使用磁耦合电流隔离引线框架通信的开关模式功率转换器 |
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| 申请号 | CN201310565706.8 | 申请日 | 2013-11-14 | 公开(公告)号 | CN103944360A | 公开(公告)日 | 2014-07-23 |
| 申请人 | 电力集成公司; | 发明人 | B·巴拉克里什南; D·M·H·马修斯; | ||||
| 摘要 | 一种供用于 开关 模式功率转换器的集成 电路 封装件包括包封部和引线 框架 。该 引线框架 的一部分被布置在包封部中。该引线框架包括第一导体，该第一导体具有被大体布置在包封部中的第一导电回路。该引线框架还包括与第一导体 电流 隔离的第二导体。该第二导体包括第二导电回路，该第二导电回路被大体布置在包封部内，靠近且磁耦合至第一导电回路，以提供第一和第二导体之间的通信链路。包括第一控制电路的第一控 制芯 片被耦合至第一导体。包括第二控制电路的第二控制芯片被耦合至第二导体。一个或多个控制 信号 通过通信链路在第一控制芯片和第二控制芯片之间被传送。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种供用于开关模式功率转换器的集成电路封装件，包括： |
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| 说明书全文 | 使用磁耦合电流隔离引线框架通信的开关模式功率转换器[0001] 相关申请 [0002] 本申 请涉 及Balakrishnan等人 于2012年11月 14日提 交的、名称 为“Magnetically Coupled Galvanically Isolated Communication Using Lead Frame（使用引线框架的磁耦合电流隔离式通信）”的美国专利申请No.##/###,###，该美国专利申请被转让给本申请的受让人。 [0003] 本申请还涉及Kung等人于2012年11月14日提交的、名称为“NoiseCancellation For A Magnetically Coupled Communication Link Utilizing A Lead Frame（使用引线框架用于磁耦合通信链路的噪声消除）”的美国专利申请No.##/###,###，该美国专利申请被转让给本申请的受让人。 技术领域[0004] 本发明总体涉及要求电流隔离（galvanic isolation）的电路之间的通信。更具体地，本发明的实施例涉及开关模式功率转换器例如电源和功率逆变器中跨隔离势垒（isolation barrier）的通信。 背景技术[0005] 开关模式功率转换器广泛用于需要经调节的直流（dc）源来供其运行的家用器具或工业器具，例如像在电子移动设备中普遍使用的电池充电器。离线ac-dc转换器将低频（例如，50Hz或60Hz）高压ac（交流）输入电压转换成所要求电平的dc输出电压。一些类型的开关模式功率转换器由于其良好的经调节的输出、高效率和小尺寸以及其安全和保护特征而普及。普及的开关模式功率转换器的拓扑包括反激式（flyback）、前向、升压、降压、半桥和全桥拓扑，以及包括谐振类型的许多其他拓扑。 [0006] 除了输出处的电压电平变化，隔离式（isolated）开关模式功率 转换器的安全需求还通常要求使用高频变压器以提供开关模式功率转换器的输入和输出之间的电流隔离。 [0007] 开关模式功率转换器的市场中的一个主要挑战是，降低开关模式功率转换器的尺寸和成本，同时维持高性能运行规范。在已知的隔离式开关模式功率转换器中，对开关模式功率转换器的输出的感测以及对用于调节开关模式功率转换器输出参数（例如，电流或电压）的反馈信号的传送通常使用外部隔离部件（例如像光耦合器）来完成。这些已知方法为开关模式功率转换器增加了不想要的附加尺寸以及成本。此外，光耦合器运行缓慢，且在许多情形中，会限制开关模式功率转换器的反馈带宽和瞬态响应。 发明内容[0008] 根据本发明的一方面，提供一种供用于开关模式功率转换器的集成电路封装件，该集成电路封装件包括： [0009] 一个包封部； [0010] 一个引线框架，所述引线框架的一部分被布置在所述包封部内，所述引线框架包括第一导体，所述第一导体具有被大体布置在所述包封部内的第一导电回路，其中所述引线框架还包括与所述第一导体电流隔离的第二导体，其中所述第二导体包括被大体布置在所述包封部内的第二导电回路，所述第二导电回路靠近所述第一导电回路且磁耦合至所述第一导电回路，以提供所述第一导体和所述第二导体之间的通信链路； [0011] 第一控制芯片，包括被耦合至所述第一导体的第一控制电路；以及 [0012] 第二控制芯片，包括被耦合至所述第二导体的第二控制电路，其中一个或多个控制信号通过所述通信链路在所述第一控制芯片和第二控制芯片之间被传送。 [0013] 根据本发明的另一方面，提供一种开关模式功率转换器，该开关模式功率转换器包括： [0014] 一个开关电路，被耦合至能量传递元件的输入和所述开关模式功率转换器的输入； [0015] 所述能量传递元件被耦合在所述开关电路和所述开关模式功率转换器的输出之间； [0016] 一个控制电路，被耦合至所述开关电路，以控制所述开关电路的开关，从而调节从所述开关模式功率转换器的输入至所述开关模式功率转换器的输出的能量传递； [0017] 第一导体，包括被耦合至所述控制电路的第一导电回路，其中所述第一导体被包括在集成电路封装件的引线框架中；以及 [0018] 第二导体，被包括在所述集成电路封装件的所述引线框架中，且与所述第一导体电流隔离，其中所述第二导体包括第二导电回路，所述第二导电回路被布置为靠近所述第一导电回路且被磁耦合至所述第一导电回路，从而提供所述第一导体和第二导体之间的通信链路，其中所述控制电路被耦合以响应于一个或多个控制信号来开关所述开关电路，所述一个或多个控制信号通过所述第一导电回路和第二导电回路之间的磁耦合从所述第二导电回路接收。附图说明 [0019] 参照下列附图描述本发明的非限制性和非穷举性的实施方案，其中在各个视图中，相同的参考数字指代相同的部分，除非另有规定。 [0020] 图1A出于本公开内容的目的示出了发射和接收信号以传送数字或模拟信息的磁耦合导电回路的构思运行。 [0021] 图1B示出了根据本公开内容的教导的适于双向运行的导电回路的另一构思实施例。 [0022] 图2A示出了根据本发明的教导的具有电流隔离式磁耦合导电回路的集成电路封装件（integrated circuit package）的一个实施例的外部视图，所述电流隔离式磁耦合导电回路由所述集成电路封装件的包封部分（encapsulated portion）内部的引线框架的隔离导体形成。 [0023] 图2B示出了根据本发明的教导的电流隔离式磁耦合导电回路的一个示例结构的内部视图，所述电流隔离式磁耦合导电回路由图2A的示例集成电路封装件内部的引线框架的隔离导体形成。 [0024] 图2C示出了根据本发明的教导的具有电流隔离式磁耦合导电回 路的集成电路封装件的一个实施例的外部视图，所述电流隔离式磁耦合导电回路由所述集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体形成。 [0025] 图2D示出了根据本发明的教导的电流隔离式磁耦合导电回路的一个示例结构的内部视图，所述电流隔离式磁耦合导电回路由图2C的示例集成电路封装件内部的引线框架的隔离导体形成。 [0026] 图3A示出了根据本发明的教导的具有磁耦合通信链路的集成电路封装件的一个实施例的外部视图，所述磁耦合通信链路由所述集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体形成。 [0027] 图3B示出了根据本发明的教导的具有磁耦合通信链路的集成电路封装件的内部的引线框架的一个实施例的内部视图，所述磁耦合通信链路由所述集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体的磁耦合导电回路形成。 [0028] 图3C示出了根据本发明的教导的多芯片（multi-die）隔离式控制器集成电路封装件的引线框架的一个实施例的内部视图，所述多芯片隔离式控制器集成电路封装件在控制器芯片之间具有磁耦合通信链路，所述链路由所述集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体的磁耦合导电回路形成。 [0029] 图3D示出了根据本发明的教导的跨接键合线（jumper bond wire）的一个示例侧视图，所述跨接键合线被耦合至一个集成电路芯片和集成电路封装件内部的引线框架的隔离导体的一个导电回路。 [0030] 图4A示出了根据本发明的教导的具有磁耦合通信链路的集成电路封装件的引线框架的一个实施例的内部视图的倾斜3D（三维）视图，所述磁耦合通信链路由所述集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体的磁耦合导电回路形成。 [0031] 图4B示出了根据本发明的教导的多芯片隔离式控制器集成电路封装件的引线框架的一个实施例的内部视图的倾斜3D视图，所述多芯片隔离式控制器集成电路封装件在控制器芯片之间具有由磁耦合导电回路形成的通信链路，所述磁耦合导电回路由所述集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体形成。 [0032] 图5示出了根据本发明的教导的具有次级控制的同步反激式开关 模式功率转换器的一个实施例的示意图，所述次级控制利用在控制器芯片之间具有磁耦合通信链路的多芯片隔离式控制器集成电路封装件的一个实施例，所述磁耦合通信链路由所述集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体形成。 [0033] 图6示出了根据本发明的教导的反激式开关模式功率转换器的一个实施例的示意图，所述反激式开关模式功率转换器利用多芯片隔离式控制器集成电路封装件的一个实施例，所述多芯片隔离式控制器集成电路封装件在所述集成电路封装件的包封部分内部在控制器芯片之间包括双向磁耦合通信链路，其中输出信息通过所述磁耦合通信链路被传递至初级侧，以及AC线路零交叉检测信号通过所述磁耦合通信链路被传递至次级侧。 [0034] 图7示出了根据本发明的教导的降压转换器的一个实施例的示意图，所述降压转换器利用具有磁耦合通信链路的多芯片隔离式控制器集成电路封装件的一个实施例，所述磁耦合通信链路由所述集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体形成。 [0035] 图8A示出了根据本发明的教导的开关模式功率转换器的一个实施例的示意图，所述开关模式功率转换器包括半桥转换器的一部分的一个实施例，所述半桥转换器利用具有磁耦合通信链路的多芯片隔离式控制器集成电路封装件的一个实施例，所述磁耦合通信链路由所述集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体形成。 [0036] 图8B示出了根据本发明的教导的开关模式功率转换器的一个实施例的示意图，所述开关模式功率转换器包括半桥转换器的一部分的另一实施例，所述半桥转换器利用具有磁耦合通信链路的多芯片隔离式控制器集成电路封装件的一个实施例，所述磁耦合通信链路由所述集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体形成。 [0037] 图8C示出了根据本发明的教导的开关模式功率转换器的一个实施例的示意图，所述开关模式功率转换器包括半桥转换器的一部分的又一实施例，所述半桥转换器利用具有磁耦合通信链路的多芯片隔离式控制器集成电路封装件的一个实施例，所述磁耦合通信链路由所述集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体形成；图8C为通过自举电容器的高侧电源的一个实施例，或者可以利用变压器绕组的电流隔离或者从高侧开关的漏极供应。 [0038] 图9A示出了根据本发明的教导的开关模式功率转换器的一个实 施例的示意图，所述开关模式功率转换器包括利用一个示例磁耦合通信链路的半桥转换器的一部分的一个实施例，所述示例磁耦合通信链路由所述集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体形成。 [0039] 图9B示出了根据本发明的教导的开关模式功率转换器的一个实施例的示意图，所述开关模式功率转换器包括利用一个示例磁耦合通信链路的半桥转换器的一部分的另一实施例，所述示例磁耦合通信链路由所述集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体形成。 [0040] 在附图的各个视图中，相应的参考符号指示相应的部件。本领域普通技术人员将理解，附图中的元件出于简化和清楚的目的被示出，未必按比例绘制。例如，附图中的一些元件的尺寸可相对于其他元件被夸大，以帮助提高对本发明的多个实施方案的理解。此外，通常未描绘在商业可行的实施方案中有用或必要的、常见但容易理解的元件，以便于较不受妨碍地查看本发明的这些实施方案。 具体实施方式[0041] 在下文的描述中，阐明了众多具体细节，以提供对本发明的透彻理解。然而，本领域的普通技术人员将明了，实施本发明无需采用所述具体细节。在其他情况下，为了避免模糊本发明，没有详细描述众所周知的材料或方法。 [0042] 本说明书全文提到“一个实施方案”、“一实施方案”、“一个实施例”或“一实施例”意指，关于该实施方案或实施例描述的具体特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，本说明书全文多处出现的短语“在一个实施方案中”、“在一实施方案中”、“一个实施例”或“一实施例”未必全都指相同的实施方案或实施例。再者，所述具体特征、结构或特性可在一个或多个实施方案或实施例中以任何合适的组合和/或子组合结合。具体特征、结构或特性可被包括在集成电路、电子电路、组合逻辑电路或其他提供所描述的功能的合适的部件中。此外，应理解，随本文提供的图出于向本领域普通技术人员解释的目的，并且附图未必按比例绘制。 [0043] 在一些应用中，多个控制器可被容纳在单个集成电路封装件中。每一个控制器被制作成半导体芯片。本申请公开了这样一种集成电路封装件结构，该集成电路封装件结构使用引线框架的多个部分之间的磁耦合，使得能够在具有电流隔离的控制器之间通信，同时对总体封装而言增加很少的成本或者不增加成本。 [0044] 集成电路封装件一般包括一个引线框架。引线框架为可被容纳在集成电路封装件中的单个芯片或多个芯片提供机械支撑。通常，引线框架一般包括半导体芯片可被附接至的一个芯片附接焊区（pad）。此外，引线框架通常还包括用作与集成电路封装件外部的电路的电气连接的引线。引线框架通常由扁平的金属片构成。所述扁平的金属片可被冲压、蚀刻、冲孔等形成有一个图案，所述图案限定引线框架的芯片附接焊区和多个引线。 [0045] 如上面所提及的，在已知的开关模式功率转换器中，通常使用外部隔离部件（例如像光耦合器）或者通过使用变压器芯上磁耦合至次级绕组的额外的偏置（例如，反馈）绕组来提供隔离。这些已知的方法为开关模式功率转换器增加了不想要的附加尺寸以及总体成本。在根据本发明的教导的实施例中，利用磁耦合导电回路提供隔离，所述磁耦合导电回路由集成电路封装件结构的包封部分内部的引线框架的电流隔离导体形成，这在隔离电路之间提供了磁耦合通信链路。在多个实施例中，根据本发明的教导，由集成电路封装件的引线框架的隔离导体形成的磁耦合通信链路所提供的隔离可被用于多种应用，包括要求在其初级侧和次级侧之间具有电流隔离的开关模式功率转换器。根据本发明的教导，利用集成电路封装件——该集成电路封装件具有由其引线框架的隔离导体形成的磁耦合通信链路——的一些示例开关模式功率转换器包括但不限于，同步反激式拓扑、隔离反激式拓扑、隔离同步反激式拓扑、降压拓扑、前向拓扑、半桥拓扑和全桥拓扑。 [0046] 出于本公开内容的目的，电流的一个物理闭合路径称为一个回路。一个回路可包括处于循环电流的路径中的不同元件，例如导体（在该公开内容的实施例中，导体可由IC封装件内部的引线框架和键合线形成）以及电气部件。回路中的每一个元件形成该回路的一部分，该回路中的一个或多个元件的组合称为部分回路（partial loop）。在磁 场耦合的情况下，一个包围（enclose）磁场的回路通常被认为具有一匝（turn）或多匝。每一匝相应于对磁场的一个包围物。 [0047] 图1A和图1B示出了根据本发明教导的例如开关模式功率转换器的控制器IC中的发射和接收信号以传送运行信息的磁耦合导电回路的构思运行。在图1A中，磁耦合通信链路100包括耦合至发射电路110的外导电回路102和耦合至接收电路130的内导电回路105。在一个实施例中，所述外导电回路102包括脉冲电流源114，所述脉冲电流源114将脉冲电流120注入至导电回路102。在一些实施方案中，所述发射电路110可利用发射机电流IT120传送信息。在一个实施例中，发射电路110中的电路可控制发射机电流IT120的多个性质，从而将信息传送至所述接收电路130。当所述发射机电流IT120随时间在幅度上变化或改变时，它在内导电回路105的导体附近产生变化的磁场。由于电磁感应法则，在导体两端生成一个受制于变化的磁场的电压。