(57)【要約】【課題】  小型化が可能な電源装置を提供する。【解決手段】  電源装置は、入力端子側に一端が接続されるインダクタ(Ｌ１)と、前記インダクタの他端と基準電位間に接続されたスイッチング素子（Ｑ１）と、前記インダクタの他端に接続されたスイッチング素子（Ｑ２）と、出力端子側となるスイッチング素子Ｑ２と基準電位の間に接続されるコンデンサ（Ｃ１）とを有し、前記スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２がＧａＮ系トランジスタから構成される。【選択図】  図２
2010207068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子側に一端が接続されるインダクタと、
前記インダクタの他端と基準電位間に接続される第１のスイッチング素子と、
前記インダクタの他端に接続される第２のスイッチング素子と、
第１および第２のスイッチング素子の駆動を制御する制御回路と、
出力端子側となる第２のスイッチング素子と基準電位の間に接続されるコンデンサとを有し、
第１および第２のスイッチング素子がＧａＮ系化合物で形成されたＦＥＴトランジスタであることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
第１のスイッチング素子のゲートには、１ＭＨｚ以上の周波数で駆動する制御信号が入力される、請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記インダクタ、第１および第２のスイッチング素子、前記制御回路およびコンデンサがモジュール化されて１つのパッケージ内に収容される、請求項１または２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記パッケージは、表面実装用のパッケージである、請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
入力端子側に一端が接続される第１のスイッチング素子と、
第１のスイッチング素子の他端と基準電位間に接続され第１のスイッチング素子がオフのときオンする第２のスイッチング素子と、
第１のスイッチング素子の他端に一端が接続されるインダクタと、
第１および第２のスイッチング素子の駆動を制御する制御回路と、
出力端子側となるインダクタの他端と基準電位間に接続されるコンデンサとを有し、
第１および第２のスイッチング素子がＧａＮ系化合物で形成されたＦＥＴトランジスタであることを特徴とする電源装置。
【請求項６】
第１のスイッチング素子のゲートには、１ＭＨｚ以上の周波数で駆動する制御信号が入力される、請求項５記載の電源装置。
【請求項７】
前記インダクタ、第１および第２のスイッチング素子、前記制御回路およびコンデンサがモジュール化されて１つのパッケージ内に収容される、請求項５または６に記載の電源装置。
【請求項８】
前記パッケージは、表面実装用のパッケージである、請求項７に記載の電源装置。
【請求項９】
入力端子側に一端が接続される第１のインダクタと、
前記第１のインダクタの他端と基準電位間に接続される第１のスイッチング素子と、
前記第１のインダクタの他端にアノードが接続される第１のダイオードと、
前記第１のダイオードのカソードと基準電位の間に接続される第１のコンデンサと、
前記第１のダイオードのカソード側に一端が接続される第２のスイッチング素子と、
前記第２のスイッチング素子の他端と基準電位間に接続され前記第２のスイッチング素子がオフのときオンする第２のダイオードと、
前記スイッチング素子の他端に一端が接続される第２のインダクタと、
出力端子側となる第２のインダクタの他端と基準電位間に接続される第２のコンデンサとを有し、
前記第１及び第２のスイッチング素子がＧａＮ系化合物で形成されたＦＥＴトランジスタであることを特徴とする電源装置。
【請求項１０】
前記第１および第２のスイッチング素子のゲート子には、１ＭＨｚ以上の周波数で駆動する制御信号が入力される、請求項９記載の電源装置。
