DC-DC移动电源的封装结构及电源电路系统的制作方法

本实用新型涉及电源技术，更具体地，涉及具有多个输出端口的电源电路系统及用于dc-dc移动电源的封装结构及电源电路系统。

背景技术：

诸如手机和平板电脑之类的便携式电子产品的功能越来越强大，耗电越来越快，因此，便携式电子产品经常由于电能耗尽而难以维持长时间的工作。采用移动电源给便携式电子产品充电可以延长其工作时间，因此获得了广泛的应用。移动电源是使用者随身携带的自身能储备电能且为便携式电子产品充电的便携充电器，例如，包括储存电能的电池和用于控制电池充电和供电的电源电路。

在一种现有的移动电源中，电源电路系统100包括功率芯片110和多个负载开关管m21至m23。功率芯片110集成有pwm(pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制)控制器111以及高侧开关管m11和低侧开关管m12，高侧开关管m11和低侧开关管m12串联连接，形成单桥臂的半桥拓扑结构，如图1所示。

采用半桥拓扑结构，电源电路100只能工作于升压模式和降压模式，但不能够兼容各种快充协议。

在另一种现有的移动电源中，电源电路系统200包括功率芯片210和多个负载开关管m21至m23。功率芯片210集成有pwm控制器211以及高侧开关管m11、m13和低侧开关管m12、m14，高侧开关管m11和低侧开关管m12串联连接，高侧开关管m13和低侧开关管m14串联连接，形成双桥臂的h桥拓扑结构，如图2所示。

采用h桥拓扑结构，电源电路200可以工作于升压模式、降压模式、升降压模式，从而兼容各种快充协议。

上述现有的电源电路系统中在功率芯片内部集成有用于形成桥臂的高侧开关管和低侧开关管，在功率芯片外部提供负载开关管。负载开关管m21至m23将功率芯片210的输出端选择性地连接至多个相同或不同类型的供电端口(例如，usbtypea端口、usbmicrob端口、usbtypec端口)，以支持多个不同设备的充电。

在外部端口接入移动设备时，实现移动电源电池到输出端口升压结构，然后对移动设备进行充电，当外部usb端口接入适配器时，实现端口到移动电源电池的降压结构，实现对移动电源的充电。

然而，在功率芯片中集成pwm控制器以及用于形成桥臂的开关管的兼容性差，针对半桥拓扑结构和h桥拓扑结构需要分别设计专用的功率芯片。此外，在功率芯片中集成用于桥臂的开关管，也会导致芯片面积以及生产工艺成本大幅度上升。并且，该电源电路的外围器件较多，整体印刷电路板(pcb，printedcircuitboard)成本比较高，总体成本较高。同时芯片本身发热较大，对芯片封装及pcb布局都有严格要求。

期待进一步改进移动电源中的功率芯片设计以兼容半桥和h桥拓扑结构，以及减小芯片的热耗散。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供应用于dc-dc移动电源的封装结构及其电源电路系统，其中，在封装结构内封装了负载开关管和pwm控制器，使得该封装结构兼容不同的拓扑结构。

根据本实用新型的一方面，提供一种封装结构，该封装结构包括封装框架，其特征在于，所述封装框架包括至少一个基岛，所述封装结构封装有pwm控制器、至少一个负载开关管以及第一高侧开关管。

优选地，所述至少一个负载开关管的数量不小于2个，所述至少一个负载开关管设置在所述封装框架的一侧，所述pwm控制器和所述第一高侧开关管设置在所述封装框架的另一侧。

优选地，所述至少一个负载开关管、所述pwm控制器和所述第一高侧开关管位于不同的基岛上。

优选地，所述至少一个负载开关管和所述pwm控制器位于同一基岛上，所述第一高侧开关管位于另一基岛上。

优选地，所述至少一个负载开关管和所述第一高侧开关管位于同一基岛上，所述pwm控制器位于另一基岛上。

优选地，所述pwm控制器和所述第一高侧开关管位于同一基岛上，所述至少一个负载开关管位于另一基岛上。

优选地，所述至少一个负载开关管、所述pwm控制器和所述第一高侧开关管均位于同一基岛上。

优选地，所述封装结构为qfn封装。

优选地，所述封装结构为qfn封装，包括多个引脚，所述多个引脚包括：第一类引脚，连接所述至少一个负载开关管；第二类引脚，连接所述pwm控制器，以及第三类引脚，用于pcb走线；第四类引脚，连接所述第一高侧开关管。

