的信号进行振荡动作或振荡停止;以及驱动电路,根据所述振荡电路及所述接口电路的信号,对施加至所述恒流元件的控制端子的电压进行控制。
6.根据权利要求5所述的集成化开关电源装置,其特征在于:
所述驱动控制元件根据输入至所述接口电路的信号,经由所述恒流元件使所述开关元件进行他激振荡或自激振荡。
7.根据权利要求1所述的集成化开关电源装置,其特征在于:
所述开关元件具有常通特性。
8.根据权利要求1所述的集成化开关电源装置,其特征在于:
所述开关元件是氮化镓-高电子迁移率晶体管。
9.根据权利要求1所述的集成化开关电源装置,其特征在于:
所述串联连接体的各元件包含带隙宽于砷化镓的带隙的宽带隙半导体
10.根据权利要求1所述的集成化开关电源装置,其特征在于:
所述串联连接体的各元件是按照所述开关元件、所述恒流元件及所述二极管的顺序串联连接。
11.根据权利要求1所述的集成化开关电源装置,其特征在于:
所述开关元件及所述恒流元件是氮化镓-高电子迁移率晶体管,
所述第1外部端子连接于开关元件的漏极,
所述第2外部端子连接于二极管的阳极
所述第3外部端子连接于恒流元件的源极及二极管的阴极
所述第4外部端子连接于开关元件的栅极。
12.根据权利要求1所述的集成化开关电源装置,其特征在于:
所述串联连接体的各元件是以倒装芯片的方式安装于绝缘层上。
13.根据权利要求1所述的集成化开关电源装置,其特征在于:
所述多个外部端子是焊凸块
14.根据权利要求1所述的集成化开关电源装置,其特征在于:
更包括经由所述开关元件或所述二极管而流过电流的第1电感器。
15.根据权利要求14所述的集成化开关电源装置,其特征在于:
所述串联连接体及所述第1电感器构成斩波电路。
16.根据权利要求14所述的集成化开关电源装置,其特征在于:
更包括与所述第1电感器磁耦合的第2电感器。
17.根据权利要求16所述的集成化开关电源装置,其特征在于:
所述第2电感器连接于所述开关元件的控制端子。
18.根据权利要求1所述的集成化开关电源装置,其特征在于:
所述串联连接体的各元件是按照所述二极管、所述恒流元件及所述开关元件的顺序串联连接。
19.根据权利要求18所述的集成化开关电源装置,其特征在于:
所述开关元件及所述恒流元件是氮化镓-高电子迁移率晶体管,
所述第1外部端子连接于所述二极管的阴极,
所述第2外部端子连接于所述恒流元件的源极,
所述第3外部端子连接于所述开关元件的漏极及所述二极管的阳极,
所述第4外部端子连接于开关元件的栅极。
20.一种电气设备,其特征在于包括:
集成化开关电源装置;以及
负载电路,连接于集成化开关电源装置;并且
所述集成化开关电源装置包括:
串联连接体,将开关元件、恒流元件及二极管串联连接;
驱动控制元件,连接于所述恒流元件的控制端子,并且对所述恒流元件进行驱动控制;
以及
多个外部端子,包括:第1外部端子,连接于位于所述串联连接体的一端侧的元件的主端子;第2外部端子,连接于位于所述串联连接体的另一端侧的元件的主端子;第3外部端子,连接于所述开关元件及所述恒流元件中任一元件的主端子与所述二极管的主端子的连接点;第4外部端子,连接于所述开关元件的控制端子;第5外部端子,连接于所述驱动控制元件,并且连接于所述驱动控制元件的电源供给源;第6外部端子,连接于所述驱动控制元件,并且对所述驱动控制元件输入基准电位;以及第7外部端子,连接于所述驱动控制元件,并且自外部对所述驱动控制元件输入信号。

说明书全文

集成化开关电源装置及电气设备

技术领域

[0001] 本发明的实施方式涉及一种集成化开关电源装置及电气设备。

背景技术

[0002] 已经有如下记载:在现有的发光二级管(LED)点灯装置及包含LED点灯装置的照明器具中,包括:输出生成单元,包含至少一个常通型(normally-on type)的开关元件,通过开关元件的接通与断开工作而产生直流输出;半导体发光元件,利用由输出生成单元产生的直流输出而点灯;以及驱动控制单元,使用流经半导体发光元件的电流而使开关元件进行断开工作;并且可将开关元件与输出生成单元的恒流元件及二极管串联连接而集成化。