【請求項１１】
前記第１および第２のインダクタ、第１および第２のスイッチング素子、第１および第２のダイオードおよび第１および第２のコンデンサがモジュール化されて１つのパッケージ内に収容され、該パッケージの第１面および第２面のうち少なくとも一方に放熱面が形成され、前記入力端子、出力端子及び基準電位が外部端子として設けられる、請求項９記載の電源装置。
【請求項１２】
入力端子側に一端が接続されるインダクタと、
前記インダクタの他端と基準電位間に接続される第１のスイッチング素子と、
前記インダクタの他端に接続される第２のスイッチング素子と、
第１および第２のスイッチング素子の駆動を制御する制御回路と、
出力端子側となる第２のスイッチング素子と基準電位の間に接続されるコンデンサとを有し、
第１および第２のスイッチング素子がＳｉＣ製ＭＯＳＦＥＴトランジスタであることを特徴とする電源装置。
【請求項１３】
入力端子側に一端が接続される第１のスイッチング素子と、
第１のスイッチング素子の他端と基準電位間に接続され第１のスイッチング素子がオフのときオンする第２のスイッチング素子と、
第１のスイッチング素子の他端に一端が接続されるインダクタと、
第１および第２のスイッチング素子の駆動を制御する制御回路と、
出力端子側となるインダクタの他端と基準電位間に接続されるコンデンサとを有し、
第１および第２のスイッチング素子がＳｉＣ製ＭＯＳＦＥＴトランジスタであることを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＣ−ＤＣコンバータ（直流電圧変換器）などの電源装置および電源装置を搭載した電子機器に関し、特に、小型化可能な電源装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、ディジタルカメラ、ゲーム機器その他の携帯用電子機器の電源にバッテリーが用いられる。例えば、リチウムイオン、リチウムポリマー等のバッテリーは、コンパクト、長寿命であるため広く利用されている。また、電子機器内の各部を動作させる駆動電圧は多様化しており、このため、バッテリーなどから供給される電圧を昇圧または降圧し、要求される駆動電圧を生成する必要がある。
【０００３】
図１（ａ）は、一般的な昇圧チョッパ型回路である。バッテリーＢに直列にコイル（インダクタ）Ｌ、ダイオードＤが接続され、トランジスタＱ、コンデンサＣがそれぞれバッテリーＢに並列に接続されている。トランジスタＱは、図示しないＰＷＭ回路からのＰＷＭ信号に応答してオン、オフをし、トランジスタＱがオンするときコイルＬにエネルギーが蓄積され、トランジスタＱをオフするときコイルＬからエネルギーが放出され、バッテリーＢの電圧Ｖｂに重畳された昇圧電圧Ｖｏｕｔが出力される。
【０００４】
図１（ｂ）は、一般的な降圧チョッパ型回路である。バッテリーＢに直列にトランジスタＱとコイルＬが接続され、バッテリーＢと並列にダイオードＤとコンデンサＣが接続されている。トランジスタＱは、ＰＷＭ信号に応答してスイッチングし、トランジスタＱがオンするときコイルＬとにエネルギーが蓄積され、トランジスタＱがオフするときコイルＬからエネルギーが放出され、降圧された電圧Ｖｏｕｔが出力される。これらの技術は、例えば特許文献１に開示されている。
【０００５】
また特許文献２は、バッテリーの入力電圧よりも高い出力電圧が要求される場合には、入力電圧を昇圧し、その反対に入力電圧よりも低い電圧が要求される場合には、入力電圧を降圧する昇降圧型スイッチングレギュレータを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２５３６５３号
【特許文献２】特開２００５−１１７８２８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のチョッパ回路等で構成されるＤＣ−ＤＣコンバータでは、回路部品としてのインダクタやコンデンサのサイズが大きく、電源装置の小型化の障害になっていた。特に、スイッチングトランジスタは、シリコン基板を利用したＦＥＴから構成されるため、そのスイッチング周波数が制限されることも一因であった。そのため、そのような電源装置を搭載する必要のある携帯用電話機やその他の電子機器などの小型化、省スペース化を図ることが困難であった。