在一个实施例中，脉冲电流IT120具有其上升时的时间、其下降时的时间以及一个振幅。由于发射机电流IT120而引起的外导电回路102所生成的变化的磁通具有进入页面的方向。标记108示出了穿过发射机回路102和接收机回路 105的总磁场。通常，如示出的用于标记108的“X”符号指示进入页面的磁场或磁通，而用于标记符号的点（dot）符号指示离开页面的磁场或磁通。 [0048] 因而，在该实施方案中，由于由电流IT120的变化而生成的变化的磁场，感生了接收机电压VR140，并且接收机电压VR140可导致图1A中示出的方向上的接收机电流IR138。 [0049] 接收电路130可包括能接收由发射电路110所感生的电压和/或电流的电路，并且将所述电压和/或电流解释为信息。可被控制以传送信息的所述发射机电流IT120的性质可包括发射机电流IT120的幅度和变化率。在所描绘的发射机电流IT120的实施例中，由脉冲波形120所限定的上升斜率和下降斜率在发射机电流脉冲波形120的上升时间期间感生具有正振幅的脉动电压VR140，在发射机电流脉冲波形120的下降时间期间感生具有负振幅的脉动电压VR140。在一个实施例中，接收电路130可包括一个比较器132，所述比较器132响应于接收电路130的感生电压脉冲VR140的振幅与阈值电压VTh134的比 较。 [0050] 所传送的信号可采用数字信息或模拟信息的形式。在数字信息的情形中，通信可以是二进制信号的形式，或者是本领域普通技术人员会已知的更复杂的编码数字数据的形式。应理解，可使用其他通信技术。在一些实施例中，可使用利用发射机电流IT120与由接收电路130接收的、所得到的感生接收机电压VR140和接收机电流IR138之间的关系的通信技术。 [0051] 图1B示出了磁耦合通信链路150的另一实施例。在一个实施例中，通信链路150可适于双向通信，且包括两个导电回路。第一回路152和第二回路155被定位为包围最大限度的公共磁场区域。与图1A的实施例——图1A的实施例会更好地适于单向通信——相对照，图1B的双向实施例的回路152和154具有大约相同的尺寸。为了最佳的双向运行，回路的物理对称性是重要的，导致近似相同的双向行为。第一回路152和第二回路155中的磁场或磁通具有进入页面的方向。 [0052] 图1A和图1B之间的运行/功能差别在于，在图1B中，第一回路152和第二回路155被分别耦合至收发机（发射/接收）电路160和180。通过选择开关S1163，收发机电路 1160可将发射电路162或接收电路165耦合至第一回路152。 [0053] 通过选择开关S2183，收发机电路2180可将发射电路182或接收电路185耦合至第二回路155。 [0054] 如果收发机电路1160被耦合作为发射电路将电流脉冲ITR1170注入至第一回路，则通过第二回路155和开关S2183，收发机电路2180将被耦合作为接收电路以接收电流脉冲ITR2190或电压脉冲VTR2187形式的被传送的信号。 [0055] 另一方面，如果收发机电路2180被耦合作为发射电路将电流脉冲ITR2190注入至第二回路，则通过第一回路152并且通过开关S1163的受控功能，收发机电路1160将被耦合作为接收电路以接收电流脉冲ITR1160或者电压脉冲VTR1167形式的被传送的信号。 [0056] 收发机电路160和180中的发射电路162和182可分别包括脉冲电流源164和184，并且收发机电路160和180中的接收电路165和185可分别包括具有阈值电压168和 188的比较器电路166和186。 [0057] 为了示出IC行业中的实际应用的一个实施例，图2A和图2B示出了根据本发明的教导的一个示例集成电路封装件210，所述示例集成电路封装件210具有电流隔离式磁耦合导电回路，所述电流隔离式磁耦合导电回路由集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的电流隔离导体形成。在图2A和图2B示出的实施例中，在集成电路封装件210的两侧存在外部引脚201、202、203和204以及外部引脚205、206、207和208。在该实施例中，所有外部引脚都是包括内部导电元件296和297的引线框架298的一部分，并且都如所示从集成电路封装件210的包封部299延伸出，所述内部导电元件296和297是集成电路封装件210的在引入任何键合线（例如，键合线295）之前的基础部分。在一个实施例中，引线框架 298可由已知的用于集成电路封装件的引线框架的导电材料（例如像铜）构成，并且是大体扁平的且被嵌入在集成电路封装件210的模塑料（molding compound）中。在该实施例中，除了为键合线295的连接部提供机械支撑外，引线框架298还提供至耦合至封装件210的引脚201至208的电路系统的电气连接性以及自耦合至封装件210的引脚201至208的电路系统的电气连接性。 [0058] 图2B示出了根据本发明的教导的包封部299内部的视图，显示了电流隔离式磁耦合导电回路215和211的一个示例结构，该电流隔离式磁耦合导电回路215和211由图2A的示例集成电路封装件210的引线框架298的隔离的第一和第二导体296和297形成。具体地，如所示的实施例中示出的，引线框架298包括第一导体297和第二导体296，所述第一导体297和第二导体296被包封在包封部299内的绝缘模塑料材料中。在一个实施例中，引线框架298的第一和第二导体297和296可由扁平的金属片通过蚀刻、冲压、冲孔等形成，从而形成第一导体297中的第一导电部分回路215，以及第二导体296中的第二导电部分回路211。在图2B所描绘的实施例中，如所示出的，键合线295被耦合至第二导体296，从而将第二导电部分回路211的多个部分耦合在一起。在所描绘的实施例中，第二导体296与第一导体297电流隔离。在一个实施例中，键合线295具有足够的路径长度，以提供与第一导体297足够的隔离间距，从而维持第一导体297和第二导体296之间的电流隔离。在未示出的另一实施例中，应理解，一个或多 个附加的键合线可被包括，将第一导电回路215和/或第二导电回路211的多个部分耦合在一起。应理解，连接在引脚201、202之间和引脚203、204之间的电路元件是需要的，以完成所示出的部分导电回路215，从而通过通信链路发射或接收信号。同样，应理解，连接在引脚205、206之间和引脚207、208之间的电路元件是需要的，以真正完成所示出的部分导电回路211，从而通过通信链路发射或接收信号。然而，出于描述的目的，部分导电回路211和215可被称作导电回路。应理解，该评述还扩展至随后在下文对图1C和图1D的讨论。 [0059] 如该实施例中所示出的，根据本发明的教导，第二导电回路211被布置在包封部299内，靠近第一导电回路215并且磁耦合至第一导电回路215，以提供电流隔离的第一导体297和第二导体296之间的通信链路。在一个实施例中，第一导电回路和第二导电回路 215和211的磁耦合部分是大体扁平的，且大体布置在相同的平面中。如所示的实施例中示出的，第一导电回路和第二导电回路215和211中的每一个都由一匝组成。在一个实施例中，根据本发明的教导，由第二导电回路211和第一导电回路215之间的磁耦合所提供的通信链路被用于在引线框架298的电流隔离的第二导体296和第一导体297之间传送一个或多个信号。在一个实施例中，发射信号被施加在第一端子T1的引脚205和206与第二端子T2的引脚207和208之间。有时可期望的是，为便于电路板上的组装，使不止一个外部引脚共用一个端子。 [0060] 继续所示的实施例，由第一导电回路215通过磁耦合在第一端子R1的引脚201和202与第二端子R2的引脚203和204之间接收来自第二导电回路211的信号。在另一实施例中，应理解，还可在相反的方向上传送信号，从而提供双向通信。 [0061] 如该实施例中所示出的，第一端子R1的引脚201和202通过引线框架连接部216被耦合至第一导电回路215，第二端子R2的引脚203和204通过引线框架连接部218被耦合至第一导电回路215。根据磁耦合和感应法则，在该实施例中，端子T1和R1处的信号是同相的。在一个实施例中，如上面所描述的，每一个端子T1214、T2212、R1216和R2218与对应的成对外部引脚205/206、207/208、201/202和203/204的连接，通过提供多个组装选项，简化了集成电路封装件210 被安装至的电路板上的物理连接。 [0062] 图2C示出了根据本发明的教导的集成电路封装件250的一个实施例的外部视图，所述集成电路封装件250具有电流隔离式磁耦合导电回路，所述电流隔离式磁耦合导电回路由所述集成电路封装件250的包封部分内部的引线框架298的隔离导体形成。应理解，图2C的集成电路封装件250与图2A的集成电路封装件210具有许多相似之处。