专利名称：一种电源电路结构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电源领域，尤其涉及一种高转换效率、低制造成本的电源电路结构。
背景技术：
由于电子系统各个部分的供电电压要求不同，因而电压转换电路必不可少。而因为单独使用低电压差线形稳压电路(LDO电路)的电源转换效率很低，所以高效率直流电压转换电路(DC-DC电路)的使用更加必要，而DC-DC电路产生的纹波电路也需要LDO电路滤波才能提供符合各核心部分的输出电源。目前普遍采用的电源设计是将DC-DC电路的基准电压源电路、控制电路和功率开关管集成到一块DC-DC芯片上，而将LDO的基准源电路、控制电路和功率开关管集成到另一块LDO芯片上，因而这种方法是按功能划分芯片，使得DC-DC芯片和LDO芯片各自实现独立的功能，但两块芯片都有各自的基准电压源电路势必带来一个问题，由于两块芯片的基准电压不是用同一种半导体工艺同一批次生产出来的，如果两块芯片的基准电压不作修正，就不会匹配。另外，LDO电路有一个特点，即其输入电压(也即DC-DC电路的输出电压)至少要大于输出电压，否则不能正常工作，因而可以用提高LDO输入电压或在制造时修正两块芯片的基准电压这两种方法得以解决，然而这两种方法也带来不同的缺憾，第一种方案，大大增加LDO上的电压将造成其电路的功耗大幅增加，特别是低电压、大电流的电源系统中，如果LDO电路由于功耗增加而过热，会直接影响芯片的寿命，如要解决这个问题，又须用散热封装形式封装芯片，从而增加了芯片的制造成本和封装后的体积，而第二种方案又会大幅度增加芯片的制造成本。除此之外，控制电路和功率器件对工艺制造的要求不同，将两者集成在一起，一方面制造成本提高，另一方面为兼顾两者的工艺条件，最后两种电路在生产出来后性能并不能达到最优。
发明内容
本实用新型需要解决的技术问题在于提供一种电源电路结构，以克服现有技术转换效率低且制造成本高的缺陷。
本实用新型的技术方案如下包括直流电压转换电路的外围电路和低电压差线形稳压电路的外围电路，其特征在于还包括电源控制芯片和功率开关芯片，直流电压转换电路的外围电路和低电压差线形稳压电路的外围电路通过功率开关芯片与电源控制芯片接通或断开。
所述电源控制芯片上包括依此串接的基准电压源电路、分压电路和控制电路，其中分压电路输出两路电压并分别接至直流电压转换控制电路和低电压差线形稳压控制电路的输入端，所述功率开关芯片包括并联的直流电压转换电路的功率开关管和低电压差线形稳压电路的功率开关管，而直流电压转换控制电路的输出接至直流电压转换电路的功率开关管、低电压差线形稳压控制电路的输出接至低电压差线形稳压电路的功率开关管。
所述电源控制芯片采用适合低功耗的半导体工艺制造，功率开关芯片采用适合大功率的半导体工艺制造，使得两块芯片的性能都达到了各自的最优值。
所述DC-DC外围电路的拓扑结构可以是Boost结构(升压结构)、Buck结构(降压结构)、Buck-Boost结构(升降压结构)、Cuk结构(反相升降压结构)、或Sepic结构(正向升降压结构)。
本实用新型的有益效果是1系统减少了一个基准电压源电路，减少了成本；2由于DC-DC控制电路和LDO控制电路集成在一块芯片上且只使用一个基准源，可以使得DC-DC控制电路和LDO控制电路的电压很好地匹配，由此降低了工作制造的难度，在应用中极大提高了电源的转换效率；3 DC-DC功率开关管和LDO功率开关管集成在另一块芯片上，工艺制造的要求相同，不需兼顾基准源电路等对工艺要求高的电路，减少了加工工序，降低了制造难度和制造成本；同时可以向有利与功率开关管性能的方向调节工艺制造参数，例如降低功率开关管的导通电阻，提高功率开关管性能。
图1为现有技术的电源方案图；图2为本实用新型的电源方案图；具体实施方式