【０００８】
本発明は、小型化をすることが可能な電源装置およびそのような電源装置を搭載した電子機器を提供するとことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電源装置は、入力端子側に一端が接続されるインダクタと、前記インダクタの他端と基準電位間に接続される第１のスイッチング素子と、前記インダクタの他端に接続される第２のスイッチング素子と、第１および第２のスイッチング素子の駆動を制御する制御回路と、出力端子側となる第２のスイッチング素子と基準電位の間に接続されるコンデンサとを有し、第１および第２のスイッチング素子がＧａＮ系化合物で形成されたＦＥＴトランジスタである。
【００１０】
好ましくは第１のスイッチング素子のゲートには、１ＭＨｚ以上の周波数で駆動する制御信号が入力される。好ましくは前記インダクタ、第１および第２のスイッチング素子、前記制御回路およびコンデンサがモジュール化されて１つのパッケージ内に収容される。好ましくは前記パッケージは、表面実装用のパッケージである。
【００１１】
本発明に係る電源装置は、入力端子側に一端が接続される第１のスイッチング素子と、第１のスイッチング素子の他端と基準電位間に接続され第１のスイッチング素子がオフのときオンする第２のスイッチング素子と、第１のスイッチング素子の他端に一端が接続されるインダクタと、第１および第２のスイッチング素子の駆動を制御する制御回路と、出力端子側となるインダクタの他端と基準電位間に接続されるコンデンサとを有し、第１および第２のスイッチング素子がＧａＮ系化合物で形成されたＦＥＴトランジスタであることを特徴とする。
【００１２】
好ましくは第１のスイッチング素子のゲートには、１ＭＨｚ以上の周波数で駆動する制御信号が入力される。好ましくは前記インダクタ、第１および第２のスイッチング素子、前記制御回路およびコンデンサがモジュール化されて１つのパッケージ内に収容される。好ましくは前記パッケージは、表面実装用のパッケージである。
【００１３】
さらに本発明に係る電源装置は、入力端子側に一端が接続される第１のインダクタと、前記第１のインダクタの他端と基準電位間に接続される第１のスイッチング素子と、前記第１のインダクタの他端にアノードが接続される第１のダイオードと、前記第１のダイオードのカソードと基準電位の間に接続される第１のコンデンサと、前記第１のダイオードのカソード側に一端が接続される第２のスイッチング素子と、前記第２のスイッチング素子の他端と基準電位間に接続され前記第２のスイッチング素子がオフのときオンする第２のダイオードと、前記スイッチング素子の他端に一端が接続される第２のインダクタと、出力端子側となる第２のインダクタの他端と基準電位間に接続される第２のコンデンサとを有し、前記第１及び第２のスイッチング素子がＧａＮ系化合物で形成されたＦＥＴトランジスタであることを特徴とする。
【００１４】
好ましくは前記第１および第２のスイッチング素子のゲート子には、１ＭＨｚ以上の周波数で駆動する制御信号が入力される。好ましくは前記第１および第２のインダクタ、第１および第２のスイッチング素子、第１および第２のダイオードおよび第１および第２のコンデンサがモジュール化されて１つのパッケージ内に収容され、該パッケージの第１面および第２面のうち少なくとも一方に放熱面が形成され、前記入力端子、出力端子及び基準電位が外部端子として設けられる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、従来の電源装置よりスイッチング素子を制御信号の周波数を大きくすることができ、スイッチング素子を高速に駆動できるので、インダクタの巻線を減らしかつフェライトコアを小さくすることで、インダクタンス（インダクタンス＝ＡＬ値×巻線の２乗）を小さくすることができ、インダクタ自身の小型化を図ることができる。さらに、リップルも小さくなるので、コンデンサの容量を小さくすることができ、コンデンサのモジュール化も可能になる。従って、電源装置を従来の電源装置よりも小型化、軽量化することができ、それを搭載した電子機器も小型化することができる。