例如，图2C的集成电路封装件250包括包封部299，在所述包封部299中布置有引线框架298。然而，一个不同之处在于，代替将外部引脚布置在集成电路封装件的两侧，集成电路封装件250包括布置在集成电路封装件250的一侧的外部引脚252、254、256和258。在该实施例中，如所示，所有的外部引脚都是集成电路封装件250的引线框架298的一部分，且从集成电路封装件250的包封部299的单侧延伸出。 [0063] 图2D示出了根据本发明的教导的电流隔离式磁耦合导电回路215和211的一个示例结构的包封部299内部的视图，所述电流隔离式磁耦合导电回路215和211由图2C的示例集成电路封装件的引线框架298的隔离的第一导体和第二导体297和296形成。应理解，集成电路封装件250的包封部299内部的视图与集成电路封装件210的包封部299内部的视图具有许多相似之处。例如，如图1D中所示，引线框架298包括被包封在包封部299内的绝缘材料中的第一导体297和第二导体296。在所描绘的实施例中，第二导体296与第一导体297电流隔离。如该实施例中示出的，根据本发明的教导，第二导体298的第二导电回路260被布置在包封部298中，靠近包括在第一导体297中的第一导电回路255并且磁耦合至第一导电回路255，以提供电流隔离的第一导体297和第二导体296之间的通信链路。与图2B中所示的实施例的一个不同之处在于，在图2D中所示的实施例中，在第一导电回路255和/或第二导电回路260中不包括键合线295。 [0064] 在图2D中所示的实施例中，根据本发明的教导，由第二导电回路260和第一导电回路255之间的磁耦合所提供的通信链路被用于在引线框架298的电流隔离的第二导体296和第一导体297之间传送一个或多个信号。在该实施例中，发射信号被施加在第一端子T1的引脚258和第二端子T2的引脚252之间。如该实施例中所示出的，第一端 子T1的引脚258和第二端子T2的引脚252被耦合至第二导电回路260。由第一导电回路255通过磁耦合在第一端子R1的引脚256和第二端子R2的引脚254之间接收来自第二导电回路260的信号。在另一实施例中，应理解，还可在相反的方向上传送信号，以提供双向通信。 [0065] 图3A示出了根据本发明的教导的具有磁耦合通信链路的集成电路封装件315的一个实施例的外部视图，所述磁耦合通信链路由所述集成电路封装件315的包封部399内部的引线框架398的隔离的导电回路形成。在图3A中示出的实施例中，如所示具有外部引脚301、302、303、304、305、306、307、309、310、311和312。在该实施例中，如所示出的，所有外部引脚都是集成电路封装件315的引线框架398的一部分，并且从集成电路封装件315的包封部399延伸出。在一个实施例中，引线框架398可由已知的用于集成电路封装件的引线框架的导电材料（例如像铜）构成，并且是大体扁平的且被包封在模塑料中。在该实施例中，除了为封装件315内的集成电路和键合线提供机械支撑，引线框架398还提供至集成电路封装件315的包封部分中的内部电路系统的电气连接性，以及自集成电路封装件315的包封部分中的内部电路系统的电气连接性。 [0066] 图3B示出了根据本发明的教导的包封部399内部的视图，显示了电流隔离式磁耦合导电回路337和335的结构的一个实施例，所述电流隔离式磁耦合导电回路337和335由图3A的示例多芯片隔离式控制器集成电路封装件315的引线框架398的隔离的第一导体和第二导体397和396形成。具体地，如该示出的实施例中所示，引线框架398包括包封在包封部399内的绝缘材料中的第一导体397和第二导体396。如所描绘的实施例中所示出的，第一导体397包括第一导电回路337，第二导体396包括第二导电回路335。如该实施例中所示出的，根据本发明的教导，第二导电回路335被布置在包封部399内，靠近第一导电回路337并且磁耦合至第一导电回路337，以提供电流隔离的第一导体397和第二导体396之间的通信链路。在一个实施例中，第一导体397还包括一个可选的第三导电回路338，所述可选的第三导电回路338在一个实施例中可被用于噪声消除且附接至连接条（tie bar）339，如所示出的。在一个实施例中，在封装件315的制造期间， 在用包封部399包封引线框架398之前，连接条339提供机械支撑连接。在一个实施例中，包封部399由模塑料注射模制而成。根据本发明的教导，使用由第二导电回路335和第一导电回路337之间的磁耦合所提供的通信链路，在引线框架398的电流隔离的第二导体396和第一导体397之间传送一个或多个信号。 [0067] 在图3B中，来自发射电路367的电流信号从发射电路367的节点341通过键合线344被注入，所述发射电路367在一个实施例中被包括在控制器芯片360中，该控制器芯片 360被组装在芯片焊区334上。该电流信号流至键合线344的端部节点343，然后完成第二回路335，流经引线框架，通过键合线361返回至发射电路367。所注入的信号生成一个变化的磁场，该磁场在第一导电回路337中感生一个电压信号，并且导致一个电流信号，该电流信号通过键合线377和357从第一导电回路338至接收电路335闭合。接收电路335可被包括在第一控制器芯片355中，所述第一控制器芯片355被组装在为初级接地（primary ground）的芯片焊区333上。 [0068] 图3C示出了根据本发明的教导的包封部399内部的另一视图，在所述包封部399中，第一控制芯片350被安装在第一导体397上且被耦合至第一导体397，第二控制芯片360被安装在第二导体396上且被耦合至第二导体396。在所示的实施例中，第一控制芯片 350被安装在芯片焊区333上，第二控制芯片360被安装在芯片焊区334上，如所示出的。 在所示的实施例中，芯片焊区333和334被分别用作初级接地焊区和次级接地焊区。在图 3C中示出的实施例中，根据本发明的教导，第一控制芯片350和第二控制芯片360之间的磁耦合通信链路由第一导电回路337和第二导电回路335之间的磁耦合通信链路形成。在一个实施例中，根据本发明的教导，多芯片隔离式控制器集成电路封装件315可被用于开关模式功率转换器，例如像具有次级控制的同步反激式开关模式功率转换器。 [0069] 需要低输出电压（例如，5V以及5V以下）的产品和应用在一些情况中使用同步整流，以实现高效率和紧凑形状因素。同步整流利用被开关以表现得如同整流器的MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管），替代输出整流器二极管，从而减小电压降和功率损耗。通过 受良好控制的选通信号（gating signal），输出MOSFET整流器的开关动作与主功率开关同步。在一个实施例中，第一控制芯片350包括供用于同步反激式开关模式功率转换器的初级侧的一个初级控制电路和一个开关（在一个实施例中，为MOSFET），第二控制芯片 369包括供用于同步反激式开关模式功率转换器的次级侧的一个次级控制电路。在多个实施例中，所述初级控制电路和开关/MOSFET可利用用于第一控制芯片350的单块结构或混合结构来实现。 [0070] 如图3C中所示的实施例示出的，初级开关（或MOSFET）被包括在第一控制芯片350中。在一个实施例中，MOSFET的漏极端子D340通过键合线342被耦合至引脚301。MOSFET的源极端子S345通过键合线347被耦合至初级接地芯片焊区333，通过源极引脚302可接入所述初级接地芯片焊区333。在所示的实施例中，在漏极引脚301和源极引脚302之间存在一个宽的间隙（即，丢失引脚（missing pin））。在所示的实施例中，源极引脚302的宽焊区被内部耦合至初级接地焊区333，所述初级接地焊区333还可用作散热器。在一个实施例中，引脚303和304分别通过键合线352和354被耦合至第一控制芯片350，从而将第一控制芯片350连接至外部电路系统，例如像线路欠电压（图5中的UV536的实施例）和供应旁路电容器（图5中的BP531的实施例）。 [0071] 键合线336将第三导电回路338耦合至第一控制芯片350。由于在第二导电回路335中流动的变化的电流所生成的变化的磁场，在第一导电回路337中感生了电压信号。在图3C的实施例中，第一导电回路337被耦合至第三导电回路338（为第一导电回路的扩展的可选的噪声消除回路）。所感生的电压信号通过键合线336和347耦合至接收电路，该接收电路在一个实施例中被包括在初级接地芯片焊区333上的初级芯片350中。 [0072] 在该实施例中，引脚305被附接至第二导体396的第二导电回路335，用于机械支撑。从第二控制芯片360传送的信号通过键合线344和361被耦合至第二导电回路335，这完成了第二导电回路335。