开关电源变换器的形成方法及其形成的开关电源变换器与流程

1.本发明涉及电源领域，尤其是开关电源变换器的形成方法及其形成的开关电源变换器。


背景技术：

2.开关电源变换器由于其功率密度高、效率高而得到广泛应用。开关电源变换器通常由开关半导体器件以及用于储能和滤波的电感、电容等组成，其中的开关半导体器件具有对应的控制电路和驱动电路。
3.开关半导体器件及其驱动直接影响开关电源变换器性能，为开关电源变换器中的关键器件。由于近年来互联网通信、5g通信和新能源的快速发展，半导体器件的需求呈爆发式增长，导致各厂商的各类开关半导体器件的交期普遍很长，而且各厂商的各类应用开关半导体器件中存在不共用性的影响：封装不同、驱动方案不同等因素，导致开关半导体器件交期成为开关电源变换器成品稳定出货的重要因素。
4.目前为了保证开关半导体器件物料的供应，现有的做法是研发设计人员在开关电源变换器的研发阶段中，研发工程师必须保证开关电源变换器的bom中开关半导体器件会有一种以上的替代料，并且这些替代料的封装和电气参数必须是兼容的，否则就无法达到快速替代的效果。以使得在生产过程中，如果出现bom中的某一颗物料的交期无法满足，可以用bom中的其替代物料快速切换，从而保证开关电源变换器中关键器件的物料交期。
5.这种保证物料替代的方法有一个局限性，就是只能替换相同封装的开关半导体器件，这就大大限制了开关半导体器件及其驱动的选料范围，增加研发工程师的设计难度和时长。
6.因此如何解决开关电源变换器中关键器件的物料交期是各大电源厂家必须考虑的问题。


技术实现要素：

7.为解决开关电源变换器中关键器件的物料交期问题，本技术提出一种开关电源变换器的形成方法，包括：s1：形成开关半导体器件库；s2：形成适用于驱动开关半导体器件的驱动器件库，其中所述开关半导体器件为所述开关半导体器件库中的开关半导体器件；s3：在开关半导体器件库选取开关半导体器件，在驱动器件库中选取适用于驱动选择的开关半导体器件的驱动器件，将选取的开关半导体器件和选取的驱动器件形成多个开关-驱动子板，其中每一开关-驱动子板上集成至少一开关半导体器件、以及适用于驱动所述至少一开关半导体器件的至少一驱动器件；s4：将多个开关-驱动子板分别与主板连接形成开关电源变换器，测试每一开关电源变换器的性能，将所有满足性能要求的开关电源变换器上的开关-驱动子板形成开关-驱动板替代料库；s5：选取开关-驱动板替代料库中的一开关-驱动子板与主板连接形成开关电源变换器。
8.更进一步的，步骤s1中的开关半导体器件库中包括封装相同，适用于驱动开关半
导体器件的驱动器件相同或不同的开关半导体器件。
9.更进一步的，步骤s1中的开关半导体器件库中包括封装不同，适用于驱动开关半导体器件的驱动器件相同或不同的开关半导体器件。
10.更进一步的，步骤s2中的驱动器件库中包括封装不同，适用于驱动的开关半导体器件相同或不同的驱动器件。
11.更进一步的，步骤s2中的驱动器件库中包括封装相同，适用于驱动的开关半导体器件相同或不同的驱动器件。
12.更进一步的，步骤s3中的多个开关-驱动子板上集成的开关半导体器件的封装不同，但驱动器件相同。
13.更进一步的，步骤s3中的多个开关-驱动子板上集成的开关半导体器件的封装相同，但驱动器件不同。
14.更进一步的，步骤s3中的多个开关-驱动子板上集成的开关半导体器件的封装不同，驱动器件也不同。
15.更进一步的，所述开关半导体器件为碳化硅开关半导体器件或氮化镓开关半导体器件。
16.本技术还提供一种开关电源变换器的形成方法，包括：s1：形成器件库，所述器件库为用于形成开关电源变换器的一器件的器件库，所述器件库中的器件的功能相同；s2：形成多个子板，选择所述器件库中的至少一器件，将所述至少一器件固定在一电路板上以形成多个子板；s3：将多个子板分别与主板连接形成开关电源变换器，测试每一开关电源变换器的性能，将所有满足性能要求的开关电源变换器上的子板形成子板替代料库；s4：选取子板替代料库中的一子板与主板连接形成开关电源变换器。