【００１６】
上記のようなインダクタおよびコンデンサのサイズの小型化により、これらを含む回路部品のモジュール化が容易になり、モジュール化されたパッケージを回路基板に容易に実装することができる。特に、表面実装用のパッケージにモジュール化することで、パッケージをマウンタによって自動的に回路基板へ実装することができる。また、電源装置のモジュール化により、少なくとも入力端子、出力端子および基準電位端子（グランド）を外部端子として形成すればよいので、パッケージの小型化も可能になる。さらに、放熱板を付加することで放熱を促進することができる。
【００１７】
放熱面に接触させる放熱部材として、基板に取り付けられた放熱部品、電子機器の筐体の凸部や一部、蓋の凸部などを利用することにより、特別な放熱部材が不要となり、電子機器のより一層の小型化も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１（ａ）は、一般的なチョッパ型昇圧回路の構成を示す図、図１（ｂ）は一般的なチョッパ型降圧回路の構成を示す図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例に係る電源装置の構成を示す回路図である。
【図３】本発明の実施例に電源装置の別の構成を示す回路図である。
【図４】図２、図３に示すスイッチング素子の駆動制御部の構成を示す回路図である。
【図５】ＧａＮ−ＦＥＴの構造例を示す断面図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）は、電子機器に搭載した電源装置のパッケージ構成の例を示す図である。
【図７】電源装置の他のパッケージ構成の例を示す図である。
【図８】電源装置の他のパッケージ構成の例を示す図である。
【図９】電源装置のモジュールの例を示す図である。
【図１０】スイッチング素子に用いられるＳｉＣＭＯＳＦＥＴの例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の最良の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。ここでは、バッテリーなどの入力電圧を昇圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路、昇降圧チョッパ回路を用いて出力電圧を変換することができるＤＣ−ＤＣコンバータとしての電源装置の例を説明する。
【実施例】
【００２０】
図２及び図３は、本発明の実施例に係るＤＣ−ＤＣコンバータとしての電源装置の構成を示す回路図である。図２（ａ）、(ｂ)、図３は、それぞれ、昇圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路、昇降圧チョッパ回路で、ＤＣ−ＤＣコンバータとしての電源装置を実現する場合の回路図である。
【００２１】
図２（ａ）に示すように、昇圧チョッパ回路による電源装置１０は、入力端子Ｖｉｎに一端が接続されるインダクタＬ１、このインダクタＬ１の他端と基準電位Ｇ間に接続されたスイッチング素子Ｑ１、インダクタＬ１の他端に直列に接続されたスイッチング素子Ｑ２、および出力端子Ｖoutと基準電位Ｇの間に接続されるコンデンサＣ１と、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチングを制御する制御回路４０を含んで構成される。
【００２２】
バッテリまたは前段の電源などの機器から供給される入力電圧Ｅｉｎが、主電流側の入力端子Ｖｉｎと基準電位端子Ｇ(ＧＮＤ)との間に供給され、主電流側の出力端子Ｖoutと基準電位端子Ｇ間には、負荷が接続される。なお、入力側にコンデンサを接続することも可能である。
【００２３】
スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、ＧａＮ系化合物で形成されたトランジスタであり、本実施例では、ｎ型の電界効果トランジスタ(ＦＥＴ)の例を示す。このスイッチング素子Ｑ１の一端としてのドレインは、インダクタＬ１に接続され、スイッチング素子Ｑ１の他端としてのソースは、基準電位Ｇに接続される。スイッチング素子Ｑ１の制御端子としてのトランジスタのゲートには、後述する制御回路４０からの制御信号としてのパルス幅変調信号(ＰＷＭ信号)が入力され、このＰＷＭ信号によりスイッチング素子Ｑ１としてのトランジスタがスイッチング、すなわちオンオフ制御される。同様に、スイッチング素子Ｑ２のドレインは、インダクタＬ１に接続され、ソースは出力端子Ｖoutに接続され、ゲートは、制御回路４０からの制御信号としてのパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）が入力される。なお、スイッチング素子Ｑ２は、図１に示したダイオードと同様の働きを行うが、ＦＥＴを用いているためダイオードのときよりも電流損失を小さくすることができる。
【００２４】
図４は、制御回路４０の内部構成例を示すブロック図である。制御回路４０は、フィードバック制御のために出力電圧などのモニタ電圧を検出するモニタ電圧検出部４１、および、モニタ電圧によりスイッチング素子Ｑ１をオンオフ制御するためのＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ信号発生部４２を含んで構成される。モニタ電圧検出部４１は、出力電圧を分圧する抵抗を含み、分圧結果に対応した電圧をモニタ電圧として出力する。
【００２５】
ＰＷＭ信号発生部４２は、モニタ電圧と基準電圧との誤差を増幅した誤差電圧を出力する誤差増幅器４２１、設定された周波数の三角波を発生する発信回路４２２、及び、時間軸の変化に対して傾斜する三角波の傾斜レベルと誤差電圧を比較して誤差に応じたデューティを持つＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ信号発生回路４２３を含む。
【００２６】
図５には、ＧａＮ系化合物で形成されたトランジスタとしてのＧａＮ−ＦＥＴ５０の構造例を断面で示す。同図に示すように、ＧａＮ−ＦＥＴ５０は、例えば、ＳｉＣあるいはサファイアの基板５１と、その上にエピタキシャル成長されたＧａＮ層またはＡｌＧａＮとＧａＮのヘテロ構造であるＧａＮ系半導体層５２と、ＧａＮ系半導体層５２上に形成されるソース電極５３およびドレイン電極５４と、ＧａＮ系半導体層５２を熱酸化して形成された熱酸化膜５６と、その上に形成された絶縁膜５７と、絶縁膜５７上に形成されたゲート電極５５と、素子分離領域５８とを含んで構成される。なお、図５は、典型的なＧａＮ−ＦＥＴの一例である。
【００２７】
本実施例では、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２として、ＧａＮ系化合物で形成されたトランジスタを採用することで、前記三角波の周波数、すなわちＰＷＭ信号の周波数を高くすることができる。例えば、シリコン基板を利用したトランジスタのスイッチング周波数が数十ＫＨｚ乃至百ＫＨｚ程度であるのに対し、ＧａＮ系トランジスタのスイッチング周波数は、１ＭＨｚ以上が可能であり、例えば、数十ＭＨｚ程度まで高くすることができる。
【００２８】
このように構成された昇圧チョッパ回路による電源装置１０では、出力端子Ｖｏｕｔ−Ｇ間に出力される出力電圧Ｅｏｕｔは、入力端子Ｖｉｎ−Ｇ間の入力電圧Ｅｉｎ、ＰＷＭ信号のデューティＤとすると、Ｅｏｕｔ＝Ｅｉｎ／(１−Ｄ)である。
【００２９】
次に、図２(ｂ)に示す降圧チョッパ回路による電源装置２０について説明する。電源装置２０は、入力端子Ｖｉｎ側に一端が接続されるスイッチング素子Ｑ１、スイッチング素子Ｑ１と基準電位Ｇ(ＧＮＤ)間に接続されスイッチング素子Ｑ１がオフのときオンするスイッチング素子Ｑ２、スイッチング素子Ｑ１の他端に一端が接続されるインダクタＬ２、および、出力端子Ｖｏｕｔ側となるインダクタＬ２の他端と基準電位Ｇ間に接続されるコンデンサＣ２とを含んで構成される。