[0003] 现有技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1日本专利特开2011-119237号公报

发明内容

[0006] 发明要解决的课题
[0007] 本发明所欲解决的问题在于提供一种集成化开关电源装置及电气设备,能够实现MHz以上的高频开关,并且能够更加小型化。
[0008] 本发明的实施方式的集成化开关电源装置包括:串联连接体,将开关元件、恒流元件及二极管串联连接;驱动控制元件,连接于恒流元件的控制端子,并且对恒流元件进行驱动控制;以及多个外部端子,包括:自位于串联连接体的一端侧的元件的主端子导出的第1外部端子、自位于串联连接体的另一端侧的元件的主端子导出的第2外部端子、自开关元件及恒流元件中任一元件的主端子与二极管的主端子的连接点导出的第3外部端子、自开关元件的控制端子导出的第4外部端子、自驱动控制元件导出并且连接于驱动控制元件的电源供给源的第5外部端子、自驱动控制元件导出并且对驱动控制元件输入基准电位的第6外部端子、以及自驱动控制元件导出并且自外部对驱动控制元件输入信号的第7外部端子。
[0009] 本发明的实施方式的电气设备包括:集成化开关电源装置;以及负载电路,连接于集成化开关电源装置;并且所述集成化开关电源装置包括:串联连接体,将开关元件、恒流元件及二极管串联连接;驱动控制元件,连接于所述恒流元件的控制端子,并且对所述恒流元件进行驱动控制;以及多个外部端子,包括:第1外部端子,连接于位于所述串联连接体的一端侧的元件的主端子;第2外部端子,连接于位于所述串联连接体的另一端侧的元件的主端子;第3外部端子,连接于所述开关元件及所述恒流元件中任一元件的主端子与所述二极管的主端子的连接点;第4外部端子,连接于所述开关元件的控制端子;第5外部端子,连接于所述驱动控制元件,并且连接于所述驱动控制元件的电源供给源;第6外部端子,连接于所述驱动控制元件,并且对所述驱动控制元件输入基准电位;以及第7外部端子,连接于所述驱动控制元件,并且自外部对所述驱动控制元件输入信号
[0010] 发明的效果
[0011] 根据本发明,通过将使开关元件、恒流元件及二极管串联连接的串联连接体、与连接于恒流元件的控制端子并且对恒流元件进行驱动控制的驱动控制元件加以集成化,而使得用于将各元件间加以连接的图案配线长度缩短,因此能够实现MHz以上的高频开关,并且能够使集成化开关电源装置及电气设备小型化。附图说明
[0012] 图1是例示第1实例的集成化开关电源装置及电气设备的电路图。
[0013] 图2A~图2B表示所述集成化开关电源装置的形态,其中图2A是示意性俯视图,图2B是图2A的A-A′线剖视图。
[0014] 图3是例示所述集成化开关电源装置的电路图。
[0015] 图4是例示第2实例的集成化开关电源装置的电路图。
[0016] 附图标记:
[0017] 100:集成化开关电源装置
[0018] 101:驱动控制元件
[0019] 101a:振荡电路
[0020] 101b:驱动电路
[0021] 101c:外部接口
[0022] 102、103:元件
[0023] AC:交流电源
[0024] BU:焊
[0025] CHC:斩波电路
[0026] D1:二极管
[0027] DM:第2电感器
[0028] E:电极
[0029] GC:GaN芯片
[0030] L:电感器
[0031] L1:第1电感器
[0032] LC:负载电路
[0033] DC:直流电源
[0034] I:绝缘层
[0035] M:金属基板
[0036] SCB:串联连接体
[0037] SMJ:开关电源用模块
[0038] SR:开关电源电路
[0039] Rec:整流电路
[0040] Q1:开关元件
[0041] Q2:恒流元件
[0042] R:抗蚀层
[0043] t1:第1外部端子
[0044] t2:第2外部端子
[0045] t3:第3外部端子
[0046] t4:第4外部端子
[0047] t5:第5外部端子
[0048] t6:第6外部端子
