高低边驱动集成电路以及开关电源的制作方法
【专利摘要】高低边驱动集成电路以及开关电源，其用于驱动上功率管以及下功率管，其包括引线框架包括多个引出脚，引线框架还包括两个相互隔离的基岛，其中一个基岛设置有上管驱动芯片，另一个基岛设置有下管驱动芯片，上管驱动芯片以及下管驱动芯片均受控于控制器，上管驱动芯片与下管驱动芯片通过导线实现电连接，上管驱动芯片的输入端连接第一引出脚，上管驱动芯片的上功率管驱动信号输出端连接第三引出脚，下管驱动芯片的输入端连接第一引出脚以及第二引出脚，下管驱动芯片的下功率管驱动信号输出端连接第四引出脚。本实用新型能够完全实现国外同类芯片的功能和性能的同时有效降低了工艺成本和难度。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及驱动集成电路，尤其涉及一种高低边驱动集成电路以及开关电 源。 高低边驱动集成电路以及开关电源
【背景技术】
[0002] 在半桥或全桥结构的开关电源中，需要对功率管进行驱动控制，以使功率管能驱 动变压器或电感完成所需的功率传输工作，但受限于功率管的连接方式，位于非接地端的 功率管（以下简称上管）往往需要特殊设计的电路对其进行驱动，尤其当系统工作在较高的 电压条件时，对驱动电路的要求也将变得更高，传统上常用的驱动方式有如下几种：
[0003] 请参阅图1，由控制器驱动一个变压器的初级绕组，再由变压器的两个相反极性的 次级绕组分别驱动上功率管Q1与下功率管Q2,在每次初级电流转换方向交替打开上功率 管Q1与下功率管Q2,实现所需的开关驱动控制。此方式原理简单，但实际使用时还需要考 虑功率管的反向栅极保护、快速关断、门钳位等问题，同时变压器需要高压隔离比较昂贵， 导致整体成本较为高昂，而且体积也比较大。
[0004] 现有技术中的典型的半桥驱动电路使用商业化的集成电路方式的高低边开关电 源(如驱动芯片IR2101等)进行驱动，通过在控制器和功率管之间加入一个具有高压隔离能 力的集成电路，该集成电路内部具有两个单独的驱动通道，可分别用于对上功率管Q1与下 功率管Q2的驱动，同时两个驱动电路之间具有所需的高电压隔离能力，从而实现所需的隔 离驱动。该集成电路方式的高低边开关电源外围简单，使用连接方便，综合优势较为突出。 但集成电路方式的开关电源要求内部的两个驱动电路之间具有极高的电压隔离能力，在标 准电网应用的系统中常常需要高达400V的电压隔离能力，这对制作此电路的半导体工艺 提出了非常高的挑战。
[0005] 针对上述的问题，现有技术提出来一种解决方案，请参阅申请号为 201010224392. 1，专利名称为：一种桥式驱动电路芯片的申请文件，其通过在引线框架的封 装面上设置三个相互隔离且绝缘的基岛，三个基岛各自具有至少一个连接脚，通过连接脚 将基岛与引出脚连接起来，低压侧驱动控制电路芯片和电平转移电路芯片设置于第一个基 岛上，第一功率器件设置于第二个基岛上，高压侧驱动控制电路芯片和第二功率器件设置 于第三个基岛上，而各器件之间的连接均通过金属导线实现，实现桥式驱动电路功能。这样 就能够实现驱动的同时也避免了采用高压隔离制造工艺的麻烦。但是，该方案把上功率管 以及下功率管封装在同一芯片内，并且设有三个基岛，这样的制造工艺很复杂。 实用新型内容
[0006] 本实用新型要解决的技术问题在于克服上述现有技术中的问题，而提出一种高低 边驱动集成电路以及开关电源，能够解决高压单芯片的高低边驱动器制作工艺复杂和成本 高昂的问题。
[0007] 为解决上述技术问题，本实用新型提出一种高低边驱动集成电路，其用于驱动上 功率管以及下功率管，其包括引线框架，引线框架包括多个引出脚，引出脚至少包括第一引 出脚、第二引出脚、第三引出脚以及第四引出脚，其中，第一引出脚以及第二引出脚均连接 控制器，第三引出脚连接上功率管的控制端，第四引出脚连接下功率管的控制端，引线框架 还包括两个相互隔离的基岛，其中一个基岛设置有上管驱动芯片，另一个基岛设置有下管 驱动芯片，上管驱动芯片以及下管驱动芯片均受控于控制器，上管驱动芯片与下管驱动芯 片通过导线实现电连接，上管驱动芯片的上功率管驱动信号输出端连接第三引出脚，下管 驱动芯片的输入端连接第一引出脚以及第二引出脚，下管驱动芯片的下功率管驱动信号输 出端连接第四引出脚。