【００３０】
電源装置２０も電源装置１０と同様に、バッテリー又は前段の電源など機器から供給される入力電圧Ｅｉｎが、主電流側の入力端子Ｖｉｎと基準電位端子Ｇ(ＧＮＤ)との間に供給され、主電流側の出力端子Ｖoutと基準電位端子Ｇ間には、負荷が接続される。
【００３１】
電源装置２０のスイッチング素子Ｑ１も電源装置１０の場合と同様に、ＧａＮ系化合物で形成されたトランジスタであり、その例として電界効果トランジスタ(ＦＥＴ)である。このため、スイッチング素子Ｑ１の一端は、トランジスタのドレインであり、スイッチング素子Ｑ１の他端はトランジスタのソースである。また、スイッチング素子Ｑ１の制御端子は、トランジスタのゲートであり、このゲートには、制御回路４０からの制御信号としてのパルス幅変調信号(ＰＷＭ信号)が入力され、このＰＷＭ信号によりスイッチング素子Ｑ１としてのトランジスタがオンオフ制御される。スイッチング素子Ｑ１としてのトランジスタの周波数も、電源装置１０の場合と同様に、１ＭＨｚ以上で、例えば数十ＭＨｚ程度まで高く設定することができる。スイッチング素子Ｑ２は、図１に示すダイオードを置換したものであり、スイッチング素子Ｑ２もまたＧａＮＦＥＴから構成することができる。
【００３２】
このように構成された降圧チョッパ回路による電源装置２０では、出力端子Ｖｏｕｔ−Ｇ間に出力される出力電圧Ｅｏｕｔは、入力端子Ｖｉｎ−Ｇ間の入力電圧Ｅｉｎ、ＰＷＭ信号のデューティＤとすると、Ｅｏｕｔ＝Ｅｉｎ×Ｄである。
【００３３】
図３に示すように、昇降圧チョッパ回路による電源装置３０は、図２(ａ)で述べた昇圧チョッパ回路による電源装置１０と、図２(ａ)で述べた降圧チョッパ回路による電源装置２０とが、それぞれ、第１段(入力側)、第２段(出力側)として、組み合わされたものである。
【００３４】
電源装置３０も、電源装置１０および電源装置２０と同様に、入力端子Ｖｉｎ−Ｇ間に入力電圧が供給され、出力端子Ｖｏｕｔ−Ｇ間に負荷が接続される。また、ＧａＮ系化合物で形成されたトランジスタであり、その例として電界効果トランジスタ(ＦＥＴ)である。この結果、１ＭＨｚ以上で、例えば数十ＭＨｚ程度までの周波数のＰＷＭ信号で駆動される。
【００３５】
図２および図３に示すスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、制御回路４０によって駆動されるが、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のタイミングを調整して駆動制御する必要がある(図示せず)。駆動制御例として、昇降圧チョッパ回路は、検出された出力電圧により、入力電圧との関係で、昇圧モード、降圧モード、および昇降圧モードが決定され、決定された動作モードで駆動制御される。例えば、昇圧モードでは、スイッチング素子Ｑ１のうち、一方のスイッチング素子を常時オンとし、他方のスイッチング素子についてオンオフ制御を行う。降圧モードでは、一方のスイッチング素子を常時オフ状態とし、他方のスイッチング素子についてオンオフ制御を行う。昇降圧モードでは、２つのスイッチング素子を共にオンオフ制御を行う。まあ、スイッチング素子Ｑ２は、図１のダイオードと同様の働きをするようにスイッチング制御される。
【００３６】
このように本実施例における電源装置１０、２０、３０では、１ＭＨｚ以上の高い周波数のＰＷＭ信号で駆動しているので、インダクタの巻線を減らしかつそこに用いるフェライトコアのサイズを小さくすることができるので、インダクタ自体を小さくすることができる。さらに、リップルも小さくなるので、コンデンサも従来に比較してその容量を小さくできる。この結果、これまでの比較的大きな回路部品の小型化を図ることができる。これにより、インダクタ及びコンデンサも内蔵化した１つの半導体装置または１つの半導体モジュールを構成することができる。
【００３７】