17.更进一步的，步骤s3中的主板上包括插件式开关半导体器件，其中开关半导体器件满足开关电源变换器性能；步骤s1中的器件库为适用于驱动所述插件式开关半导体器件的驱动器件库；s2：形成多个子板，选择所述器件库中的至少一器件，将所述至少一器件固定在一电路板上以形成多个子板，为：在所述驱动器件库中选取至少一个驱动器件以形成多个驱动子板。
18.更进一步的，步骤s1中的驱动器件库中包括封装不同的驱动器件和封装相同的驱动器件。
19.更进一步的，步骤s1中的驱动器件库中包括同一家厂商的驱动器件和不同家厂商的驱动器件。
20.更进一步的，步骤s1中的器件库为满足开关电源变换器性能的开关半导体器件库；步骤s3中的主板上包括用于驱动所述开关半导体器件库中的开关半导体器件的驱动器件；s2：形成多个子板，选择所述器件库中的至少一器件，将所述至少一器件固定在一电路板上以形成多个子板，为：在所述开关半导体器件库中选取至少一个开关半导体器件以形成多个开关子板。
21.更进一步的，步骤s1中的开关半导体器件库中包括封装不同或相同的开关半导体器件。
22.本技术还提供一种开关电源变换器，所述开关电源变换器至少包括采用上述的第一种方法形成的开关电源变换器和采用上述的第二种方法形成的开关电源变换器中的一
者。
23.本技术提供的方案使得开关半导体器件不再受厂商、封装和驱动的限定。同时适用于驱动该些开关半导体器件的驱动器件均可使用，使得驱动器件也不再受厂商和封装限定。因此可大大降低研发设计人员的设计难度，缩短设计周期。
附图说明
24.图1为本技术第一实施例的开关电源变换器的形成方法流程图。
25.图2为采用本技术第一实施例提供的开关电源变换器的形成方法形成的开关电源变换器结构示意图。
26.图3为本技术第二实施例的开关电源变换器的形成方法流程图。
27.图4为采用本技术第二实施例提供的开关电源变换器的形成方法形成的开关电源变换器结构示意图。
28.图5为采用本技术第二实施例提供的开关电源变换器的形成方法形成的开关电源变换器结构示意图。
29.图6为本技术一实施例提供的开关电源变换器结构示意图。
具体实施方式
30.下面将结合附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
31.目前市面上的开关半导体器件的厂商繁多，不同厂商的开关半导体器件的封装和对应可使用的驱动又可能不同，甚至同一厂商也存在开关半导体器件的封装和对应可使用的驱动可能不同。
32.尤其是，随着科技的快速发展，基于第三代半导体技术的功率器件正逐步推向市场，如碳化硅开关半导体器件（sic）和氮化镓开关半导体器件（gan）。基于第三代半导体技术的功率器件由于其较宽的禁带宽度，更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率的电子器件，而在互联网通信、5g通信和新能源等新兴领域有着很大应用潜力。
33.由于基于第三代半导体技术的功率器件为新型开关半导体器件，且其未来需求量大，因此物料交期会较长。并且其同样存在与基于第一代半导体技术的功率器件和基于第二代半导体技术的功率器件的问题，也即开关半导体器件的厂商繁多，不同厂商的开关半导体器件的封装和对应可使用的驱动又可能不同，甚至同一厂商也存在开关半导体器件的封装和对应可使用的驱动可能不同。
34.为降低研发设计人员的设计难度、缩短开关电源变换器中关键器件的物料交期。本技术一实施例，在于提供一种开关电源变换器的形成方法，请参阅图1所示的本技术第一实施例的开关电源变换器的形成方法流程图。本技术第一实施例的开关电源变换器的形成方法包括：s1：形成开关半导体器件库；s2：形成适用于驱动开关半导体器件的驱动器件库，其中所述开关半导体器件为