[0049] t7:第7外部端子
[0050] t11~t12:输入端
[0051] t13~t14:输出端

具体实施方式

[0052] (第1实施方式)第1实施方式的集成化开关电源装置包括:串联连接体,将开关元件、恒流元件及二极管串联连接;驱动控制元件,连接于恒流元件的控制端子,并且对恒流元件进行驱动控制;以及多个外部端子,包括:自位于串联连接体的一端侧的元件的主端子导出的第1外部端子、自位于串联连接体的另一端侧的元件的主端子导出的第2外部端子、自开关元件及恒流元件中任一元件的主端子与二极管的主端子的连接点导出的第3外部端子、自开关元件的控制端子导出的第4外部端子、自驱动控制元件导出并且连接于驱动控制元件的电源供给源的第5外部端子、自驱动控制元件导出并且对驱动控制元件输入基准电位的第6外部端子、以及自驱动控制元件导出并且自外部对驱动控制元件输入信号的第7外部端子。
[0053] (第2实施方式)第2实施方式的集成化开关电源装置根据第1实施方式所述的集成化开关电源装置,其特征在于:串联连接体的恒流元件及驱动控制元件经集成化,并且经模块化。
[0054] (第3实施方式)第3实施方式的集成化开关电源装置根据第2实施方式所述的集成化开关电源装置,其特征在于:串联连接体的开关元件及二极管经集成化。
[0055] (第4实施方式)第4实施方式的集成化开关电源装置根据第1实施方式至第3实施方式中任一实施方式所述的集成化开关电源装置,其特征在于:第3外部端子与第6外部端子为共用。
[0056] (第5实施方式)第5实施方式的电气设备包括:根据第1实施方式至第4实施方式中任一实施方式所述的集成化开关电源装置;负载电路,连接着集成化开关电源装置;以及照明负载,连接着负载电路。
[0057] 以下,参照附图,说明实施方式的集成化开关电源装置及电气设备。再者,附图是示意图或概念图,各部分的形状与宽度的关系、部分间的大小的比率等并不一定与实物相同。而且,即使在表示相同部分时,有时也会根据附图而将彼此间的尺寸或比率不同地表示。另外,在本案说明书及各附图中,对与就已出现的附图已经描述的要素相同的要素标附相同的符号,并且适当省略详细说明。
[0058] [实例1]
[0059] 对第1实例进行说明。图1是例示包含第1实例的集成化开关电源装置的电气设备的电路图。图2A、图2B例示开关电源用装置的形态,图2A是示意性俯视图,图2B是图2A的A-A′线剖视图。图3是例示第1实例的集成化开关电源装置的电路图。
[0060] 第1实例的集成化开关电源装置100中,如图1及图2A、图2B所示,包括将开关元件Q 1、恒流元件Q2及二极管D 1串联连接而集成化的串联连接体SCB。第1实例的集成化开关电源装置100中,包括连接于恒流元件Q2的控制端子(栅极)并且对恒流元件Q2进行驱动控制的驱动控制元件101。
[0061] 开关电源用装置100中,设为包括多个外部端子,而包含第1外部端子t1至第7外部端子t7,其中所述第1外部端子t1是自位于串联连接体SCB的一端侧的元件的主端子导出,所述第2外部端子t2是自位于串联连接体SCB的另一端侧的元件的主端子导出,所述第3外部端子t3是自开关元件Q1及恒流元件Q2中任一元件的主端子与二极管D1的主端子的连接点导出,所述第4外部端子t4是自开关元件Q1的控制端子(栅极)导出,所述第5外部端子t5是自驱动控制元件101导出,并且对驱动控制元件101供给电源,所述第6外部端子t6是自驱动控制元件101导出,并且对驱动控制元件101输入基准电位,所述第7外部端子t7是自驱动控制元件101导出,并且自外部对驱动控制元件101输入信号。
[0062] 集成化开关电源装置100可与将第1电感器(inductor)1作为主要电路零件的外部安装的电路零件组合起来构成开关电源SR。接着,从直流电源DC获得直流电的输入而进行工作,利用所述输出的直流电力对负载电路LC进行偏置。
[0063] 本实例中,开关元件Q1进行开关电源SR的开关。开关元件Q1可以是具有常通(normally on)特性的开关元件即常通开关、及具有常断(normally off)特性的开关元件即常断开关中的任一种。
