DC-DC移动电源的封装结构及电源电路系统技术方案

本申请公开了DC‑DC移动电源的封装结构及电源电路系统。所述封装结构，包括封装框架，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，以此来兼容不同的拓扑结构，同时减少了在封装结构内部集成的不同拓扑结构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，封装结构内部集成的多个负载开关管共用同一个基岛，减少封装结构的外部器件，有利于整体PCB设计布局。同时大大降低了封装成本，该封装结构采用标准的封装结构即可实现，其封装结构简单、散热好、面积小。

【技术实现步骤摘要】
DC-DC移动电源的封装结构及电源电路系统
本技术涉及电源技术，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
有鉴于此，本技术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。根据本技术的一方面，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。根据本技术的另一方面，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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种DC-DC移动电源的封装结构，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。/n

【技术特征摘要】
1.一种DC-DC移动电源的封装结构，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。


2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，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。


3.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，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。


4.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，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。


5.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，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。


6.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，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。


7.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，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。


8.根据权利要求1-7中任一项所述的封装结构，其特征在于，所述封装结构为QFN封装。


9.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，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。


10.根据权利要求3-6中任一项所述的封装结构，其特征在于，每个所述基岛至少连接2个具有支撑作用的引脚。


11.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，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。


12.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，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。


13.根据权利要求4、6、7中任一项所述的封装结构，其特征在于，所述PWM控制器与其对应的基岛绝缘隔离。


14.根据权利要求3、4、6中任一项所述的封装结构，其特征在于，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。


15.根据权利要求1-7中任一项所述的封装结构，其特征在于，所述至少一个负载开关管的数量为1-5个。


16.根据权利要求8所述的封装结构，其特征在于，所述QFN封装的封装类型包括QFN48、QFN40、QFN32、QFN52。


17.根据权利要求1-7中任一项所述的封装结构，其特征在于，所述至少一个负载开关管的漏极与其对应的基岛电连接。


18.根据权利要求1-7中任一项所述的封装结构，其特征在于，所述第一高侧开关管的漏极与其对应的基岛电连接。


19.一种电源电路系统，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；
如权利要求1-18中任一项所述封装结构；
其中，所述封装结构与所述电源电路相连。


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【专利技术属性】
技术研发人员：宁志华，李伟，
申请(专利权)人：杭州士兰微电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33