如在该实施例中示出的，键合线344是将点343处的第二导电回路335耦合至点341处的第二控制芯片360的一个连接部。在一个实施例中， 引脚312通过电流感测键合线371被耦合至次级接地焊区334，所感测的键合线371上的电压降通过键合线370和372被耦合至第二控制芯片360，且被用于次级电流测量。在一个实施例中，键合线362、364、365和366被分别耦合在第二控制芯片360与引脚306、307、308、309、310之间，且被用于次级信号的输入/输出。在一个实施例中，引脚311提供到次级接地焊区334的接入，如所示出的。 [0073] 在一个实施例中，第二控制芯片360下面的次级接地焊区334上的槽通过迫使电流通过第二导电回路335至接地焊区334从而更接近且平行于第一导电回路337流动，使得第二导电回路335更长，从而改进磁耦合。根据本发明的教导，靠近第二导电回路335且被第二导电回路335环绕的较小的第一导电回路337提供第一导电回路和第二导电回路的强的磁耦合。在一个实施例中，引线框架398是扁平的，但是在一些实施例中，引线框架398的一些部分可被上移设置和/或下移设置，用于最优竖直定位以适应芯片厚度，优化键合线轮廓，以及对准至集成电路封装件315的连接条和外部引脚。 [0074] 图3D示出了根据本发明的教导的键合线336的示例侧视图，所述键合线336如上所述是电气连接部，且在点341处被耦合至第二控制芯片360，在第二导电回路335的点343处被耦合至第二导电回路335。如该实施例中所示出的，键合线336处于比引线框架 398的第二导电回路335和引脚焊区334的水平更高的水平处。如所示出的，键合线336具有足够的跨度以完成第二导电发射机回路335，并且与第一导电回路337隔离。 [0075] 图4A示出了根据本发明的教导的具有磁耦合通信链路的集成电路封装件的引线框架的一个实施例的内部视图的倾斜3D（三维）视图，所述磁耦合通信链路利用所述集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体的磁耦合导电回路形成。图4A示出，所示出的引线框架结构与图3B和图3C的引线框架398结构具有相似性。具体地，在图4A的实施例中，引线框架结构包括第一导体，所述第一导体包括初级芯片焊区433和第一导电回路437以及第三导电回路438，它们分别对应于图3B和图3C的芯片焊区333、第一导电回路337以及第三导电回路338。此外，在图4A的实施例中，引线框架结构还包括第二 导体，所述第二导体包括次级芯片焊区434和第二导电回路435，它们分别对应于图3B和图3C的芯片焊区334和第二导电回路335。在图4A和图4B中，支撑第三导电回路438的连接条连接部439A处在不同于图3B和图3C中支撑第三导电回路338的连接条连接部339的位置处，图4A和图4B的连接条连接部439B在图3B和图3C的引线框架398中不存在。因此，图3A、图3B和图3C中示出的引线框架设计在包封部的顶部和底部不具有连接条连接部，这将引线框架的初级导体和次级导体之间的外部爬电距离增大至以下两者中的较小者：沿着包封部的外表面测量的外部引脚304和305之间的最短距离、沿着包封部的外表面测量的外部引脚301和312之间的最短距离。 [0076] 图4B示出了根据本发明的教导的多芯片隔离式控制器集成电路封装件的引线框架的一个实施例的包封部视图内部的另一倾斜3D视图，所述多芯片隔离式控制器集成电路封装件在控制器芯片之间具有通信链路，所述通信链路利用所述集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体的磁耦合导电回路形成。图4B示出了与图4A中示出的引线框架结构具有相似性的引线框架结构。在图4B中示出的实施例中，初级芯片和次级芯片被示为安装在引线框架上。如所示的实施例中示出的，初级开关450和控制器451在不同的芯片上，这通常称作混合结构。在图4B的实施例中，功率MOSFET具有高额定功率，这导致单独的芯片450具有覆盖大体整个初级接地芯片焊区433的大尺寸。在所示的实施例中，初级控制芯片451被安装在第三导电回路438的一部分之上，如所示出的。次级控制芯片452被安装在次级接地芯片焊区434上，如所示出的。 [0077] 应理解，根据本发明的教导的集成电路封装件——该集成电路封装件在其包封部分内部的引线框架的电流隔离导体之间具有磁耦合通信链路——可被用在多种不同的应用中。尽管本文描述了利用这样的具有磁耦合通信链路的集成电路封装件的多种不同的开关模式功率转换器拓扑，但是应理解，本公开内容中所描述的具体实施例被提供用于解释的目的，其他应用可利用根据本发明的教导的在集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的电流隔离导体之间的磁耦合通信链路。 [0078] 举例而言，图5用根据本发明的教导的具有次级控制的示例同步反激式开关模式功率转换器500的示意图示出了一个这样的示例应用，所述次级控制利用多芯片隔离式控制器集成电路封装件560的一个实施例，所述多芯片隔离式控制器集成电路封装件560在控制器芯片之间具有磁耦合通信链路540，所述磁耦合通信链路540利用所述集成电路封装件560的包封部分内部的引线框架的电流隔离导体形成。 [0079] 应理解，用于反激式转换器的次级控制具有如下优点：更严格的输出调节和对负载瞬变的更快速的响应。然而，如前面所讨论的，次级控制的常规方法通常使用外部隔离设备（例如像光耦合器），这增加了开关模式功率转换器的复杂性和成本。根据本发明的教导，通过使用带有隔离的初级控制芯片和次级控制芯片、具有磁耦合通信链路540的示例多芯片隔离式控制器集成电路封装件560，不再需要外部增加的隔离部件（例如光耦合器）。此外，根据本发明的教导，由于如上所述集成电路封装件560通过使用集成电路封装件的引线框架来提供磁耦合通信链路，所以以近似零的附加成本维持开关模式功率转换器的初级侧和次级侧之间的电流隔离，无须增加外部隔离部件。 [0080] 在所述示例同步反激式开关模式功率转换器500中，初级控制器和次级控制器彼此电流隔离，但是在初级控制器和次级控制器之间仍存在可靠的通信。应理解，尽管图5的实施例示出了一个同步反激式转换器，但是标准的反激式转换器——其中同步MOSFET550被更换为二极管——也将受益于本发明的教导。 [0081] 在图5所示的实施例中，同步反激式开关模式功率转换器500包括被耦合至ac线路505的输入，如所示出的。全桥整流器510被耦合至ac线路505，以生成经整流的ac515，该经整流的ac515由电容器CF517进行滤波。经整流的ac515被耦合，以被能量传递元件520接收，该能量传递元件520包括初级绕组521和次级绕组522，如所示出的。在示出的实施例中，箝位电路525被耦合在能量传递元件520的初级绕组521两端，如所示出的。 [0082] 在所描绘的实施例中，开关器件S1530在初级接地501处被耦合至同步反激式开关模式功率转换器500的输入，在初级绕组521处被 耦合至能量传递元件520。在所示的实施例中，开关器件S1530可被包括在集成电路封装件560中的单块结构或混合结构中。如所描绘的实施例中示出的，开关器件S1由来自初级控制器芯片535的控制信号539控制，并且响应于线路变化和负载变化来调节通过变压器520的初级绕组521至次级绕组522的能量传递。箝位电路525——其在所示出的实施例中是一个二极管-电阻器-电容器电路——被耦合以对开关器件S1530两端的断开尖峰进行箝位，所述断开尖峰由源自初级绕组521的漏电感引起。 [0083] 如图5的实施例中所示，开关S2550和反向并联（anti-parallel）二极管D2555在次级侧被耦合至次级绕组522，且用作同步反激式开关模式功率转换器500的同步整流器。在一个实施例中，二极管D2555是外部连接的肖特基二极管。在一个实施例中，由来自次级控制器芯片565的SR引脚的信号控制开关S2550。每当SR端子575处的电压升至高于栅极阈值电压的值时，利用开关S2550所提供的同步整流器就开始传导电流。通过输出滤波器电容C1586来平滑次级纹波，dc输出电压Vo580被施加至负载585，具有负载电流Io582。 通过由电阻器572和574组成的电阻分压器来感测输出电压Vo580，所述电阻分压器被耦合至次级控制器的反馈引脚FB573。应理解，在一些实施例中，电阻器574和572可被集成在集成电路560内，同时仍受益于本发明的教导。 [0084] 在启动时，初级芯片535——其以初级接地501为参考——开始开关S1530的开关，这开始将能量传递至次级侧。旁路引脚BP531在外部耦合至旁路电容器532。