図６(ａ)、(ｂ)に、本実施例の電源装置６０を電子機器７０へ適用した実装例を示す。携帯電話機またはその他の電子機器７０は、マイクロチップとして一体化された電源装置６０をボールグリッドアレイ(ＢＧＡ)などのパッケージを含んで構成され、パッケージの裏面に形成された複数のボールは、半田等を用いて基板６１上に実装される。電源装置６０の第１面(表面)および第２面(裏面)のうち、少なくとも一方側に、トランジスタなどのスイッチング素子などの発熱部品面が配置されている。同図(ａ)に示すように、電源装置６０の放熱面としての第２面(実装面)側に、基板６１上に設けられた放熱部材６２が接するように固定されている。放熱部材６２は、基板６１に取り付けられた放熱部品(例えば、ブラケットやプレート)に接することができる。また、同図(ｂ)に示すように、電源装置６０の放熱面としての第１面(表面)側に、電子機器７０の金属製の蓋６３の一部を放熱面６４として接触させるようにしてもよい。放熱部材は、例えば、熱伝伝導率の高いアルミニウムまたは銅などの金属から構成される。なお、電子機器７０の筐体の一部が平面的な場合には、電源装置６０を凸形状にして接触させ、熱伝導を良好にしてもよい。さらに図６(ａ)および(ｂ)に示す例は、放熱面がパッケージの片面に形成されているが、パッケージの両面に放熱面を形成してもよい。
【００３８】
このようにモジュール化された電源装置６０は、制御回路４０等を内蔵化しているので、その外部接続端子は、入力端子Ｖｉｎ、出力端子Ｖｏｕｔおよび基準電位端子Ｇ(ＧＮＤ)の３端子とすることができ、より小型化が可能となる。
【００３９】
図７は、他の電源装置６０の構成例を示している。電源装置６０Ａは、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、樹脂パッケージ本体７０と、本体７０の両側からガルウイング状に延在する外部リード７２を有する、表面実装用のパッケージにモジュール化される。パッケージは、ＴＳＯＰ、ＳＯＰ、ＱＦＰ等の種々の形態であってもよい。好ましくは、パッケージは、表面実装用のマウンタによって回路基板へ自動実装することができる程度の大きさである。また、外部リードの代わりに電極またはランドを有するパッケージであってもよい。図７（ｂ）に示すパッケージ７０は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、制御回路およびインダクタをモジュール化している。パッケージ７０の両側から３本の外部リード７２が延在している。その内の３本は、内部接続されていないリード（ＮＣ）である。
【００４０】
また、電源装置６０Ｂは、図７（ｃ）に示すように、パッケージ本体７４と、パッケージ本体７４の下部から突出する３本の外部リード７６と、ヒートシンク７８とを有するディスクリートタイプのパッケージから構成することも可能である。上記した外部リード７６は、パッケージ本体内でボンディングワイヤ等によってＤＣ−ＤＣコンバータに電気的に接続される。
【００４１】
図７に示す例は、３端子の外部リードの例を示したが、電源装置は、４端子または５端子の構成であってもよい。図８(ａ)に示すように、電源装置６０Ｃは、外部端子７６Ａを含む４端子で構成される。例えば、外部端子７６Ａは、制御回路４０のオン／オフを切替えるための外部制御信号を制御回路４０へ供給することができる。さらに電源装置６０Ｄは、図８(ｂ)に示すように、外部端子７６Ａ、７６Ｂを含む５端子から構成される。この場合、外部端子７６Ｂは、出力電圧Ｖｏｕｔの電圧調整用として用いることができ、出力電圧Ｖｏｕｔを制御回路４０へ供給するための外部端子として機能する。この電圧調整機能は、必ずしも５端子の電源装置において実行を要するものではなく、図８(ａ)に示すように、４端子の電源装置において実行されるようにしてもよい。また、図８（ａ）、（ｂ）に示す４端子または５端子の外部リードを有するパッケージは、図６または図７に示すような表面実装用のパッケージであってもよい。
【００４２】