优选地，每个所述基岛至少连接2个具有支撑作用的引脚。

优选地，所述封装框架呈矩形，所述封装框架的四个对角具有支撑脚。

优选地，所述封装结构为qfn52，其中，与所述pwm控制器相连的引脚为26个，与所述至少一个负载开关管相连或与所述第一高侧开关管相连的引脚分别为3-5个。

优选地，其特征在于，所述pwm控制器与其对应的基岛绝缘隔离。

优选地，所述封装结构的至少部分引脚与输出电流采样电阻电连接。

优选地，所述至少一个负载开关管的数量为1-5个。

优选地，所述封装类型包括qfn48、qfn40、qfn32、qfn52。

优选地，所述至少一个负载开关管的漏极与其对应的基岛电连接。

优选地，所述第一高侧开关管的漏极与其对应的基岛电连接。

根据本实用新型的另一方面，还提供一种电源电路系统，所述电源电路系统的输入端口连接电池，输出端口连接外部电源或电子产品，其特征在于，包括：电源电路；如上所述封装结构；其中，所述封装结构与所述电源电路相连。

优选地，所述电源电路包括第一低侧开关管，所述第一低侧开关管与所述封装结构中的第一高侧开关管连接，所述第一高侧开关管与所述第一低侧开关管之间具有第一中间节点。

优选地，所述电源电路包括：第一电容，所述第一电容的第一端连接至所述输入端口，第二端接地；第二电容，所述第二电容的第一端连接至所述输出端，第二端接地；电感，连接在所述第一电容的第一端和第一中间节点之间，所述第一中间节点位于所述第一高侧开关管与所述第一低侧开关管之间，其中，所述pwm控制器控制所述第一高侧开关管和所述第一低侧开关管的导通状态，以实现半桥拓扑结构的功率变换器的升压模式和降压模式。

优选地，所述电源电路包括：第一电容，所述第一电容的第一端连接至所述输入端口，第二端接地；第二电容，所述第二电容的第一端连接至所述输出端，第二端接地；第二高侧开关管和第二低侧开关管，所述第二高侧开关管和第二低侧开关管串联连接在所述第一电容的第一端和地之间，并且二者之间具有第二中间节点；电感，连接在所述第一中间节点和所述第二中间节点之间，其中，所述pwm控制器控制所述第一高侧开关管、所述第一低侧开关管、所述第二高侧开关管、所述第二低侧开关管的导通状态，以实现h桥拓扑结构的功率变换器的升压模式、降压模式和升降压模式。

优选地，其输出端口包括输出正端和输出负端，其特征在于，所述电源电路包括：第一电容，所述第一电容的第一端连接至所述输出正端，第二端接地；第二电容，所述第二电容的第一端连接至所述输出负端，第二端接地；以及第一电阻，连接在所述输出正端和所述输出负端之间；第三电容，所述第三电容的第一端连接至所述输入端口，第二端接地；电感，连接在所述输入端口和第一中间节点之间；其中，所述pwm控制器控制所述第一高侧开关管和所述第一低侧开关管的导通状态，以实现半桥拓扑结构的功率变换器的升压模式和降压模式。

优选地，其输出端口包括输出正端和输出负端，其特征在于，所述电源电路包括：第一电容，所述第一电容的第一端连接至所述输出正端，第二端接地；第二电容，所述第二电容的第一端连接至所述输出负端，第二端接地；以及第一电阻，连接在所述输出正端和所述输出负端之间；第二高侧开关管和第二低侧开关管，所述第二高侧开关管和第二低侧开关管串联连接在所述输入端口和地之间，并且二者之间具有第二中间节点；以及电感，连接在所述第一中间节点和所述第二中间节点之间；其中，所述pwm控制器控制所述第一高侧开关管、所述第一低侧开关管、所述第二高侧开关管、所述第二低侧开关管的导通状态，以实现h桥拓扑结构的功率变换器的升压模式、降压模式和升降压模式。