所述开关半导体器件库中的开关半导体器件；s3：在开关半导体器件库选取开关半导体器件，在驱动器件库中选取适用于驱动选择的开关半导体器件的驱动器件，将选取的开关半导体器件和选取的驱动器件形成多个开关-驱动子板，其中每一开关-驱动子板上集成至少一开关半导体器件、以及适用于驱动所述至少一开关半导体器件的至少一驱动器件；s4：将多个开关-驱动子板分别与主板连接形成开关电源变换器，测试每一开关电源变换器的性能，将所有满足性能要求的开关电源变换器上的开关-驱动子板形成开关-驱动板替代料库；s5：选取开关-驱动板替代料库中的一开关-驱动子板与主板连接形成开关电源变换器。
35.其中，步骤s1中的开关半导体器件库中的开关半导体器件均满足开关电源变换器的性能要求。
36.通过将满足开关电源变换器性能的开关半导体器与适用于驱动该些开关半导体器件的驱动器件集成在一个开关-驱动子板上，而形成多个开关-驱动子板，则可将多个开关-驱动子板作为开关电源变换器的替代料，开关-驱动子板与主板连接即可形成开关电源变换器。
37.如此，满足开关电源变换器性能的开关半导体器件均可使用，使得开关半导体器件不再受厂商、封装和驱动的限定。同时适用于驱动该些开关半导体器件的驱动器件均可使用，使得驱动器件也不再受厂商和封装限定。因此可大大降低研发设计人员的设计难度，缩短设计周期。
38.并且相对于将开关半导体器件和驱动器件单颗器件作为替代料、只能替换相同封装器件的现有方案，本技术提供的方案，大大扩展了开关半导体器件和驱动器件的可使用范围，以利于研发设计人员选择最合适的开关半导体器件和驱动器件，以利于提高开关电源变换器的性能。
39.请参阅图2所示的采用本技术第一实施例提供的开关电源变换器的形成方法形成的开关电源变换器结构示意图。如图2所示，开关电源变换器包括主板100和开关-驱动子板200，开关-驱动子板200通过引脚210插接在主板100上，以与主板100上的电子器件电连接，共同完成功率变换的功能。具体的，主板100通常包括用于储能和滤波的电感、电容（图中未示出）等。
40.具体的，对于步骤s1：形成开关半导体器件库。开关半导体器件库中包括封装不同，适用于驱动该些开关半导体器件的驱动器件相同或不同的开关半导体器件。开关半导体器件库中还包括封装相同，适用于驱动该些开关半导体器件的驱动器件相同或不同的开关半导体器件。
41.具体的，对于步骤s1中的开关半导体器件库，其中的开关半导体器件可为同一家厂商的开关半导体器件，也可为不同家厂商的开关半导体器件。
42.也即只要满足开关电源变换器性能的开关半导体器件均可使用，无需拘泥于封装相同、驱动相同的开关半导体器件。这大大扩展了开关半导体器件的选择空间，为降低开关电源变换器成本、提高开关电源变换器的性能、降低研发设计人员的设计难度和缩短设计周期奠定基础。
43.具体的，对于步骤s2：形成适用于驱动开关半导体器件的驱动器件库，其中所述开关半导体器件为所述开关半导体器件库中的开关半导体器件。驱动器件库中包括封装相同，适用于驱动的开关半导体器件相同或不同的驱动器件。驱动器件库中还包括封装不同，适用于驱动的开关半导体器件相同或不同的驱动器件。这里的开关半导体器件不同可为开关半导体器件的厂商不同，或封装不同等。
44.具体的，对于步骤s2中的驱动器件库，其中的驱动器件可为同一家厂商的驱动器件，也可为不同家厂商的驱动器件。
45.也即只要适用于驱动开关半导体器件库中开关半导体器件的驱动器件均可使用，无需拘泥于封装相同、适用于驱动的开关半导体器件性能相同。这大大扩展了驱动器件的选择空间，为降低开关电源变换器成本、提高开关电源变换器的性能、降低研发设计人员的设计难度和缩短设计周期奠定基础。