[0064] 当开关元件Q1是使用宽带隙(wide band gap)半导体的开关元件时,具有常通特性的开关元件更容易获得,开关速度快,并且接通电阻低。而且,常断开关在接通电源时已经断开,所以虽然容易操作,但在通过自激振荡使其工作时,需要开始振荡的启动电路。不过,只要添加简单的启动电路即可,所以基本上没问题。如果是常通开关,那么在接通电源时可不用添加启动电路,因此可以简化电路,如此一来便有助于集成化开关电源装置100、使用所述集成化开关电源装置100的开关电源SR的小型化。常通开关的情况下的断开工作优选通过恒流元件Q2来进行。
[0065] 当使用利用宽带隙半导体的开关元件例如GaN-HEMT(GaN-High Electron Mobility Transistor,氮化镓-高电子迁移率晶体管)作为开关元件Q 1时,高频时的开关特性会显着提高,因此适合用作在MHz以上进行工作、优选的是在10MHz以上(大于等于10MHz)进行工作的本实例的开关元件Q 1。如果开关电源SR的工作频率(operating frequency)如上所述升高,那么第1电感器L1及第2电感器DM也会小型化,因此可以使开关电源SR大幅度小型化。再者,宽带隙半导体只要例如是在半导体基板中具有如(SiC)、氮化镓(GaN)、金刚石那样的宽带隙的半导体即可。
[0066] 在本实例中,恒流元件Q2是具有恒流特性的元件,当超过规定的恒流值时,使开关元件Q 1断开。恒流元件Q2是可以在MHz以上的频域、优选的是可以在10MHz以上(大于等于10MHz)的频域使其工作的元件。例如,可使用接合型FET(Field Effect Transistor,场效应晶体管)等。再者,优选的是将接合型FET的一种即GaN-HEMT用作恒流元件Q2。此时,可通过改变栅极电压来变更恒流值。因所述高速性,达到恒流值之后,恒流元件Q2的漏极-源极间电压会迅速上升,使开关元件Q1断开。再者,当恒流值为固定时,也可以使用恒流二极管作为恒流元件Q2。
[0067] 并且,恒流元件Q2是以如下方式构成电路:与开关元件Q1串联地介在于开关元件Q1接通时电流流向第1电感器L1的电路中,以使开关元件Q1断开。此外,恒流元件Q2以如下方式构成电路:还介在于包含对开关元件Q1进行驱动的第2电感器DM的第1开关元件Q1的驱动电路中。
[0068] 在本实例中,二极管D1能够在MHz以上的频域内进行工作,提供自下述开关电源电路SR的第1电感器L1减少的电流(回生电流)流出时的电路。通过使用宽带隙半导体,例如使用GaN系的二极管,可容易地满足所述频率条件。再者,所述二极管D1即使在10MHz以上(大于等于10MHz)的频域也可以良好地进行工作,从而可实现速度更快的高速开关。并且,二极管D1只要使自第1电感器L1减少的电流顺方向流动即可。
[0069] 如上所述,串联连接体SCB可在MHz以上的频域进行工作,优选的是在10MHz以上(大于等于10MHz)的频域也可以良好地进行工作。串联连接体SCB的各元件包含带隙比砷化镓(GaAs)的带隙更宽的宽带隙半导体。
[0070] 本实例的集成化开关电源装置100的串联连接体SCB中,如图1所示,将开关元件Q 1、恒流元件Q2及二极管D 1按此顺序以图示极性串联连接。第1外部端子t1自开关元件Q1的一个主端子(漏极)导出,第2外部端子t2自二极管D1的另一个主端子(阳极)导出。并且,第3外部端子t3自恒流元件Q2的另一个主端子(源极)及二极管D1的一个主端子(阴极)的连接点导出。第4外部端子t4自开关元件Q1的控制端子(栅极)导出。第5外部端子t5对驱动控制元件101供给电源,并且自驱动控制元件101导出。第6外部端子t6对驱动控制元件101输入基准电位,并且自驱动控制元件导出。第7外部端子自外部对驱动控制元件101输入信号,并且自驱动控制元件导出。如上所述,本实例的集成化开关电源装置100包含7个外部端子。