优选地，所述至少一个负载开关经相应的引脚连接至相应的供电端口，所述至少一个负载开关管中选择至少一个导通，从而经由相应的端口获取电能或提供电能。

优选地，所述输出端口包括usbtypea端口、usbmicrob端口、usbtypec端口中的至少一种。

优选地，所述第一高侧开关管、所述至少一个负载开关管均为n型mosfet。

本实用新型的有益效果：

1、封装结构内部封装了电源电路系统的pwm控制器和负载开关管，电源电路系统的其他部分开关管放到了封装结构外部，可以以此兼容半桥和h桥拓扑结构，同时减少了在封装结构内部集成的半桥或h桥桥臂的开关管的数量，降低了封装结构本身的发热，进一步的，多个负载开关管可位于同一基岛上，并将负载开关管的漏极和基岛电连接，可通过基岛背面散热，散热性能好，封装结构外围器件简单，有利于整体pcb设计，同时降低了封装成本和pcb布局要求。

2、封装结构内部集成的负载开关管的个数可以根据移动电源产品输出端口的需求而进行不同的设置，应用更广泛，进一步地，还可将第一高侧开关管也集成在封装结构内部，第一高侧开关管和负载开关管共用一个基岛，可以降低封装成本，采用标准的封装结构即可实现。

3、封装引脚的数量因引脚电流大小限制以及散热考虑，可根据需要调整。

4、进一步的，电源电路系统的电流采样电阻可以连接在电路的输出端，输出电流的恒流精度高。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出现有技术的一种电源电路系统的示意性电路图。

图2示出现有技术的另一种电源电路系统的示意性电路图。

图3示出本实用新型第一实施例的电源电路系统的示意性电路图。

图4示出本实用新型第二实施例的电源电路系统的示意性电路图。

图5示出图4中电源电路系统的应用电路图。

图6示出图5中封装结构的基岛背面布局图。

图7示出图5中封装结构的内部结构布局图。

图8示出本实用新型第三实施例的电源电路系统的示意性电路图。

图9示出本实用新型第四实施例的电源电路系统的示意性电路图。

图10示出图9中电源电路系统的应用电路图。

图11示出图10中封装结构的基岛背面布局图。

图12示出图10中封装结构的内部结构布局图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图3示出本实用新型第一实施例的电源电路的示意性电路图。

电源电路系统300例如用于移动电源，与移动电源中的储能电池bat相连接。电源电路系统300例如用于对电池bat进行充电，或者采用电池bat提供的电能进行供电。

电源电路系统300包括：电源电路和封装结构310，其中，电源电路位于封装结构310外部。封装结构310通过引脚连接电源电路，该电源电路包括电容c1和c2、电感l1、低侧开关管m12。封装结构310例如封装有pwm控制器311、高侧开关管m11和负载开关管m21至m23。位于封装结构310内部的高侧开关管m11和位于电源电路中的低侧开关管m12串联连接在输出端和地之间。

电容c1作为滤波电容，第一端连接至移动电源的电池bat的正电极，第二端接地。电容c2作为滤波电容，第一端连接至输出端，第二端接地。电感l1连接在电容c1的第一端与高侧开关管m11和低侧开关管m12的中间节点之间。封装结构310的内部元件和外部元件共同形成采用半桥拓扑结构的功率变换器。

进一步地，在封装结构310内部封装负载开关管m21至m23。负载开关m21至m23分别连接在输出端和相应的端口之间，从而将电源电路系统300的功率变换器选择性地连接至多个相同或不同类型的供电端口(例如，usbtypea端口、usbmicrob端口、usbtypec端口)，以支持多个不同设备的充电。

封装结构310中的pwm控制器311用于为高侧开关管m11和低侧开关管m12提供开关控制信号，从而可以控制电源电路系统300改变工作模式，例如工作于升压模式和降压模式之一。进一步地，pwm控制器311还可以为负载开关m21至m23提供开关控制信号，从而可以选择相应的供电端口。

如上所述，采用半桥拓扑结构的电源电路系统由于只能工作于升压模式和降压模式，因而不能够兼容各种快充协议。

根据该实施例的电源电路系统300，在封装结构310的内部集成负载开关管m21和m23和单桥臂的高侧开关管m11，在封装结构310的外部设置单桥臂的低侧开关管m12。高侧开关管m11和低侧开关管m12均为功率管，因而是产生热量的主要来源。该封装结构310不仅兼容半桥拓扑，而且减少了在芯片内部封装的功率开关管的数量，从而降低了芯片本身发热，以及降低了封装成本以及外围电源电路元件的pcb布局要求。