46.在一实施例中，开关半导体器件为贴片式开关半导体器件。同时，驱动器件也为贴片式驱动器件。
47.具体的，在一实施例中，步骤s3中的多个开关-驱动子板上集成的开关半导体器件的封装不同，但驱动器件相同。更具体的，该些开关半导体器件可为同一家厂商的开关半导体器件，也可为不同家厂商的开关半导体器件。
48.具体的，在一实施例中，步骤s3中的多个开关-驱动子板上集成的开关半导体器件的封装相同，但驱动器件不同。更具体的，该些开关半导体器件可为同一家厂商的开关半导体器件。
49.具体的，在一实施例中，步骤s3中的多个开关-驱动子板上集成的开关半导体器件的封装不同，驱动器件也不同。更具体的，该些开关半导体器件可为不同家厂商的开关半导体器件。
50.也即开关半导体器件和驱动器件的选择均不再受是否为同一厂商和封装的限定，只要其满足开关电源变换器性能的开关半导体器件均可使用，只要能驱动该些开关半导体器件的驱动器件均可使用。且开关半导体器件与驱动器件可任意搭配使用，只要驱动器件能驱动对应开关-驱动子板上的开关半导体器件。这大大增加了开关电源变换器设计的灵活性。
51.将开关半导体器件和驱动器件集成在一个开关-驱动子板上，将开关-驱动子板形成开关电源变换器的一颗替代料，使得替代料由多颗变为一颗，这也节省了操作时间，降低人力成本。
52.请再参阅图2，开关-驱动子板200作为开关电源变换器的替代料库中的其中一颗，其插接在主板100上，以与主板100上的电子器件电连接，共同完成功率变换的功能。开关-驱动子板200可为采用上述任一方式形成的开关-驱动子板200。如其上的开关半导体器件可为同一厂商，也可为不同厂商；开关半导体器件可为相同封装，也可为不同封装。同样的，驱动器件可为同一厂商，也可为不同厂商；驱动器件可为相同封装，也可为不同封装。这大大扩展了开关半导体器件及驱动器件的选择空间，为保证关键器件的物料交期提供保障。将一个子板作为替代料，也节省了操作时间，降低人力成本。
53.上述的贴片式开关半导体器件可为第三代开关半导体器件，如碳化硅开关半导体器件（sic）和氮化镓开关半导体器件（gan）。
54.在一实施例中，开关-驱动子板上除包括开关半导体器件和驱动器件外，还可以包括其它电子器件（图中未示出）。电子器件可为有源器件或无源器件，如磁芯元件、辅组电源等。
55.本技术一实施例，还在于提供另一种开关电源变换器的形成方法，请参阅图3所示的本技术第二实施例的开关电源变换器的形成方法流程图。本技术第二实施例的开关电源变换器的形成方法包括：s1：形成器件库，所述器件库为用于形成开关电源变换器的一器件的器件库，所述器件库中的器件的功能相同；s2：形成多个子板，选择所述器件库中的至少一器件，将所述至少一器件固定在一电路板上以形成多个子板；s3：将多个子板分别与主板连接形成开关电源变换器，测试每一开关电源变换器的性能，将所有满足性能要求的开关电源变换器上的子板形成子板替代料库；s4：选取子板替代料库中的一子板与主板连接形成开关电源变换器。
56.步骤s1中的器件的功能相同指器件的电气功能相同。对于开关半导体器件，其电气功能为接收一驱动器件输出的开关控制信号，而在导通与关断间切换。如若器件库为开关半导体器件库，则该器件库中的开关半导体器件均需满足能够接收一驱动器件输出的开关控制信号，而在导通与关断间切换，也即其功能相同。
57.对于驱动器件，其电气功能为用于输出驱动开关半导体器件导通或关断的开关控制信号。如若器件库为驱动器件库，则该器件库中的驱动器件均需满足能够输出驱动开关半导体器件导通或关断的开关控制信号，也即其功能相同。
58.对于插件式开关半导体器件，其封装通常是标准的，目前市面上主要是247和220封装。因此在设计开关电源变换器时，插件式开关半导体器件的选料受封装或厂商的影响较小，主要考虑是否满足开关电源变换器的性能需求。
