[发明专利]具有相对较佳效益的分离式转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种分离式转换器(separate type converter)，尤其涉及一种具有电源控制模块(power control module)以及功率级模块(power stagemodule)的分离式转换器。

背景技术

现在各种类型的电源都面临着提高功率密度、提高效率、提高可靠性和降低成本的要求。提高功率密度就意味着减小电源的体积，而减小体积通常会采用的做法就是提高电源变换器的工作频率。体积的减小使得电源变换器内部的散热条件变得恶劣；工作频率的提高则加重了电源变换器之间的噪声干扰。

此外，与成本有关的要求不仅涉及生产制造成本也涉及设计开发成本。因此，成本的降低也在一定程度上意味着设计开发电源产品必须更具灵活性和弹性。为同时满足以上要求就必须对电源变换器内部的排布结构做仔细的考虑。下面仅以负载点转换器(point of load converter：POL，通常为直流/直流降压式转换器)为例说明对电源变换器内部的排布结构考虑的方向。

如图1(a)所示的负载点转换器，其包含：电源管理总线元件(PMBuselement)11、脉宽调制器(pulse-width modulator：PWM)12、驱动器(driver)13、第一开关14、第二开关15、电感(choke)L与输出电容(output capacitor)C。本领域一般技术人员均知：其中电源管理总线元件11与脉宽调制器12均为对其周围的热量及噪声敏感的元件；而驱动器13、第一开关14、第二开关15、电感L则会产生许多热量及噪声；故如要改善其性能、效益与可靠度并降低其制造成本，则应将前两个对热量及噪声敏感的元件与后四个产生热量及噪声的元件间隔开来。而在现有技术中，通常是将所有的元件排布在一起，并不做特别的间隔。现进一步就此说明如下。

在与本发明相关的现有技术中，具有从式单列直插封装(“slave”typesingle in-line package(SIP))的现有技术负载点转换器1的电路示意图如图1(a)所示。如前所述在图1(a)中，负载点转换器1包含：电源管理总线元件11、脉宽调制器12、驱动器13、第一开关14、第二开关15、电感L、输出电容C以及从式单列直插封装16。其中电源管理总线元件11用以接收外置的电源管理总线的输入信号与产生第一控制信号。脉宽调制器12耦合于电源管理总线元件11，用于接收该第一控制信号与产生脉冲宽度调制信号。驱动器13耦合于脉宽调制器12，用于接收电源电压Vcc与该脉冲宽度调制信号及产生第一驱动信号Vg1和第二驱动信号Vg2。第一开关14具有第一端、第二端与控制端，其中该第一端用于接收输入电压Vin，该控制端耦合于驱动器13，用于接收第一驱动信号Vg1。第二开关15具有第一端、第二端与控制端，其中该第一端耦合于第一开关14的第二端，第二开关15的第二端、驱动器13与脉宽调制器12均共同耦合于共同接地端GND，第二开关15的控制端耦合于驱动器13，用于接收第二驱动信号Vg2。电感L具有第一端与第二端，其中该第一端耦合于第二开关15的第一端。而输出电容C具有第一端与第二端，用于输出输出电压Vout，其中该第一端耦合于电感L的第二端，且该第二端耦合于共同接地端GND。其中从式单列直插封装16将现有技术负载点转换器1中，除电源管理总线元件11以外的其余元件均包含于内，此现有技术的负载点转换器1的拓朴分割(POL topologypartition)方式，依据第一现有技术的方法，其从式单列直插封装16的结构示意图如图1(b)所示，即负载点转换器1中的所有元件都共同安装于一共有的电路板上，并通过表面安装元件(surface mounted device：SMD)接脚(pins)与穿孔(through hole)接脚与另一电路板例如主机板相连接。上述按照第一现有技术的方法的拓朴分割方式所形成的该具有从式单列直插封装的现有技术负载点转换器1，其限制为：对热和噪声敏感的芯片接近于产生热和噪声的金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)开关，同时这些开关所产生热量也限制了元件间的距离，因此其效益性并未达最优化并且单位面积的电流密度低。此外，当从式单列直插封装的现有技术负载点转换器1与主机板相连接时，过多穿孔接脚将阻碍对从式单列直插封装16下方对应的印刷电路板区域的运用。