[0008] 优选地，引线框架为8脚引线框架，8脚引线框架还包括第五引出脚、第六引出脚、 第七引出脚以及第八引出脚；上管驱动芯片连接第五引出脚、第七引出脚以及第八引出脚， 下管驱动芯片连接第五引出脚以及第六引出脚。
[0009] 优选地，下管驱动芯片包括逻辑处理模块、下管驱动模块以及信号输出模块，逻辑 处理模块连接该第一引出脚以及第二引出脚，下管驱动模块连接逻辑处理模块以及第四引 出脚，信号输出模块连接在逻辑处理模块以及导线之间。
[0010] 优选地，下管驱动芯片还包括一高压二极管，其负极连接第八引出脚，其正极连接 第六引出脚。
[0011] 优选地，上管驱动芯片包括信号输入模块以及上管驱动模块，信号输入模块连接 导线，上管驱动管理模块连接在信号输入模块以及第三引出脚之间。
[0012] 优选地，上管驱动芯片为耐压范围在40V以下的低压芯片。
[0013] 优选地，下管驱动芯片为耐压范围在40V至1500V的高压芯片。
[0014] 优选地，信号输出模块包括第一高压管以及第二高压管，第一高压管以及第二高 压管的控制端连接逻辑处理模块，第一高压管以及第二高压管的输出端连接导线。
[0015] 优选地，第一高压管以及第二高压管的耐压值范围在40V至1500V。
[0016] 本发明还提出一种开关电源，其包括上述的高低边驱动集成电路。
[0017] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：本实用新型通过在简单的工艺条 件下实现上述的集成电路结构，由两个完全独立的芯片分别完成上管和下管驱动，两个驱 动芯片在一个封装内部实现互联，只需简单的高压漏极工艺即可实现，从而能够在国内的 半导体工艺平台上完全实现国外同类芯片的功能和性能，并有效降低了工艺成本和难度， 另外，相对于申请号为201010224392. 1，专利名称为：一种桥式驱动电路芯片的申请文件， 其只采用两个基岛来分别集成上管驱动芯片和下管驱动芯片，并且没有把上功率管和下功 率管集成在封装面内，这样制造工艺更为简单，封装也方便，使用效果更佳。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为现有技术的桥式驱动电路的电路图。
[0019] 图2为本实用新型高低边驱动集成电路的封装原理图。
[0020] 其中，附图标记说明如下：8脚引线框架1基岛11上管驱动芯片111基岛12 下管驱动芯片121稳压二极管ZD1上功率管Q1下功率管Q2 电容C1高压二极管 ZD2导线13第一引出脚HIN第二引出脚LIN第三引出脚H0第四引出脚L0第五 引出脚VCC第六引出脚GND第七引出脚VB第八引出脚VS。
【具体实施方式】
[0021] 为了进一步说明本实用新型的原理和结构，现结合附图对本实用新型的优选实施 例进行详细说明。
[0022] 请参阅图2,本发明的一种高低边驱动集成电路，其用于驱动上功率管以及下功率 管，其包括引线框架，引线框架包括有多个引出脚。引出脚至少包括第一引出脚HIN、第二引 出脚LIN、第三引出脚H0以及第四引出脚L0。其中，第一引出脚HIN以及第二引出脚LIN 均连接控制器，第三引出脚H0连接上功率管的控制端，第四引出脚L0连接下功率管的控制 端。封装面上设置有两个相互隔离的基岛，其中一个基岛设置有上管驱动芯片，另一个基岛 设置有下管驱动芯片。上管驱动芯片以及下管驱动芯片均受控于控制器，上管驱动芯片与 下管驱动芯片通过导线实现电连接，上管驱动芯片的上功率管驱动信号输出端连接第三引 出脚H0,下管驱动芯片的输入端连接第二引出脚LIN，下管驱动芯片的下功率管驱动信号 输出端连接下功率管的第四引出脚L0。