59.此时主要考虑的是驱动的插件式开关半导体器件的驱动器件，贴片式的驱动器会因厂商不同、封装不同等导致选料受限。在一实施例中，步骤s3中的主板上包括插件式开关半导体器件，其中开关半导体器件满足开关电源变换器性能；步骤s1中的器件库为适用于驱动所述插件式开关半导体器件的驱动器件库；s2：形成多个子板，选择所述器件库中的至少一器件，将所述至少一器件固定在一电路板上以形成多个子板，为：在所述驱动器件库中选取至少一个驱动器件以形成多个驱动子板。也即本技术一实施例中，通过将适用于驱动插件式开关半导体器件的驱动器件形成驱动器件库，在驱动器件库中选取驱动器件形成多个驱动子板，使得适用于驱动插件式开关半导体器件的驱动器件均可使用，使得驱动器件也不再受厂商和封装限定。因此可大大降低研发设计人员的设计难度，缩短设计周期。
60.并且相对于将驱动器件单颗器件作为替代料、只能替换相同封装器件的现有方案，本技术提供的方案，大大扩展了驱动器件的可使用范围，以利于研发设计人员选择最合适的驱动器件，以利于提高开关电源变换器的性能。
61.请参阅图4所示的采用本技术提供的开关电源变换器的形成方法形成的开关电源变换器结构示意图。如图4所示，开关电源变换器包括主板100和驱动子板300，驱动子板300通过引脚310插接在主板100上，以与主板100上的电子器件电连接，共同完成功率变换的功能。具体的，主板100通常包括插件式开关半导体器件400，用于储能和滤波的电感、电容（图
中未示出）等。其中驱动子板300用于驱动插件式开关半导体器件400。
62.具体的，对于步骤s1：形成适用于驱动插件式开关半导体器件的驱动器件库，驱动器件库中包括封装不同的驱动器件。驱动器件库中还包括封装相同的驱动器件。
63.具体的，对于步骤s1中的驱动器件库，其中的驱动器件可为同一家厂商的驱动器件，也可为不同家厂商的驱动器件。
64.也即只要适用于驱动主板上的插件式开关半导体器件的驱动器件均可使用，无需拘泥于封装相同、厂商相同。这大大扩展了驱动器件的选择空间，为降低开关电源变换器成本、提高开关电源变换器的性能、降低研发设计人员的设计难度和缩短设计周期奠定基础。
65.也即驱动器件的选择均不再受是否为同一厂商和封装的限定，只要其满足驱动主板上的插件式开关半导体器件均可使用。且驱动器件库中的驱动器件均可任意搭配使用，只要驱动器件能驱动主板上的插件式开关半导体器件。这大大增加了开关电源变换器设计的灵活性。
66.将驱动器件集成在一个驱动子板上，将驱动子板形成开关电源变换器的一颗替代料，使得替代料由多颗变为一颗，这也节省了操作时间，降低人力成本。
67.请再参阅图4，驱动子板300为开关电源变换器的替代料库中的其中一颗，其插接在主板100上，以与主板100上的电子器件电连接，共同完成功率变换的功能。驱动子板300可为采用上述任一方式形成的驱动子板300。如其上的驱动器件可为同一厂商，也可为不同厂商；驱动器件可为相同封装，也可为不同封装。
68.在一些情况下，同一种驱动器件可以驱动不同厂商、不同封装的开关半导体器件，而贴片式开关半导体器件的选料受封装或厂商的影响较大。在一实施例中，步骤s1中的器件库为满足开关电源变换器性能的开关半导体器件库；步骤s3中的主板上包括用于驱动所述开关半导体器件库中的开关半导体器件的驱动器件；s2：形成多个子板，选择所述器件库中的至少一器件，将所述至少一器件固定在一电路板上以形成多个子板，为：在所述开关半导体器件库中选取至少一个开关半导体器件以形成多个开关子板。也即本技术一实施例中，通过将主板上的驱动器件可驱动的开关半导体器件形成开关半导体器件库，在开关半导体器件库中选取开关半导体器件形成多个开关器件子板，使得主板上的驱动器件可驱动的开关半导体器件均可使用，使得开关半导体器件的选料不再受厂商和封装限定。因此可大大降低研发设计人员的设计难度，缩短设计周期。