[0071] 并且,集成化开关电源装置100如图2A及图2B所示,例如由GaN系多芯片(multichip)构造所构成,以倒装芯片(flip chip)的方式安装。再者,也可以是如下构成:视需要,将开关元件Q1、恒流元件Q2及二极管D1以串联连接的方式连接,形成为GaN系单芯片(single chip)。
[0072] 当集成化开关电源装置100是由GaN系多芯片构造构成时,如图2B所示,例如构成为包含金属基板M、绝缘层I、GaN芯片GC、抗蚀层R及焊锡凸块BU的层叠体。GaN芯片GC中,图2A的用虚线表示的相对较大的四边形部分是开关元件Q1、恒流元件Q2及二极管D1的各个芯片,GaN芯片GC是将所述芯片一体化并且串联连接而构成。再者,图中的用实线表示的相对较小的四边形部分是形成于抗蚀层R上的凸块用开口,其中面对着形成与导出多个外部端子t1~t7的开关元件Q 1、恒流元件Q2、二极管D1及驱动控制元件101的外部端子的电极E。并且,用虚线表示的相对较小的四边形部分是不导出外部端子的所述开关元件Q1、所述恒流元件Q2、所述二极管D1及所述驱动控制元件101的端子部分。图2B所示的3个焊锡凸块BU分别形成有第1外部端子t1、第2外部端子t2及第3外部端子t3。再者,除焊锡凸块BU以外,可将集成化开关电源装置100的外周用已知的封装体(未图示)包围。
[0073] 并且,还可以将经串联连接的第1开关元件Q1与恒流元件Q2形成为1个芯片,将二极管D1单独地形成为1个芯片,将形成为多芯片的元件一体化而构成集成化开关电源装置100。可以将形成有开关元件Q1及恒流元件Q2的芯片与形成有二极管D1的芯片分别形成为共用电路零件,从而能够适应多种电路形态。
[0074] 根据本实例,集成化开关电源装置100具备上述构成,借此当流经恒流元件Q2的所增加的电流达到恒流值而想要进一步增加时,恒流元件Q2的两端电压急遽上升。此时,恒流元件Q2所产生的两端的电压上升,借此可相对于控制端子(栅极)的电位相对地提高装入至开关元件Q1的驱动电路的另一个主端子(源极)的电位。其结果为控制端子的电位低于开关元件Q1的阈值电压,因此可使开关元件Q1断开。所述电路工作由于开关元件Q1为常通开关,并且阈值电压为负,所以更加容易并且可靠,但是对于常断开关也有效。
[0075] 使用本实例的集成化开关电源装置100而构成的开关电源电路SR如图1所示,包括直流电源DC及斩波电路CHC。输入端t11、t12通过整流电路Rec连接于交流电源AC,在输出端t13、t14连接着负载电路LC。
[0076] 本实例中,斩波电路CHC是包含降压斩波器、升压斩波器及升降压斩波器等各种斩波器的概念。另外,斩波电路CHC中还包括同步整流方式的情况。所述各斩波器均是将集成化开关电源装置100及第1电感器L1作为主构成要素而构成。而且,通过使开关元件Q1接通,而使增加的电流从直流电源DC流向第1电感器L1。并且,通过使开关元件Q1断开,而放出蓄积于第1电感器L1内的电磁能,使经由二极管D1而减少的电流流动,重复进行上述工作。并且,对直流电源DC的电压进行DC-DC转换,将直流电压输出至输出端,所述各斩波器在该方面为共同。再者,在同步整流方式的情况下,除以上所述之外,进而在开关元件Q1断开时,使未图示的第2开关元件接通,在使开关元件Q1接通时,使未图示的第2开关元件断开。
[0077] 并且,本实例中,斩波电路CHC包含与第1电感器L1磁耦合的第2电感器DM。所述第2电感器DM检测开关元件Q1接通而流向第1电感器L1的所增加的电流,在其输出电压下使开关元件Q1维持在接通状态。即,第2电感器DM将所增加的电流流向第1电感器L1时所诱发的电位供给至第1开关元件Q1的控制端子(栅极),使开关元件Q1维持在接通状态。
[0078] 此外,斩波电路CHC包括输入端t11、t12及输出端t13、t14,内部包括降压斩波器、升压斩波器及升降压斩波器等已知的各种斩波器中的任一种。
[0079] 直流电源DC对上述斩波电路CHC输入转换前的直流电压。并且,直流电源DC只要能够输出直流电压,那么任意构成均可。例如,可将整流电路Rec作为主体而构成,视需要设置包含平滑电容器(smoothing condenser)等的平滑电路。而且,还可以使用电池等充电电池。图1中,整流电路Rec优选的是包含桥式整流电路,例示了将交流电源AC、例如商用交流电源的交流电压加以全波整流而输出直流电压的构成。