图4示出本实用新型第二实施例的电源电路系统的示意性电路图。

电源电路系统400例如用于移动电源，与移动电源中的储能电池bat相连接。电源电路400例如用于对电池bat进行充电，或者采用电池bat提供的电能进行供电。

电源电路系统400包括：电源电路和封装结构410，其中，电源电路位于封装结构410的外部，封装结构410通过引脚连接电源电路。该电源电路包括电容c1和c2、电感l1、高侧开关管m13、低侧开关管m12和m14。封装结构410例如封装有pwm控制器411、高侧开关管m11和负载开关管m21至m23。位于封装结构310内部的高侧开关管m11和位于封装结构410外部电源电路的低侧开关管m12串联连接在输出端和地之间，二者形成第一桥臂且具有第一节点，位于电源电路的高侧开关管m13和低侧开关管m14形成第二桥臂，二者形成第二桥臂且具有第二节点，电感l1连接在第一节点和第二节点之间。

电容c1作为滤波电容，第一端连接至移动电源的电池bat的正电极，第二端接地。电容c2作为滤波电容，第一端连接至输出端，第二端接地。第二桥臂的高侧开关管m13的漏极与电容c1的第一端相连接。封装结构410的内部元件和外部电源电路的元件共同形成采用h桥拓扑结构的功率变换器。

进一步地，在封装结构410内部封装有负载开关管m21至m23。负载开关管m21至m23分别连接在输出端和与负载开关管m21至m23相对应的供电端口之间，从而将电源电路系统400的功率变换器选择性地连接至多个相同或不同类型的供电端口(例如，usbtypea端口、usbmicrob端口、usbtypec端口)，以支持多个不同设备的充电。

封装结构410中的pwm控制器411用于为高侧开关管m11和m13、低侧开关管m12和m14提供开关控制信号，从而可以控制电源电路系统400改变工作模式，例如工作于升压模式、降压模式和升降压模式之一。进一步地，pwm控制器411还可以为负载开关m21至m23提供开关控制信号，从而可以选择相应的供电端口。

如上所述，采用h桥拓扑结构的电源电路系统可以工作于升压模式、降压模式和升降压模式，因而可以兼容各种快充协议。

根据该实施例的电源电路系统，在封装结构410的内部封装负载开关管m21和m23和第一桥臂的高侧开关管m11，在封装结构410外部的电源电路设置第一桥臂的低侧开关管m12、第二桥臂的高侧开关管m13和低侧开关管m14。高侧开关管m11和m13、低侧开关管m12和m14均为功率管，因而是产生热量的主要来源。该封装结构410不仅兼容h桥拓扑，而且减少了在芯片内部集成的功率开关管的数量，从而降低了芯片本身发热，以及降低了封装成本以及电源电路元件的pcb布局要求。

图5示出图4中电源电路系统的应用电路图。

如上所述，封装结构410内封装有pwm控制器411、负载开关管m21至m23、第一桥臂的高侧开关管m11。封装结构410不仅为内部的功率管提供开关控制信号，而且为外部电源电路的功率管提供开关控制信号。

如图5所示，封装结构410的引脚sw1为h桥开关引脚，用于连接至第一桥臂的中间节点(例如，高侧开关管m11的源极)。低侧开关管m12连接在引脚sw1和地之间。封装结构410内部的高侧开关管m11和外部的低侧开关管m12形成第一桥臂。封装结构410外部的高侧开关管m13和低侧开关管m14串联连接，形成第二桥臂。电感l1连接在第一桥臂的中间节点和第二桥臂的中间节点之间。

封装结构410的引脚lg1用于向第一桥臂的低侧开关管m12提供开关控制信号，引脚hd2和lg2分别用于向第二桥臂的高侧开关管m13和低侧开关管m14提供开关控制信号。

电流采样电阻r11串联连接在电容c1的第一端和第二桥臂的高侧开关管m13的漏极之间。封装结构410的引脚csp和csn分别连接在电流采样电阻的两端以获得电流采样信号。在封装结构410的pwm控制器411中例如包含运算放大器，该运算放大器接收电流采样信号，从而可以控制电源电路的工作模式。

电容c1和c2分别为滤波电容。电容c1与电池bat并联连接。电容c2连接在封装结构410的引脚vout和地之间。电容c3是封装结构410内部的ldo(lowdropoutregulator，低压差线性稳压器)供电模块的供电电容。电容c3连接在引脚vdd和地之间。电容c4和c5分别是第一桥臂的高侧开关管m11和第二桥臂的高侧开关管m13的驱动自举电容。电容c4连接在封装结构410的引脚sw1和bs1之间。电容c5连接在封装结构410的引脚sw2和bs2之间，其中引脚bs1和bs2为h桥自举引脚。