図９は、電源装置の種々のモジュール例を示す図である。図９（ａ）に示す電源装置は、インダクタ、スイッチング素子ＦＥＴおよび制御回路をモジュール化し、図９（ｂ）に示す電源装置は、さらに出力コンデンサをモジュール化する例である。ＤＣ−ＤＣコンバータの入力段に入力コンデンサを含む構成の場合には、電源装置は、図９（ｃ）に示すように、入力コンデンサを含めてモジュール化することができる例を示している。モジュール化されるコンデンサは、容量およびサイズが小さなセラミックコンデンサを用いることができる。
【００４３】
従来の電源装置において、シリコン基板を用いたＦＥＴのスイッチング周波数を高くすることで小型化を図ることも可能であるが、周波数が高くなると、スイッチングによる電力損失が大きく、実用的ではなかった。これに対して、本実施例のようなＧａＮ系ＦＥＴでは、シリコンＦＥＴに比較して、オン抵抗が小さいばかりでなく、ゲートの入力容量（Ｃｉｓｓ）およびソースドレイン間の出力容量（Ｃｏｓｓ）が著しく小さくなるため、シリコンＦＥＴよりも電力損失が小さくなり、スイッチング周波数をＭＨｚまで高くすることが可能となる。さらに、ＧａＮ系ＦＥＴのスイッチング周波数を１０ＭＨｚ程度にまで高くすることができれば、スイッチングによる電力損失は、ほぼ無視できる程度にまで小さくすることが可能となる。また、インダクタの巻線を減らしかつフェライトコアを小さくすることができるので、インダクタンス（インダクタンス＝ＡＬ値×巻線の２乗）が小さくなり、インダクタ自身の小型化を図ることができ、その結果、モジュール化した表面実装用の電源装置を得ることができる。この場合、リップルも小さくなるので、コンデンサの容量も小さくすることができ、コンデンサ、制御回路およびインダクタをモジュール化した電源装置を得ることも可能になる。表面実装用のパッケージに電源装置をモジュール化することで、マウンタにより電源装置を回路基板へ自動実装することが可能となる。このため、電源装置を含む電子装置の生産性が向上し、かつ電子装置の小型化、軽量化を図ることができる。
【００４４】
上記実施例では、スイッチングトランジスタをＧａＮ系ＦＥＴで構成する例を示したが、これ以外にも、ＳｉＣ（シリコンカーバイド、炭化珪素）製のＭＯＳＦＥＴから構成することも可能である。ＳｉＣは、Ｓｉに比べて、バンドギャップが広く、絶縁破壊電圧が高く、熱伝導度が優れている。このため、ＳｉＣ製のパワーＭＯＳＦＥＴは、シリコンＭＯＳＦＥＴに比べて変換効率が高く、損失を約半減することができる。図１１に示すように、ＳｉＣ製ＭＯＳＦＥＴ１００は、例えば、ｎ型のＳｉＣ基板１０２上に、エピタキシャル成長によりｎ型のＳｉＣドリフト層１０４を形成し、ドリフト層１０４内に一対のｐ型のベース領域１０６を形成し、ベース領域１０６内にｎ型のソース領域１０８を形成し、ＳｉＣ基板表面にＳｉＯ２等のゲート酸化膜１１０を形成し、次いで、ゲート電極１１２およびソース電極１１４を形成する。
【００４５】
また、スイッチングトランジスタは、シリコン基板上にＭｏＯ３（酸化モリブデン）を形成したＭＯＳトランジスタを用いることも可能である。
【００４６】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、請求項の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１０、２０、３０、６０、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ：電源装置
４０：制御回路
４１：モニタ電圧検出部
４２：ＰＷＭ信号発生部
５０：ＧａＮ−ＦＥＴ
５１：基板
５２：ＧａＮ系半導体層
５３：ソース電極
５４：ドレイン電極
５５：ゲート電極
５６：熱酸化膜
５７：絶縁膜
５８：素子分離領域
６１：基板
６２、６４：放熱部材
６３：蓋
７０：電子機器
Ｌ１、Ｌ２：インダクタ
Ｑ１、Ｑ２：スイッチング素子
Ｄ１、Ｄ２：ダイオード
Ｃ１、Ｃ２：コンデンサ
Ｖｉｎ：入力端子
Ｖｏｕｔ：出力端子
Ｇ(ＧＮＤ)：基準電位端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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