[0080] 第1实例中,可视需要将开关电源电路SR加以模块化而构成开关电源模块。所述模块适用于在MHz以上的频域、优选的是在10MHz以上(大于等于10MHz)的频域进行工作的开关电源电路SR。而且,设置于开关电源模块的外部端子均为直流用,只用于直流的输入输出。因此,工作稳定,并且可以实现开关电源电路SR显着小型化。并且,还可以与负载电路LC、例如与照明装置的发光二极管相邻地设置开关电源电路SR,以帮助照明装置等整体显着小型化。并且,还可以将包含第1电感器L1及第2电感器DM的电感器L与集成化开关电源装置100加以模块化而作为开关电源用模块SMJ。
[0081] 参照图3,说明第1实例的集成化开关电源装置100。对本实例的集成化开关电源装置100的构成进行说明。
[0082] 开关元件Q1的一个主端子即漏极连接于集成化开关电源装置100的外部端子t1。并且,开关元件Q1的另一个主端子即源极连接于恒流元件Q2的一个主端子即漏极。开关元件Q1的控制元件(栅极)连接于集成化开关电源装置100的外部端子t4。恒流元件Q2的另一个主端子(源极)连接于二极管D1的一个主端子即阴极,恒流元件Q2的源极与二极管D 1的阴极的连接点连接于集成化开关电源装置100的外部端子t3。二极管D1的另一个主端子即阳极连接于集成化开关电源装置100的外部端子t2。恒流元件Q2的控制端子(栅极)连接于驱动控制元件101的驱动电路101b。驱动电路101b连接于振荡电路101a。
振荡电路101a及驱动电路101b连接于集成化开关电源装置100的外部端子t5,被供给电源。并且,振荡电路101a及驱动电路101b连接于集成化开关电源装置100的外部端子t6,被输入基准电位。集成化开关电源装置100的外部端子t6还连接于恒流元件Q2的源极与二极管D1的阴极的连接点。集成化开关电源装置100的外部端子t7连接于驱动控制元件
101的外部接口(interface,I/F)101c。并且,外部接口101c连接于驱动控制元件101的振荡电路101a及驱动电路101b。
[0083] 对本实例的集成化开关电源装置100的工作进行说明。
[0084] 当将本实例的集成化开关电源装置100在开关电源电路SR的斩波电路CHC中用作自激式斩波电路时,如上所述,在流向开关元件Q1或恒流元件Q2的电流达到规定值时,驱动控制元件101进行驱动控制工作,以使恒流元件Q2断开,并且利用恒流元件Q2的主端子间(漏极-源极间)的电压变化使开关元件Q1断开。
[0085] 并且,当将本实例的集成化开关电源装置100在开关电源电路SR的斩波电路CHC中用作他激式斩波电路时,在集成化开关电源装置100的外部端子t7上,为了从外部控制驱动控制元件101的工作状态,对驱动控制元件101的外部接口101c输入信号。作为输入至外部接口101c的信号,例如有调光信号、恒流元件Q2的驱动频率控制信号、恒流元件Q2的占空控制信号等。外部接口101c根据自集成化开关电源装置100的外部端子t7输入的信号,对与外部接口101c连接的振荡电路101a及驱动电路101b输入指示信号。振荡电路101a根据自外部接口101c输入的指示信号进行振荡动作,并且将基于振荡动作的信号输入至驱动电路101b。驱动电路101b根据自振荡电路101a及外部接口101c输入的信号,控制施加至恒流元件Q2的控制端子(栅极)的电压。再者,振荡电路101a及驱动电路101b连接于集成化开关电源装置100的外部端子t5,被供给电源,并且连接于与恒流元件Q2的源极及二极管D1的阴极的连接点连接的集成化开关电源装置100的外部端子t6,被输入基准电位。
[0086] 对本实例的集成化开关电源装置100的效果进行说明。