图6和7分别示出图5中封装结构的基岛背面布局图和内部结构布局图。

如图6所示，封装结构410包括封装框架，封装框架包括基岛201和多个引脚202。基岛201位于封装结构的中间区域，占据芯片的大部分面积，多个引脚202位于封装结构的周边区域。并且基岛201的背面裸露在封装结构外面兼做用来与pcb连接的引脚，同时还具有散热功能，起到散热效果。在该实施例中，基岛201兼用于半桥或者h桥的输出引脚。

如图7所示，在本实用新型优选实施例中，在封装结构410的内部封装的pwm控制器411、负载开关管m21至m23、第一桥臂的高侧开关管m11固定在同一基岛201上，考虑负载开关管的数量为3个，故封装结构类型选用qfn52封装，其中，多个引脚202不仅具有电连接的功能，还兼具散热功能，多个引脚202包括第一类引脚、第二类引脚、第三类引脚和第四类引脚，第一类引脚用于连接所述pwm控制器411，例如第1-25引脚，第二类引脚用于连接高侧开关管m11，例如第48-52引脚，第三类引脚用于连接所述负载开关管m21至m23，例如第28-42引脚，第四类引脚用于基岛201背面引脚的pcb走线，进一步地，封装框架四个对角具有支撑脚2041到2044，用于支撑基岛201。进一步的，负载开关管m21至m23设置在封装框架的一侧，而pwm控制器411和高侧开关管m11设置在封装框架的在另一侧。需要说明的是，因引脚电流大小限制以及散热考虑，可根据需要调整封装引脚数量，在本实施例中，高侧开关管m11和负载开关管m21至m23的各占用5个引脚，即分别与5个引脚进行电连接，基岛201背面引脚(高侧开关管m11和负载开关管m21至m23的漏极)的引线，从封装框架的正面引出。

在该实施例中，封装结构410内封装的pwm控制器411、负载开关管m21至m23、第一桥臂的高侧开关管m11分别是独立的管芯，负载开关管m21至m23可均匀设置。在封装结构410的内部，采用键合线实现各个管芯之间的电连接，以及管芯与引脚之间的电连接，其中，因引脚电流大小限制以及散热考虑，可根据需要调整封装引脚数量。pwm控制器411采用键合线与负载开关管m21至m23、第一桥臂的高侧开关管m11相连接。进一步地，pwm控制器411、负载开关管m21至m23、第一桥臂的高侧开关管m11采用键合线与多个引脚202相连接。

具体的，第一桥臂的高侧开关管m11的源极连接到引脚sw1，第一桥臂的高侧开关管m11的栅极gate1连接到pwm控制器411，第一桥臂的高侧开关管m11的源极同时连接到pwm控制器411和引脚sw1，第一桥臂的高侧开关管m11的漏极连接到底部的基岛201。负载开关管m21的源极连接到引脚usb_a，负载开关管m21栅极gate_a连接到pwm控制器411，负载开关管m21的源极同时连接到pwm控制器411和引脚usb_a，负载开关管m21的漏极连接到基岛201。负载开关管m22的源极连接到引脚usb_b，负载开关管m22栅极gate_b连接到pwm控制器411，负载开关管m22的源极同时连接到pwm控制器411和引脚usb_b，负载开关管m22的漏极连接到基岛201。负载开关管m23的源极连接到引脚usb_c，负载开关管m23栅极gate_c连接到pwm控制器411，负载开关管m23的源极同时连接到pwm控制器411和引脚usb_c，负载开关管m23的漏极连接到基岛201。

在该实施例中，封装结构410内封装的负载开关管m21至m23、第一桥臂的高侧开关管m11采用n型mosfet(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor，金氧半场效晶体管)，使得四颗n型mosfet的漏极可以共用在一个基岛上，大大降低了封装成本。采用普通的单基岛封装框架即可实现封装结构410，具体地，在其他实施例中，封装结构410采用qfn32、qfn40、qfn48等多种封装。