以下结合附图和具体事实例对本实用新型作详细说明。如图2，本实用新型包括DC-DC外围电路和LDO外围电路，其特征在于还包括电源控制芯片和功率开关芯片，因而，本实用新型中芯片的划分是按照芯片的制造要求来划分的，即将工艺制造要求相同的DC-DC控制电路和LDO的控制电路、分压电路和基准电压源电路集成在一块芯片上，而将DC-DC和LDO的功率开关管集成到功率开关芯片。以一个要求输出3.3V稳定电压的电源系统为例，为了能够使得两块不同批次芯片上的基准电压源电路匹配，现有技术中电源电路使用的DC-DC芯片和LDO芯片都必须采用激光修正方法，将两块芯片上的基准电压修正到小于±2％的误差，而仅激光修正这一步工序就使得两块芯片的制造成本大大增加，即便这样，整个电源系统的性能也不能达到最优，因为LDO的输出电压中心值为3.3V，±2％的误差的范围是3.234～3..366V。为了能够使LDO正常工作，需要DC-DC输出电压至少高于LDO输出电压200mV的电压降，同时为使LDO安全工作，再预留150mV以上的电压降，总共需要DC-DC输出电压高于LDO输出电压350mV的电压降，所以要求DC-DC的输出电压高于3.366V+350mV＝3.716V。DC-DC基准电压的误差也为±2％，那么，0.98Vout_DC-DC≥3.716V，Vout_DC-DC为DC-DC基准电压，所以要求Vout_DC-DC中心值约为3.8V左右，±2％的误差范围是3.724V～3.876V。在最坏情况下，DC-DC的输出电压为3.876V，LDO的输出电压为3.234V，这样LDO的电压降为VLDO＝3.876V-3.234V＝0.642V，假设有一安培的负载电流，那么消耗在LDO上的无用功率为P＝VLDO×I＝0.642V×1A＝0.642W。如果采用本实用新型的电源电路，由于同一批次的DC-DC电路和LDO电路共用一个基准电压源电路，其可以很好地匹配，因而可以精确控制保证LDO正常工作的电压降VLDO＝200mV，而消耗在LDO上的无用功率仅为P＝VLDO×I＝0.642V×1A＝0.200W，这是采用LDO最小的无用功率。而消耗在芯片上的无用功耗小使得芯片不需散热封装，降低了制造成本。另外，将同批次的DC-DC功率开关管和LDO功率开关管集成在同一块芯片上，可以减少制造电容用的多晶硅、制造PNP(P型三极管)的基区注入等加工工序，既降低制造难度和制造成本，又有利于降低功率开关管的导通电阻，提高其性能。
权利要求1.一种电源电路结构，包括直流电压转换电路的外围电路和低电压差线形稳压电路的外围电路，其特征在于还包括电源控制芯片和功率开关芯片，直流电压转换电路的外围电路和低电压差线形稳压电路的外围电路通过功率开关芯片与电源控制芯片接通或断开。
2.如权利要求1所述的电源电路结构，其特征在于所述电源控制芯片上包括依此串接的基准电压源电路、分压电路和控制电路，其中分压电路输出两路电压并分别接至直流电压转换控制电路和低电压差线形稳压控制电路的输入端，所述功率开关芯片包括并联的直流电压转换电路的功率开关管和低电压差线形稳压电路的功率开关管，而直流电压转换控制电路的输出接至直流电压转换电路的功率开关管、低电压差线形稳压控制电路的输出接至低电压差线形稳压电路的功率开关管。
3.如权利要求1或2所述的电源电路结构，其特征在于所述直流电压转换电路的外围电路的拓扑结构可以是升压结构、降压结构、升降压结构、反相升降压结构或正向升降压结构。
4.如权利要求1或2所述的电源电路结构，其特征在于所述电源控制芯片采用适合低功耗的半导体工艺制造，功率开关芯片采用适合大功率的半导体工艺制造。
专利摘要本实用新型公开了一种电源电路结构，包括直流电压转换电路的外围电路和低电压差线形稳压电路的外围电路，其特征在于还包括电源控制芯片和功率开关芯片，直流电压转换电路的外围电路和低电压差线形稳压电路的外围电路通过功率开关芯片与电源控制芯片接通或断开。其有益效果是降低了制造难度和制造成本，提高电源的转换效率，减少了加工工序，同时可以向有利于功率开关管性能的方向调节工艺制造参数，提高功率开关管性能。
文档编号H02M3/00GK2697940SQ20032012258
公开日2005年5月4日 申请日期2003年12月18日 优先权日2003年12月18日
发明者周伟雄 申请人:上海贝岭股份有限公司