[0087] 本实例的集成化开关电源装置100连接于将开关元件Q1、恒流元件Q2及二极管D1加以串联连接的串联连接体SCB及恒流元件Q2的控制端子,并且使对恒流元件Q2进行驱动控制的驱动控制元件101集成化,借此用于将各元件间加以连接的图案配线长度缩短,因此可以实现MHz以上的高频开关,从而能够使集成化开关电源装置101及电气设备小型化。
[0088] 对本实例的集成化开关电源装置100的变形例进行说明。
[0089] 集成化开关电源装置100中,既可以将串联连接体SCB及驱动控制元件101形成为1个芯片,也可以将串联连接体SCB及驱动控制元件101分别单独地形成为1个芯片,将形成为多芯片的元件一体化而构成集成化开关电源装置100。
[0090] 并且,还可以将恒流元件Q2及驱动控制元件101作为元件102而形成为1个芯片,将开关元件Q1及二极管D 1作为元件103而形成为1个芯片,并将分别单独形成的芯片加以一体化而构成集成化开关电源装置100。
[0091] 集成化开关电源装置100是将元件102及元件103分别单独地形成为芯片,并将元件102及元件103这两个芯片加以一体化而形成,因此可将具有与开关元件Q1的栅极-源极间电压对应的耐压的市售的控制驱动集成电路(integrated circuit,IC)用作元件102。
[0092] 集成化开关电源装置100是将需要具有与开关电源SR的输入电压及输出电压对应的耐压的开关元件Q1及二极管D1作为元件103而形成为1个芯片,将具有与开关元件Q1的栅极-源极间电压对应的耐压的市售的控制驱动IC用作元件102,并且将元件102及元件103加以模块化而构成,因此可降低集成化开关电源装置100及电气设备的成本。
[0093] [实例2]
[0094] 参照图4,说明第2实例的集成化开关电源装置100。对本实例的集成化开关电源装置100的构成进行说明。
[0095] 二极管D1的一个主端子即阴极连接于集成化开关电源装置100的外部端子t1。并且,开关元件Q1的一个主端子即漏极连接于二极管D1的另一个主端子即阳极。集成化开关电源装置100的外部端子t3连接于集成化开关电源装置100的外部端子t1与二极管D1的阴极的连接点。开关元件Q1的另一个主端子即源极连接于恒流元件Q2的一个主端子即漏极。开关元件Q1的控制元件(栅极)连接于集成化开关电源装置100的外部端子t4。恒流元件Q2的另一个主端子(源极)连接于集成化开关电源装置100的外部端子t2。恒流元件Q2的控制端子(栅极)连接于驱动控制元件101的驱动电路101b。驱动电路101b连接于振荡电路101a。振荡电路101a及驱动电路101b连接于集成化开关电源装置100的外部端子t5,被供给电源。并且,振荡电路101a及驱动电路101b连接于集成化开关电源装置100的外部端子t6,被输入基准电位。集成化开关电源装置100的外部端子t6还连接于恒流元件Q2的源极与二极管D1的阴极的连接点。集成化开关电源装置100的外部端子t7连接于驱动控制元件101的外部接口101c。并且,外部接口101c连接于驱动控制元件101的振荡电路101a及驱动电路101b。
[0096] 本实例的集成化开关电源装置100具有与实例1同样的工作及效果,并且可以适用与实例1同样的变形例。
[0097] 再者,本实例中,串联连接体SCB是开关元件Q1的一个主端子即漏极连接于二极管D1的一个主端子即阳极的构成,因此可比实例1更容易地将开关元件Q1及二极管D1作为元件103而形成为1个芯片,从而可降低元件103的成本。另外,只要将具有与开关元件Q1的栅极-源极间电压对应的耐压的市售的控制驱动IC用作元件102,并且将元件102及元件103加以模块化而构成,便可更进一步降低集成化开关电源装置100及电气设备的成本。
[0098] 以上已经说明本发明的若干实施方式,但是所述实施方式或实例是作为示例起提示作用,并非意图限定发明的范围。所述实施方式或实例能够通过其他各种形态来实施,在没有脱离发明的主旨的范围内可以进行各种省略、置换及变更。所述实施方式或实例、其变形及其同等的范围皆包含在本发明的保护范围中。
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