图8示出本实用新型第三实施例的电源电路系统的示意性电路图。

电源电路系统500例如用于移动电源，与移动电源中的储能电池bat相连接。电源电路300例如用于对电池bat进行充电，或者采用电池bat提供的电能进行供电。

电源电路系统500包括：电源电路和封装结构510，其中，电源电路位于封装结构510外部。封装结构510通过引脚连接电源电路，该电源电路包括电容c10、c20和c30、电感l1、低侧开关管m12以及电阻r1。封装结构510例如封装有pwm控制器511、高侧开关管m11和负载开关管m21至m23。位于封装结构510内部的高侧开关管m11和位于电源电路中的低侧开关管m12串联连接在输出正端和地之间。

电容c10，第一端连接至封装结构510的输出正端，第二端接地，电容c20，第一端连接至封装结构510的输出负端，第二端接地，电容c30为滤波电容，电容c30与电池bat并联连接。可选的，电阻r1为电流采样电阻，连接在封装结构510的输出负端和输出正端之间，电流采样电阻r1用于对输出端的电流进行采样以进行输出电流的恒流控制。

电感l1连接在移动电源的电池bat的正电极和高侧开关管m11与低侧开关管m12的中间节点之间。封装结构510的内部元件和外部电源电路元件共同形成采用半桥拓扑结构的功率变换器。

进一步地，在封装结构510内部封装负载开关管m21至m23。负载开关管m21至m23分别连接在输出负端和与负载开关管m21至m23相对应的供电端口之间，从而将电源电路系统500的功率变换器选择性地连接至多个相同或不同类型的供电端口(例如，usbtypea端口、usbmicrob端口、usbtypec端口)，以支持多个不同设备的充电。

封装结构510中的pwm控制器511用于为高侧开关管m11和低侧开关管m12提供开关控制信号，从而可以控制电源电路系统500改变工作模式，例如工作于升压模式和降压模式之一。进一步地，pwm控制器511还可以为负载开关管m21至m23提供开关控制信号，从而可以选择相应的供电端口。

如上所述，采用半桥拓扑结构的电源电路由于只能工作于升压模式和降压模式，因而不能够兼容各种快充协议。

根据该实施例的电源电路，在封装结构510的内部封装负载开关管和单桥臂的高侧开关管，在封装结构510外部的电源电路设置单桥臂的低侧开关管。高侧开关管m11和低侧开关管m12均为功率管，因而是产生热量的主要来源。该封装结构510不仅兼容半桥拓扑，而且减少了在芯片内部集成的功率开关管的数量，从而降低了芯片本身发热，以及降低了封装成本以及外围元件的pcb布局要求。

图9示出本实用新型第四实施例的电源电路的示意性电路图。

电源电路系统600例如用于移动电源，与移动电源中的储能电池bat相连接。电源电路系统600例如用于对电池bat进行充电，或者采用电池bat提供的电能进行供电。

电源电路系统600包括：电源电路和封装结构610，其中，电源电路位于封装结构610的外部，封装结构610通过引脚连接电源电路。

该电源电路包括电容c10、c20和c30、电阻r1、电感l1、高侧开关管m13、低侧开关管m12和m14。封装结构610例如封装有pwm控制器611、高侧开关管m11和负载开关管m21至m23。位于封装结构610内部的高侧开关管m11和位于封装结构610外部电源电路的低侧开关管m12串联连接在封装结构610的输出正端和地之间，二者形成第一桥臂且具有第一节点，位于封装结构610外部电源电路的高侧开关管m13和低侧开关管m14串联连接在移动电源的电池bat的正电极和地之间，二者形成第二桥臂且具有第二节点，电感l1连接在第一节点和第二节点之间。

电容c10，第一端连接至封装结构610的输出正端，第二端接地。电容c20，第一端连接至封装结构610的输出负端，第二端接地。电容c30为滤波电容，电容c,3与电池bat并联连接。可选的，电阻r1为电流采样电阻，连接在封装结构610的输出负端和输出正端之间，电流采样电阻r1用于对输出端的电流进行采样以进行输出电流的恒流控制。高侧开关管m13的漏极与移动电源的电池bat的正电极连接。封装结构610的内部元件和外部元件共同形成采用h桥拓扑结构的功率变换器。

进一步地，在封装结构610内部封装有负载开关管m21至m23。负载开关管m21至m23分别连接在封装结构610的输出负端和与负载开关管m21至m23相对应的供电端口之间，从而将电源电路系统600的功率变换器选择性地连接至多个相同或不同类型的供电端口(例如，usbtypea端口、usbmicrob端口、usbtypec端口)，以支持多个不同设备的充电。