线路欠压引脚UV536通过电阻器537在外部耦合至ac输入线路，其在另一实施例中可被耦合至经整流的ac总线515。根据本发明的教导，初级芯片535和次级芯片565之间的通信通过由磁耦合通信链路540所提供的磁耦合进行，所述磁耦合通信链路540由集成电路封装件的引线框架的隔离导体形成。在多个实施例中，根据本发明的教导，通信链路540使用包括在集成电路封装件的引线框架中的电流隔离的导电回路来实现，如上面所描述的。 [0085] 图6示出了根据本发明的教导的反激式开关模式功率转换器600的一个实施例的示意图，所述反激式开关模式功率转换器600利用多 芯片隔离式控制器集成电路封装件的一个实施例，所述多芯片隔离式控制器集成电路封装件在所述集成电路封装件的包封部分内部的控制器芯片之间包括双向磁耦合通信链路，其中输出信息通过磁耦合通信链路被传递至初级侧，线路零交叉检测信号通过磁耦合通信链路被传递至次级侧。 [0086] 在图6示出的实施例中，反激式开关模式功率转换器600包括耦合至ac线路605的输入，如所示出的。全桥整流器610被耦合至ac线路605，以生成经整流的ac615，所述经整流的ac615由电容器CF617滤波。经整流的ac615被耦合，以被能量传递元件620接收，所述能量传递元件620包括初级绕组621和次级绕组622，如所示出的。在示出的实施例中，箝位电路625被耦合在能量传递元件620的初级绕组621两端，如所示出的。 [0087] 在所描绘的实施例中，开关器件S1630被包括在集成电路封装件660中。在一个实施例中，开关芯片和初级控制芯片可被构造为单块芯片或者混合芯片。在该实施例中，开关器件S1630在初级接地601处被耦合至反激式开关模式功率转换器600的输入，且在初级绕组621处被耦合至能量传递元件620。如所描绘的实施例中示出的，开关器件S1630由来自初级控制器芯片635的控制信号639控制，并且响应于线路变化和负载变化来调节通过变压器620的初级绕组621至次级绕组622的能量传递。箝位电路625——其在该示出的实施例中为一个二极管-电阻器-电容器电路——被耦合以对开关器件S1630两端的断开尖峰进行箝位，所述断开尖峰由源自初级绕组621的漏电感引起。在所示出的实施例中，反激中的次级整流器二极管D2655仅在初级开关630的断开时间期间传导电流。 [0088] 通过输出滤波器电容C1686对次级纹波进行滤波，dc输出电压Vo680被施加至负载685，具有负载电流Io682。输出电压Vo680通过由电阻器672和674组成的电阻分压器来感测，所述电阻分压器被耦合至次级控制器芯片665的反馈引脚FB673，且以与初级接地601隔离的次级接地691为参考。在一个实施例中，反馈信号673是通过引线框架通信回路 641的磁耦合发射并且由以初级接地601为参考的初级芯片635接收的数据信号。在一个实施例中，FB信号673——其 通过通信链路640的引线框架磁耦合被传递至初级侧控制器芯片635——可以是数字信号或模拟信号。FB信号结合通过电阻器637在引脚634处接收的输入线路信息来使用，以生成栅极控制信号639，从而控制开关S1630的开关，进而调节通过能量传递元件620至输出的能量传递。在一个实施例中，根据本发明的教导，引线框架通信链路640包括单向通信链路641和642，从而在芯片665和635之间传输一个或多个控制信号。在另一实施例中，根据本发明的教导，引线框架通信链路640包括使用相同的磁耦合引线框架回路的单个双向通信链路（如图1B中所描绘的），以在芯片665和635之间在任一方向上传输一个或多个信号。 [0089] 在一个实施例中，图6的示例反激式开关模式功率转换器600的具体控制功能还利用ac线路的零交叉信号，所述ac线路的零交叉信号通过以初级接地601为参考的公共点604处的分路（shunt）连接的电阻器602和603在ac线路输入605处被感测，如所示出的。在该实施例中，零感测信号606被耦合至初级芯片635且以初级接地601为参考，并且通过引线框架通信回路642的磁耦合被发射，且由以次级接地691为参考的次级芯片665接收，所述零感测信号606可被用作隔离的远程控制信号。例如，零交叉信号（在每一个线路循环与通过零的ac输入电压同步的脉冲）可被用作用于某些电气器具（例如像洗衣机）的隔离信号，从而感测线路频率或者生成对于器具中的有效负载开关而言必要的计时信号。 [0090] 如所示的实施例中示出的，引线框架通信链路640是双向的，且包括两个单向通信链路641和642。通信链路642是单向的，在引线框架通信链路641的反向方向上。应理解，尽管在所示出的实施例中，单独的引线框架通信链路被描述为单向通信链路，但是根据本发明的教导，在另一实施例中，单个引线框架通信链路可被用于双向实现方式（如例如在图1B中所呈现的），替代两个单向通信链路。 [0091] 尽管根据本发明的教导建立的磁耦合通信链路提供电流隔离，但是本领域普通技术人员应理解，实施本发明的总体系统（例如，开关模式功率转换器）要受益于本发明的优势，未必需要在该系统的输入和输出之间电流隔离。例如，在非隔离式转换器中，根据本发明的教 导的电流隔离的通信链路允许开关模式功率转换器的两个以不同的电压为参考的部分之间的通信，所述不同的电压可以是固定的或者随时间相对于彼此而变化。 [0092] 图7示出了根据本发明的教导的降压转换器700的一个实施例的示意图，所述降压转换器700利用具有磁耦合通信链路的多芯片隔离式控制器集成电路封装件的一个实施例，所述磁耦合通信链路由所述集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体形成。 [0093] 在图7示出的实施例中，降压转换器700包括被耦合至ac线路705的输入，如所示出的。全桥整流器710被耦合至ac线路705，以生成经整流的ac715，所述经整流的ac715通过电容CF717滤波。ac线路705通过桥整流器710整流，且经整流的AC715通过电容CF717滤波，并被施加至被描绘为N沟道MOSFET开关S1720的高侧开关（high-side switch）。在该实施例中，MOSFET开关S1720通过施加控制信号725而被接通。具体地，当栅极电阻器723两端的栅-源电压升高到栅极阈值电压以上时，MOSFET S1720被接通。 [0094] 能量传递元件740——其在所示出的实施例中是电感器740——被耦合至MOSFET开关S1720，如所示出的。在运行时，能量通过MOSFET开关S1720的开关控制被传递至降压转换器700的电感器740。具体地，当MOSFET开关S1720导通时，能量被传递至电感器740，且在MOSFET开关S1720的断开时间期间，存储在电感器740中的能量通过使负载电流763循环通过负载765和循环二极管745而被传送至负载765。经调节的输出电压Vo760通过电容C1761滤波。 [0095] 在示出的实施例中，非隔离式降压转换器中的用于高侧MOSFET开关S1720的开关控制信号725与转换器参考接地701隔离。反馈信号FB755通过包括电阻器752和754的电阻分压器从输出电压Vo760生成，且被输入至控制器芯片736，所述控制器芯片736以转换器接地701为参考。在所示的实施例中，输入/输出的控制信号702被耦合至控制器芯片736。在一个实施例中，输入/输出的控制信号702可包括例如输入开关信号和输出状态/故障保护信号，且以转换器接地701为参考。在该实施例中，根据本发明的教导，控制信号702通过一个双向通信链路在隔离的高侧控制芯片732和控制器芯片736之间被传 送，所述双向通信链路由集成电路封装件内部的引线框架的第一导电回路和第二导电回路的磁耦合提供。在一个实施例中，提供至低侧控制芯片736的电源电压是以转换器接地701为参考的VL738，提供至高侧控制芯片732的电源电压是以MOSFET开关S1720的源极为参考的VH739。 [0096] 应理解，在一些实施例中，同步降压转换器可通过将循环二极管745替换为具有反向电流传导的受控开关来实现。该受控开关在这样实施例中的开关与高侧降压主MOSFET开关S1720同步。应理解，根据本发明的教导，用于同步降压转换器的控制器电路还可以与其他实施例相同的方式受益于通过引线框架的电流隔离的第一导电回路和第二导电回路的磁耦合通信链路。此外，应注意到，同步转换器的另一示例示意图可利用半桥构造。 [0097] 图8A、7B和8C介绍了根据本发明的教导的具有隔离的控制电路的集成电路封装件实施例，所述隔离的控制电路利用集成电路封装件中的引线框架的磁耦合的第一导电回路和第二导电回路，以在多种半桥构造中提供通信链路。