[0023] 请继续参阅图2,本发明的高低边驱动集成电路采用8脚引线框架1，该8脚引线 框架1包括：第一引出脚HIN、第二引出脚LIN、第三引出脚H0、第四引出脚L0、第五引出脚 VCC、第六引出脚GND、第七引出脚VB以及第八引出脚VS。该8脚引线框架1还包括两个相 互隔离的基岛，其中一个基岛11设置有上管驱动芯片111，另一个基岛12设置有下管驱动 芯片121。第一引出脚HIN以及第二引出脚LIN均连接控制器。第三引出脚H0以及第四引 出脚L0分别连接上功率管Q1以及下功率管Q2的控制端。电源VCC连接稳压二极管ZD1 后至8脚引线框架1的第七引出脚VB，第七引出脚VB以及第八引出脚VS之间连接有电容 C1，第六引出脚GND接地。上管驱动芯片111连接第七引出脚VB、第三引出脚H0以及第八 引出脚VS。下管驱动芯片121连接第一引出脚HIN、第二引出脚LIN、第五引出脚VCC、第六 引出脚GND以及第四引出脚L0。上管驱动芯片111与下管驱动芯片121通过导线13实现 电连接。该8脚引线框架1适用于驱动芯片IR2101。本实施例中，该8脚引线框架1可以 为DIP8。在其它实施例中，该8脚引线框架1为S0P8。
[0024] 下管驱动芯片121包括：逻辑处理模块、下管驱动模块、信号输出模块以及高压二 极管ZD2。逻辑处理模块连接该第一引出脚HIN以及第二引出脚LIN，下管驱动模块连接逻 辑处理模块以及第四引出脚L0,信号输出模块连接在逻辑处理模块以及导线13之间。该高 压二极管ZD2的负极连接该第八引出脚VS，其正极连接该第六引出脚GND。本实施例中，下 管驱动芯片121为耐压范围在20V至1000V的高压芯片。在其它实施例中，该高压二极管 ZD2可以不集成在该下管驱动芯片121内，直接在该高低边驱动集成电路的外围实现连接。 通过在第八引出脚VS到第六引出脚GND之间加一个反向的高压二极管ZD2,能够进行负电 压钳位，起到保护的作用。
[0025] 其中，信号输出模块包括并联的第一高压管(未图示）以及第二高压管(未图示)。 第一高压管以及第二高压管的控制端连接所述逻辑处理模块，第一高压管以及第二高压管 的输出端连接导线13。
[0026] 本实施例中，第一高压管以及第二高压管的耐压值范围在40V至1500V。
[0027] 本实施例中，上功率管Q1以及下功率管Q2均为M0S管。
[0028] 上管驱动芯片111包括信号输入模块以及上管驱动模块。信号输入模块连接导线 13,上管驱动管理模块连接在信号输入模块以及第三引出脚HO之间。本实施例中，上管驱 动芯片111为耐压范围在40V以下的低压芯片。
[0029] 本实施例中，上功率管Q1以及下功率管Q2均为M0S管，M0S管的栅极为上功率管 Q1以及下功率管Q2的控制端，M0S管的源极为上功率管Q1以及下功率管Q2的输入端，M0S 管的漏极为上功率管Q1以及下功率管Q2的输出端。
[0030] 在其它实施例中，上功率管Q1以及下功率管Q2为三极管，三极管的基极为上功率 管Q1以及下功率管Q2的控制端，三极管的集电极为上功率管Q1以及下功率管Q2的输入 端，三极管的发射极为上功率管Q1以及下功率管Q2的输出端。
[0031] 本实施例中，上功率管Q1以及下功率管Q2的耐压值范围在40V至1500V。
[0032] 值得注意的是，本封装面上的引出脚代表的含义、引出脚的个数、各个引出脚的形 状以及各个引出脚的连接方式在这里不作限制，可以根据实际情况进行设置。高低边驱动 集成电路不局限于实施例中的8脚封装，可以采用现有的任意成熟的引线框架实现，也可 以使多芯片组成的厚膜电路，还可以直接将这些芯片和器件焊接在PCB板上。
[0033] 本发明还提出一种开关电源，其包括上述的高低边驱动集成电路。