封装结构610中的pwm控制器611用于为高侧开关管m11与高侧开关管m13、低侧开关管m12与低侧开关管m14提供开关控制信号，从而可以控制电源电路系统600改变工作模式，例如工作于升压模式、降压模式和升降压模式之一。进一步地，pwm控制器611还可以为负载开关管m21至m23提供开关控制信号，从而可以选择相应的供电端口。

如上所述，采用h桥拓扑结构的电源电路可以工作于升压模式、降压模式和升降压模式，因而可以兼容各种快充协议。

根据该实施例的电源电路系统，在封装结构610的内部封装负载开关管m21至m23和高侧开关管m11，在封装结构610外部的电源电路设置低侧开关管m12、高侧开关管m13和低侧开关管m14。开关管m11、m12、m13和m14均为功率管，因而是产生热量的主要来源。该封装结构610不仅兼容h桥拓扑，而且减少了在芯片内部集成的功率开关管的数量，从而降低了芯片本身发热，以及降低了封装成本以及外围元件的pcb(印刷电路板)布局要求，同时，电流采样电阻连接在输出端，输出电流的恒流精度高。

图10示出图9中电源电路系统的应用电路图。

参考上图5中所述，在封装结构610的内部封装pwm控制器611、负载开关管m21至m23、高侧开关管m11。封装结构610不仅为内部的功率管提供开关控制信号，而且为外部的功率管提供开关控制信号。

如图10所示，封装结构610的引脚sw1为h桥开关引脚，用于连接至第一桥臂的中间节点(例如，引脚sw1内部连接到高侧开关管m11的源极)。低侧开关管m12连接在引脚sw1和地之间。封装结构610内部的高侧开关管m11和外部的低侧开关管m12形成第一桥臂。封装结构610外部电源电路的高侧开关管m13和低侧开关管m14串联连接，形成第二桥臂。电感l1为功率电感，连接在第一桥臂的中间节点和第二桥臂的中间节点之间(例如，l1可选的连接在m12的漏极和m14的漏极之间)。

封装结构610的引脚lg1用于向低侧开关管m12提供开关控制信号，引脚hd2和lg2分别用于向高侧开关管m13和低侧开关管m14提供开关控制信号。

电流采样电阻r1连接在封装结构610的输出负端voutn和的输出正端voutp之间。封装结构610的引脚csp和csn分别连接在电流采样电阻r1的两端以获得电流采样信号。在封装结构610的pwm控制器611中例如包含运算放大器，该运算放大器接收电流采样信号，从而可以控制电源电路的工作模式。

电容c10和c20分别为滤波电容，电容c10连接在封装结构610的输出正端voutp和地之间，电容c20连接在封装结构610的输出负端voutn和地之间。电容c5是封装结构610内部的ldo供电模块的供电电容。电容c5连接在引脚vdd和地之间。电容c3和c4分别是高侧开关管m11和高侧开关管m13的驱动自举电容。电容c3连接在封装结构610的引脚sw1和bs1之间。电容c4连接在封装结构610的引脚sw2和bs2之间，其中引脚bs1和bs2为h桥自举引脚。电容c6连接在运放供电引脚rvdd与封装结构610的地之间，电容c5与电容c6的远地端之间连接电阻r2，rgnd和gnd连接封装结构610的地。

图11和12分别示出图10中封装结构的基岛背面布局图和内部结构布局图的一种布局方式。

如图11所示，封装结构610包括封装框架，封装框架包括基岛401、基岛402、基岛403和多个引脚404。基岛401、基岛402与基岛403位于封装结构的中间区域，相邻但不相连，多个引脚404位于封装结构的周边区域。基岛401、基岛402、基岛403分别与图12中ⅰ、ⅱ、ⅲ位置相对应，各基岛裸露在封装结构外面的引脚用来与pcb连接，同时复用为散热垫，达到散热效果。在该实施例中，基岛202和基岛203的背面引脚兼用于h桥的输出引脚，达到散热目的。

如图12所示，在封装结构410的内部封装pwm控制器611、负载开关管m21至m23、高侧开关管m11。封装结构610不仅为内部的功率管提供开关控制信号，而且为外部的功率管提供开关控制信号。

在该实施例中，封装结构610内封装的pwm控制器611、负载开关管m21至m23、高侧开关管m11分别是独立的管芯。在封装结构610的内部，采用键合线实现各个管芯之间的电连接，以及管芯与引脚之间的电连接，其中，因引脚电流大小限制以及散热考虑，可根据需要设置封装引脚数量。pwm控制器611采用键合线与负载开关管m21至m23、高侧开关管m11相连接。进一步地，pwm控制器611、负载开关管m21至m23、高侧开关管m11采用键合线与多个引脚404相连接。