例如，图8A示出了根据本发明的教导的开关模式功率转换器800的一个实施例的示意图，所述开关模式功率转换器800包括半桥构造850的一个实施例，所述半桥构造850可被包括在具有磁耦合通信链路的多芯片隔离式控制器集成电路封装件的一个实施例中，所述磁耦合通信链路由所述集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体形成。如所示出的，输入级810在半桥构造850的输入端口820的输入端子处提供dc电压至半桥构造850。在一个实施例中，半桥构造850在半桥构造850的输出端口825的输出端子处生成高频脉冲，所述高频脉冲被耦合以驱动开关模式功率转换器800的输出级730中的能量传递元件。 [0098] 在所示的实施例中，半桥构造850包括被耦合至输入端口820和输出端口825的一个开关臂（switching leg）。所述开关臂包括如所示被耦合以驱动输出级830中的能量传递元件的高侧开关Q2857和低侧开关Q1853。多个控制电路被耦合以控制高侧开关Q2857和低侧开关Q1853的开关。在所示的实施例中，多个控制电路中的一个是高侧控制器855，所述高侧控制器855被耦合以用以高侧开关Q2857的 源极为参考的控制信号856来控制高侧开关Q2857，所述高侧开关Q2857的源极被连接至半桥中点A823且被连接至半桥输出端口825的高电位端子#1，如所示出的。所述多个控制电路中的另一个是低侧控制器851，所述低侧控制器851被耦合以用以低侧开关Q1853的源极和接地参考801为参考的控制信号852来控制低侧开关Q1853。因此，在一个实施例中，高侧控制器755和低侧控制器851彼此电流隔离。如所描绘的实施例中示出的，在隔离的高侧控制器855和低侧控制器851之间存在磁耦合通信链路860，一个或多个控制信号可通过所述磁耦合通信链路860传送。 [0099] 在一个实施例中，根据本发明的教导，隔离的低侧控制器851芯片和高侧控制器855芯片被包括在单个集成电路封装件中，其中通信链路860被包括在具有磁耦合通信链路的该集成电路封装件中，所述磁耦合通信链路由集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的电流隔离导体形成。在一个实施例中，通信链路860是电流隔离的低侧控制器851芯片和高侧控制器855芯片的对应的收发机电路之间的双向链路。在另一实施例中，通信链路860包括电流隔离的低侧控制器851芯片和高侧控制器855芯片的对应的发射电路和接收电路之间的多个单向链路。在一个实施例中，低侧开关器件和高侧开关器件853和857各自的控制信号852和856是严格同步的，以避免高侧开关和低侧开关853和857的任何相重叠的开关，所述相重叠的开关可导致输入端口820的端子之间的击穿（shoot through）。 [0100] 在一个实施例中，低侧控制器851被耦合，以接收输入控制信号802，如所示出的。在一个实施例中，控制信号852和856被耦合，以响应于输入控制信号802来驱动低侧开关器件和高侧开关器件853和857。在一个实施例中，低侧控制器851还被耦合，以输出一个状态信号804，所述状态信号804在一个实施例中可包括故障/状态信息，并且可被用于在故障状况的情形中保护半桥转换器。在一个实施例中，状态信号804可包括来自低侧控制器851的关于开关Q1873的故障/状态信息，以及由低侧控制器851通过通信链路860所接收的来自高侧控制器855的关于开关Q2877的故障/状态信息。 [0101] 在一个实施例中，电源VL885被耦合至低侧控制器851，且以接 地参考801为参考。电源VH889被耦合至高侧控制器855，且以半桥中点A823为参考。下面在图8C中描绘通过自举电容器的高侧电源（high-side supply）的一个实施例。在一些实施例中，高侧电源可通过变压器上的经电流隔离的绕组提供，或者高侧电源可从高侧开关的漏极供应。 [0102] 图8B示出了根据本发明的教导的开关模式功率转换器803的另一实施例的示意图，所述开关模式功率转换器803包括半桥构造870的一个实施例，所述半桥构造870可被包括在具有磁耦合通信链路的多芯片隔离式控制器集成电路封装件的一个实施例中，所述磁耦合通信链路由集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体形成。应理解，图8B的开关模式功率转换器803与图8A的开关模式功率转换器800具有许多相似之处。例如，图8B的开关模式功率转换器803包括一个输入级810，所述输入级810在半桥构造 870的输入端口820的输入端子处提供dc电压至半桥构造870。在一个实施例中，半桥构造870在半桥构造870的输出端口825的输出端子处生成高频脉冲，所述高频脉冲被耦合以驱动所述开关模式功率转换器803的输出级830中的能量传递元件。 [0103] 此外，半桥构造870包括被耦合至输入端口820和输出端口825的一个开关臂。所述开关臂包括如所示被耦合以驱动输出级830中的能量传递元件的一个高侧开关Q2877和一个低侧开关Q1875。多个控制电路被耦合以控制所述高侧开关Q2877和低侧开关Q1875的开关。在所示的实施例中，多个控制电路中的一个是高侧控制器875，所述高侧控制器875被耦合以控制高侧开关Q2877。所述多个控制电路中的另一个是低侧控制器871，所述低侧控制器871被耦合以控制低侧开关Q1875。 [0104] 图8B的开关模式功率转换器803和图8A的开关模式功率转换器800之间的一个不同之处在于，在图8B的示例开关模式功率转换器803中，被描绘为具有驱动器872和876的IGBT（绝缘栅双极型晶体管）Q1875和Q2877的低侧开关器件和高侧开关器件未被包括在低侧控制器和高侧控制器871和875的控制器集成电路封装件885中。在一个实施例中，图8B的开关模式功率转换器803的构造更适于高压高功 率半桥应用。在使用IGBT开关且需要通过开关的反向电流传导的应用中，例如在所描绘的图8B的示例开关模式功率转换器803中，开关Q1875和Q2877应当包括内部或外部反向并联二极管，所述内部或外部反向并联二极管用IGBT Q1875两端的二极管879和IGBT Q2877两端的反向并联二极管878来描绘。 [0105] 在一个实施例中，高侧控制器875和低侧控制器871彼此电流隔离。具体地，低侧控制器电源VL883以接地参考801为参考，高侧控制器电源VH889与低侧控制器电源VL883隔离，且以半桥中点A823为参考。用于驱动半桥开关的输入控制信号802被耦合至低侧控制器，所述低侧控制器控制高侧开关和低侧开关。如所描绘的实施例中示出的，在隔离的高侧控制器875和低侧控制器871之间存在一个通信链路880，一个或多个控制信号可通过该通信链路880被传送。在一个实施例中，根据本发明的教导，隔离的低侧控制器芯片871和高侧控制器芯片875被包括在单个集成电路封装件中，其中通信链路860被包括在具有磁耦合通信链路的集成电路封装件中，所述磁耦合通信链路由集成电路封装件885的包封部分内部的引线框架的隔离导体形成。在一个实施例中，通信链路880是电流隔离的低侧控制器芯片871和高侧控制器芯片875的对应的收发机电路之间的双向链路。在另一实施例中，通信链路880包括电流隔离的低侧控制器芯片871和高侧控制器芯片875的对应的发射电路和接收电路之间的多个单向链路。 [0106] 在一个实施例中，低侧控制器871还被耦合以输出一个状态信号804，所述状态信号804在一个实施例中可包括故障/状态信息，并且可用于在故障状况的情形中保护半桥转换器。在一个实施例中，状态信号804可包括来自低侧控制器871的关于开关Q1873的故障/状态信息，以及由低侧控制器871通过通信链路880所接收的来自高侧控制器875的关于开关Q2877的故障/状态信息。 [0107] 图8C示出了开关模式功率转换器805的一个实施例，该开关模式功率转换器805与图8B的开关模式功率转换器803具有许多相似之处。具体地，图8B的开关模式功率转换器803的前级810、输出级830、半桥构造870和集成电路封装件885的所有部件也被包括在图8C的开关模式功率转换器805中。在图8C描绘的实施例中，自举电容器还被 包括，以通过自举电容器888为高侧控制器875提供电源电压VH889，所述电源电压VH889与低侧控制器电源和低侧接地参考801隔离。在一个实施例中，自举电容器888从如所示被耦合至低侧控制器电源端子VL883的低侧控制器电源882充电。在每一个开关循环中，当低侧开关Q1875闭合且高侧开关Q2877断开时，自举电容器888通过二极管886和电阻器884从相对于接地参考801的电源882被充电。此外，当低侧开关Q1875断开、高侧开关Q2877闭合时，自举电容器888被耦合以供应VH889至高侧控制器875，高压被施加至中点A823。 [0108] 应理解，在另一实施例中，隔离的电源电压还可通过来自变压器的隔离的偏置绕组或供电绕组被提供至高侧控制器。