69.并且相对于将开关半导体器件单颗器件作为替代料、只能替换相同封装器件的现有方案，本技术提供的方案，大大扩展了开关半导体器件的可使用范围，以利于研发设计人员选择最合适的开关半导体器件，以利于提高开关电源变换器的性能。
70.请参阅图5所示的采用本技术提供的开关电源变换器的形成方法形成的开关电源变换器结构示意图。如图5所示，开关电源变换器包括主板100和开关器件子板500，开关器件子板500通过引脚510插接在主板100上，以与主板100上的电子器件电连接，共同完成功率变换的功能。具体的，主板100通常包括驱动器件600，用于储能和滤波的电感、电容（图中未示出）等。其中驱动器件600用于驱动开关器件子板500上的开关半导体器件。
71.具体的，步骤s1中的开关半导体器件库中包括封装不同或相同的开关半导体器件。
72.具体的，步骤s1中的开关半导体器件库中的开关半导体器件可为同一家厂商的，
也可为不同家厂商的。
73.也即只要主板上的驱动器件可驱动的开关半导体器件均可使用，无需拘泥于封装相同、厂商相同。这大大扩展了开关半导体器件的选择空间，为降低开关电源变换器成本、提高开关电源变换器的性能、降低研发设计人员的设计难度和缩短设计周期奠定基础。
74.也即开关半导体器件的选择均不再受是否为同一厂商和封装的限定，只要主板上的驱动器件可驱动均可使用。且开关半导体器件库中的开关半导体器件均可任意搭配使用，只要主板上的驱动器件能驱动。这大大增加了开关电源变换器设计的灵活性。
75.将开关半导体器件集成在一个开关器件子板上，将开关器件子板形成开关电源变换器的一颗替代料，使得替代料由多颗变为一颗，这也节省了操作时间，降低人力成本。
76.请再参阅图5，开关器件子板500为开关电源变换器的替代料库中的其中一颗，其插接在主板100上，以与主板100上的电子器件电连接，共同完成功率变换的功能。开关器件子板500可为采用上述任一方式形成的开关器件子板500。如其上的开关半导体器件可为同一厂商，也可为不同厂商；开关半导体器件可为相同封装，也可为不同封装。
77.本技术一实施例中，还提供一种开关电源变换器，该开关电源变换器至少包括采用第一实施例提供的开关电源变换器的形成方法形成的开关电源变换器和采用第二实施例提供的开关电源变换器的形成方法的开关电源变换器中的一者请参阅图6所示的本技术一实施例提供的开关电源变换器结构示意图，其包括采用本技术第一实施例提供的开关电源变换器的形成方法和第二实施例提供的开关电源变换器的形成方法形成的开关电源变换器。
78.具体的，如图6所示，开关电源变换器包括主板100、采用本技术第一实施例提供的开关电源变换器的形成方法形成的开关-驱动板替代料库中的一开关-驱动子板200，以及采用本技术第二实施例提供的开关电源变换器的形成方法形成的驱动器件库中的一驱动子板300。
79.其中，主板100上包括插件式开关半导体器件400，驱动子板300用于驱动插件式开关半导体器件400。
80.其中，开关-驱动子板200上集成满足开关电源变换器性能的开关半导体器以及适用于驱动该些开关半导体器件的驱动器件。
81.其中，开关-驱动子板200通过引脚210插接在主板100上，以与主板100上的电子器件电连接，驱动子板300通过引脚310插接在主板100上，以与主板100上的电子器件电连接，以共同完成功率变换的功能。具体的，主板100通常还包括用于储能和滤波的电感、电容（图中未示出）等。
82.上述用于形成子板的电路板，也即集成开关半导体器件和/或驱动器件的电路板，可为pcb板、陶瓷板、柔性电路板等中的任一，只要能集成开关半导体器件和/或驱动器件，使其完成预期功能的即可，本技术对其不做具体限定。
83.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。