[0034] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：本实用新型通过在简单的工艺条 件下实现上述的集成电路结构，由两个完全独立的芯片分别完成上管和下管驱动，两个驱 动芯片在一个封装内部实现互联，只需简单的高压漏极工艺即可实现，从而能够在国内的 半导体工艺平台上完全实现国外同类芯片的功能和性能，并有效降低了工艺成本，另外，相 对于申请号为201010224392. 1，专利名称为：一种桥式驱动电路芯片的申请文件，其只采 用两个基岛来分别集成上管驱动芯片和下管驱动芯片，并且没有把上功率管和下功率管集 成在封装面内，这样制造工艺更为简单，封装也方便，使用效果更佳。
[0035] 以上所述仅为本实用新型的较佳可行实施例，并非限制本实用新型的保护范围。 凡运用本实用新型说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本实用新型的保护 范围内。
【权利要求】
1. 一种高低边驱动集成电路，其用于驱动上功率管以及下功率管，其包括引线框架，所 述引线框架包括多个引出脚，所述引出脚至少包括第一引出脚、第二引出脚、第三引出脚以 及第四引出脚，其中，所述第一引出脚以及第二引出脚均连接控制器，所述第三引出脚连接 所述上功率管的控制端，所述第四引出脚连接所述下功率管的控制端，其特征在于，所述引 线框架还包括两个相互隔离的基岛，其中一个所述基岛设置有上管驱动芯片，另一个所述 基岛设置有下管驱动芯片，所述上管驱动芯片以及下管驱动芯片均受控于所述控制器，所 述上管驱动芯片与所述下管驱动芯片通过导线实现电连接，所述上管驱动芯片的上功率管 驱动信号输出端连接所述第三引出脚，所述下管驱动芯片的输入端连接所述第一引出脚以 及第二引出脚，所述下管驱动芯片的下功率管驱动信号输出端连接所述第四引出脚。
2. 如权利要求1所述的高低边驱动集成电路，其特征在于，所述引线框架为8脚引线框 架，所述8脚引线框架还包括第五引出脚、第六引出脚、第七引出脚以及第八引出脚；所述 上管驱动芯片连接所述第五引出脚、第七引出脚以及第八引出脚，所述下管驱动芯片连接 所述第五引出脚以及所述第六引出脚。
3. 如权利要求1所述的高低边驱动集成电路，其特征在于，所述下管驱动芯片包括逻 辑处理模块、下管驱动模块以及信号输出模块，所述逻辑处理模块连接该第一引出脚以及 第二引出脚，所述下管驱动模块连接所述逻辑处理模块以及第四引出脚，所述信号输出模 块连接在所述逻辑处理模块以及导线之间。
4. 如权利要求2所述的高低边驱动集成电路，其特征在于，所述下管驱动芯片还包括 一高压二极管，其负极连接所述第八引出脚，其正极连接所述第六引出脚。
5. 如权利要求1所述的高低边驱动集成电路，其特征在于，所述上管驱动芯片包括信 号输入模块以及上管驱动模块，所述信号输入模块连接所述导线，所述上管驱动管理模块 连接在所述信号输入模块以及第三引出脚之间。
6. 如权利要求1所述的高低边驱动集成电路，其特征在于，所述上管驱动芯片为耐压 范围在40V以下的低压芯片。
7. 如权利要求1所述的高低边驱动集成电路，其特征在于，所述下管驱动芯片为耐压 范围在40V至1500V的高压芯片。
8. 如权利要求3所述的高低边驱动集成电路，其特征在于，所述信号输出模块包括第 一高压管以及第二高压管，所述第一高压管以及第二高压管的控制端连接所述逻辑处理模 块，所述第一高压管以及第二高压管的输出端连接所述导线。
9. 如权利要求8所述的高低边驱动集成电路，其特征在于，所述第一高压管以及第二 高压管的耐压值范围在40V至1500V。
10. -种开关电源，其特征在于，其包括如权利要求1至9任意一项所述的高低边驱动 集成电路。
【文档编号】H02M1/08GK203883669SQ201420286956
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】郑凌波, 林新春 申请人:深圳市力生美半导体器件有限公司