高侧开关管m11的源极连接到引脚sw1，高侧开关管m11的栅极gate1连接到pwm控制器611，高侧开关管m11的源极同时要连接到pwm控制器611和引脚sw1，高侧开关管m11的漏极要连接到底部的基岛401。负载开关管m21的源极连接到引脚usb_1，负载开关管m21栅极gate_2连接到pwm控制器611，负载开关管m21的源极同时要连接到pwm控制器611和引脚usb_1。负载开关管m22的源极连接到引脚usb_2，负载开关管m22栅极gate_2连接到pwm控制器611，负载开关管m22的源极同时要连接到pwm控制器611和引脚usb_2。负载开关管m23的源极连接到引脚usb_3，负载开关管m23栅极gate_3连接到pwm控制器611，负载开关管m23的源极同时要连接到pwm控制器611和引脚usb_3，负载开关管m21、m22、m23的漏极都连接在底部的基岛402上，pwm控制器611固定在底部的基岛403上，基岛401、基岛402以及基岛403之间相互独立不连接。

在该封装结构中，例如采用qfn52封装，其中，多个引脚404不仅具有电连接的功能，还兼具散热功能，多个引脚404包括第一类引脚、第二类引脚、第三类引脚和第四类引脚，第一类引脚用于连接所述pwm控制器611，例如第1-3、5-6、8-22、24-27以及52引脚，第二类引脚用于连接高侧开关管m11，例如第4、47-51引脚，第三类引脚用于连接所述负载开关管m21至m23，例如第28-42引脚，第四类引脚用于各基岛背面引脚的pcb走线，以基岛401为例，第46引脚和第45引脚可用作基岛401背面引脚(高侧开关管m11的漏极)的pcb走线；以基岛402为例，负载开关管m21-m23的漏极共用基岛402，与基岛402电连接，第43引脚和第44引脚可用作基岛402背面引脚的pcb走线(即负载开关管m21至m23的漏极的引线)；上述的pcb走线均从封装框架的正面引出。

封装框架四个对角具有支撑脚4041到4044，分别用于为对应基岛提供支撑。进一步地，基岛401、基岛402以及基岛403各自至少连接2个具有支撑作用的引脚。具体地，以基岛401为例，其第4引脚、第46引脚可进行外部电连接的同时还为基岛401提供支撑作用(支撑脚4041也为其提供支撑作用)，当然地，起支撑作用的引脚的数量还可根据需求进行调整。以基岛402为例，其第23引脚、第44引脚、支撑脚4043和支撑脚4044为基岛402提供支撑；基岛403与上述基岛的支撑方式类似，在此不再赘述。

进一步的，负载开关管m21至m23设置在封装框架的一侧，而pwm控制器611和高侧开关管m11设置在封装框架的在另一侧。在该实施例中，封装结构610内封装的pwm控制器611、负载开关管m21至m23、第一桥臂的高侧开关管m11分别是独立的管芯。在封装结构610的内部，采用键合线实现各个管芯之间的电连接，以及管芯与引脚之间的电连接，其中，因引脚电流大小限制以及散热考虑，可根据需要调整封装引脚数量。pwm控制器611采用键合线与负载开关管m21至m23、第一桥臂的高侧开关管m11相连接。进一步地，pwm控制器611、负载开关管m21至m23、第一桥臂的高侧开关管m11采用键合线与多个引脚404相连接。

具体的，其中pwm控制器611占用26个引脚，负载开关管m21至m23和第一桥臂的高侧开关管m11共占用20个，高侧开关管m11和负载开关管m21至m23的各与5个引脚电连接。根据散热和电流大小考虑，高侧开关管m11和负载开关管m21至m23各自连接的引脚个数可以为4个或3个)。

在优选的实施例中，封装结构610内封装的高侧开关管m11采用n型mosfet，负载开关管m21至m23采用n型mosfet，可选的，封装结构610内封装的负载开关管漏极可以共用在一个半导体基岛上，与该基岛通过导电胶电连接，大大降低了封装成本。

在其他实施例中，可以根据负载开关的数量选用qfn结构的封装类型，其封装类型还可以选用qfn48、qfn40和qfn32等，

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。