在又一实施例中，电压可从高侧开关的漏极端子被供应至高侧控制器。 [0109] 图9A示出了根据本发明的教导的开关模式功率转换器900的一个实施例的示意图，所述开关模式功率转换器900包括全桥构造950的一个实施例，所述全桥构造950利用四个双向磁耦合通信链路的一个实施例，所述四个双向磁耦合通信链路由集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体形成。在一个实施例中，根据本发明的教导，全桥构造950可被包括在具有磁耦合通信链路的多芯片隔离式控制器集成电路封装件的一个实施例中，所述磁耦合通信链路由所述集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体形成。如所示出的，输入级910在全桥构造950的输入端口920的输入端子处提供dc或低频电压至全桥构造950。在一个实施例中，全桥构造950在全桥构造950的输出端口925的输出端子处生成高频脉冲，所述高频脉冲被耦合以驱动开关模式功率转换器900的输出级930中的能量传递元件。 [0110] 在所示出的实施例中，全桥构造950包括被耦合至输入端口920和输出端口925的第一开关臂和第二开关臂。如在所描绘的实施例中示出的，所述开关臂中的一个开关臂包括耦合至高侧开关Q2952的低侧开关Q1951。另一开关臂包括耦合至高侧开关Q4954的低侧开关Q3953。第一开关臂和第二开关臂被耦合以响应于相应的控制信号来驱动输出级930中的能量传递元件，所述相应的控制信号被耦合以接收自多个控制电路芯片中的相应控制电路芯片。在所示的实施例中， 控制电路芯片931被耦合以生成控制信号915，从而控制低侧开关Q1951的开关。控制电路芯片932被耦合以生成控制信号916，从而控制高侧开关Q2952的开关。控制电路芯片941被耦合以生成控制信号917，从而控制低侧开关Q3953的开关。控制电路芯片942被耦合以生成控制信号918，从而控制高侧开关Q4954的开关。 [0111] 在该实施例中，分别从控制电路芯片931和941生成的控制信号915和917以接地参考901为参考。分别从控制电路芯片932和942生成的控制信号916和918分别以高侧开关Q2952和Q4954的源极为参考，或者换句话说，分别以半桥中点A921和B923为参考。 [0112] 在图9A所示的实施例中，利用集成电路封装件中的全桥控制器955来实现全桥构造950。在一个实施例中，集成电路封装件可包括隔离的多个控制器芯片，所述隔离的多个控制器芯片用于高侧开关和低侧开关以及驱动器和开关器件。 [0113] 在图9A所示的实施例中，输入全桥控制器955以及来自全桥控制器955的输入信号902和状态信号904对应于开关模式功率转换器900的操作参数和故障/状态情况。如图9A的实施例中所示出的，一个或多个控制信号可通过通信链路933在全桥控制器955的收发机电路系统935和控制电路芯片931之间被传送。一个或多个控制信号可通过通信链路934在全桥控制器955的收发机电路系统936和控制电路芯片932之间被传送。一个或多个控制信号可通过通信链路943在全桥控制器955的收发机电路系统945和控制电路芯片941之间被传送。一个或多个控制信号可通过通信链路944在全桥控制器955的收发机电路系统946和控制电路芯片942之间被传送。在一个实施例中，根据本发明的教导，通信链路933、934、943和944使用隔离的导电回路的磁耦合来实现，所述隔离的导电回路使用集成电路封装件的引线框架和键合线形成。在一个实施例中，通信链路933、934、943和944是双向的。在另一实施例中，通信链路933、934、943和944可包含多个单向链路，从而提供双向通信。 [0114] 图9B示出了根据本发明的教导的开关模式功率转换器903的一个实施例的示意图，所述开关模式功率转换器903包括利用一个示例磁耦合通信链路的全桥构造970的另一实施例，所述示例磁耦合通信链 路由集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体形成。应理解，图9B的开关模式功率转换器903与图9A的开关模式功率转换器900具有许多相似之处。例如，图9B的开关模式功率转换器903包括一个输入级910，所述输入级910在全桥构造970的输入端口920的输入端子处向全桥构造970提供dc或低频电压。在一个实施例中，全桥构造970在全桥构造970的输出端口925的输出端子处生成高频脉冲，所述高频脉冲被耦合以驱动开关模式功率转换器903的输出级930中的能量传递元件。 [0115] 此外，全桥构造970包括被耦合至输入端口920和输出端口925的第一开关臂和第二开关臂。如在所描绘的实施例中示出的，所述开关臂中的一个开关臂包括耦合至高侧开关Q2952的低侧开关Q1951。另一开关臂包括耦合至高侧开关Q4954的低侧开关Q3953。第一开关臂和第二开关臂被耦合以响应于相应的控制信号来驱动输出级930中的能量传递元件，所述相应的控制信号被耦合以从全桥构造970的微控制器995接收。 [0116] 在所描绘的实施例中，微控制器995被编程有开关程序以控制全桥构造970，从而控制开关Q1951、Q2952、Q3953和Q4954的开关。在一个实施例中，进入微控制器995和来自微控制器995的输入开关信号902和输出状态信号904对应于开关模式功率转换器903的操作参数和故障/状态情况。在一个实施例中，微控制器995响应于输入信号902生成控制信号991、992、993和994。在一个实施例中，控制信号991被传送通过一个模块979，该模块979输出一个被耦合以控制低侧开关Q1951的开关的控制信号955。控制信号992被传送通过一个模块980，该模块980输出一个被耦合以控制高侧开关Q2952的开关的控制信号956。控制信号993被传送通过一个模块989，该模块989输出一个被耦合以控制低侧开关Q3953的开关的控制信号957。控制信号994被传送通过一个模块990，该模块990输出一个被耦合以控制高侧开关Q4954的开关的控制信号958。 [0117] 在图9B示出的实施例中，注意到，各个模块979、980、989和990分别包括集成电路封装件973、974、983和984。在一个实施例中，集成电路封装件973、974、983和984与上面参考图2A、图2B、图 2C和图2D所描述的集成电路封装件210和/或集成电路封装件250大体相似。因此，根据本发明的教导，每一个集成电路封装件979、974、975和976包括由集成电路封装件的相应的包封部分内部的引线框架的隔离导体形成的电流隔离的磁耦合导电回路。因此，根据本发明的教导，被耦合在每一个集成电路封装件979、974、975和976的相对端部上的收发机电路或发射/接收电路是电流隔离的，但是仍能够通信。应理解，被包括在每一个模块979、980、989和990中的每一个收发机电路系统和/或发射/接收电路系统可以受控开关的源极端子为参考，而不管微控制器995的接地参考如何。 [0118] 在一个实施例中，模块979、980、989和990中的每一个彼此大体相似，且每一个都包括相似的部件。举例而言，参考模块979的具体实施例，模块979的收发机电路971和975通过集成电路封装件973通信，如所示出的。在一个实施例中，用于使信号升压以驱动低侧开关Q1951的驱动器977还可被包括在模块979中。在一个实施例中，对单独的模块 979、980、989和990的利用良好地适于高额定功率全桥转换器设计。 [0119] 在一个实施例中，根据本发明的教导，模块979、980、989和990中的每一个都是一个集成电路封装件，所述集成电路封装件包含用于发射/接收电路系统的芯片、可选的驱动器，以及由集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体形成的电流隔离的通信链路。 [0120] 出于本公开内容的目的，集成电路封装件的“包封部”可被认为是围绕或包围引线框架的一部分的任何外部主体、壳体或模制体，所述引线框架可包括布置在其中的一个或多个集成电路芯片，以及从集成电路芯片焊区至引线框架的连接部和集成电路封装件的引脚。一个示例包封部可由模制的非铁绝缘材料、塑料、陶瓷盖等制成。在一些实施例中，集成电路封装件的包封部可以提供或不提供密封来保护装在其中的物品免受外部元件的影响。 [0121] 出于本公开内容的目的，术语“集成电路封装件”指的是通常用于集成电路的封装类型。应理解，本发明的一些实施方案可以在封装件中不具有集成电路，例如在图2A、图2B、图2C和图2D的实施例中。 |
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