(57)【要約】【課題】リードフレームの部分同士の間の磁気結合を用いた直流絶縁によりコントローラ同士の間の通信を可能にする集積回路パッケージ構造を提供する。【解決手段】集積回路パッケージは、封入部とリードフレームとを含む。リードフレームの一部は封入部内に配設される。リードフレームは、封入部内に実質的に配設される第１の導通ループを有する第１の導体を含む。リードフレームは、第１の導体から直流絶縁される第２の導体も含む。第２の導体は、封入部内に実質的に配設され、第１の導通ループに近接しかつこれに磁気的に結合されて第１の導体と第２の導体との間に通信リンクを提供する第２の導通ループを含む。【選択図】図３Ｃ
2014100053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路パッケージであって、
封入部と、
リードフレームとを備え、前記リードフレームの一部は前記封入部内に配設され、
前記リードフレームは、
前記封入部内に実質的に配設される第１の導通ループを有する第１の導体と、
前記第１の導体から直流絶縁される第２の導体とを備え、
前記第２の導体は、前記封入部内に実質的に配設され、前記第１の導通ループに近接しかつこれに磁気結合されて前記第１の導体と前記第２の導体との間に通信リンクを提供する、第２の導通ループを含む、集積回路パッケージ。
【請求項２】
前記封入部内に配設され、前記第１の導通ループの部分をともに結合する第１のボンドワイヤをさらに備える、請求項１に記載の集積回路パッケージ。
【請求項３】
前記封入部内に配設され、前記第２の導通ループの部分をともに結合する第２のボンドワイヤをさらに備える、請求項１に記載の集積回路パッケージ。
【請求項４】
前記第１および第２の導通ループの磁気的に結合される部分は実質的に同じ平面に配設される、請求項１に記載の集積回路パッケージ。
【請求項５】
前記第１および第２の導通ループは各々１回の巻数からなる、請求項１に記載の集積回路パッケージ。
【請求項６】
前記封入部は成形された絶縁材料である、請求項１に記載の集積回路パッケージ。
【請求項７】
前記封入部内に配設される受信回路をさらに備え、
前記受信回路は、前記第１の導通ループに結合されかつこれを完成する、請求項１に記載の集積回路パッケージ。
【請求項８】
前記受信回路は、前記封入部内に配設される第１の集積回路ダイに含まれ、
前記第１の集積回路ダイは、前記第１の導通ループに結合されかつこれを完成する、請求項７に記載の集積回路パッケージ。
【請求項９】
前記受信回路は、前記リードフレームの封入された部分上に実装される第１の集積回路ダイに含まれる、請求項７に記載の集積回路パッケージ。
【請求項１０】
前記封入部内に配設される送信回路をさらに備え、
前記送信回路は前記第２の導通ループに結合される、請求項１に記載の集積回路パッケージ。
【請求項１１】
前記送信回路は、前記封入部内に配設される第２の集積回路ダイに含まれ、
前記第２の集積回路ダイは前記第２の導通ループに結合される、請求項１０に記載の集積回路パッケージ。
【請求項１２】
前記送信回路は、前記封入部内の前記リードフレーム上に実装される第２の集積回路ダイに含まれ、
前記第２の集積回路ダイは前記第２の導通ループに結合される、請求項１０に記載の集積回路パッケージ。
【請求項１３】
前記封入部内に配設される第１のトランシーバ回路をさらに備え、
前記第１のトランシーバ回路は前記第１の導通ループに結合され、
前記集積回路パッケージは前記封入部内に配設される第２のトランシーバ回路をさらに備え、
前記第２のトランシーバ回路は前記第２の導通ループに結合される、請求項１に記載の集積回路パッケージ。
【請求項１４】
前記第１の導体は第１の基準接地に結合され、前記第２の導体は第２の基準接地に結合され、
前記第１の基準接地および前記第２の基準接地は互いから直流絶縁される、請求項１に記載の集積回路パッケージ。
【請求項１５】
集積回路パッケージであって、
リードフレームを備え、
前記リードフレームは、
第１の導通ループを有する第１の導体と、
前記第１の導体から直流絶縁される第２の導体とを含み、
前記第２の導体は、前記第１の導通ループに近接しかつこれに磁気結合されて前記第１の導体と前記第２の導体との間に通信リンクを提供する第２の導通ループを含む、集積回路パッケージ。
【請求項１６】
前記集積回路パッケージ内に配設され、前記第１の導通ループの部分をともに結合する第１のボンドワイヤをさらに備える、請求項１５に記載の集積回路パッケージ。
【請求項１７】
前記集積回路パッケージ内に配設され、前記第２の導通ループの部分をともに結合する第２のボンドワイヤをさらに備える、請求項１５に記載の集積回路パッケージ。
【請求項１８】
前記第１および第２の導通ループの磁気的に結合される部分は実質的に同じ平面に配設される、請求項１５に記載の集積回路パッケージ。
【請求項１９】
前記第１および第２の導通ループは各々１回の巻数からなる、請求項１５に記載の集積回路パッケージ。
【請求項２０】
前記第１および第２の導通ループの実質的な部分は、成形された非鉄絶縁材料中に封入される、請求項１５に記載の集積回路パッケージ。
【請求項２１】
前記集積回路パッケージ内に配設される受信回路をさらに備え、
前記受信回路は、前記第１の導通ループに結合されかつこれを完成する、請求項１５に記載の集積回路パッケージ。
【請求項２２】
前記受信回路は、前記集積回路パッケージ内に配設される第１の集積回路ダイに含まれ、
前記第１の集積回路ダイは、前記第１の導通ループに結合されかつこれを完成する、請求項２１に記載の集積回路パッケージ。
【請求項２３】
前記受信回路は、前記リードフレーム上に実装される第１の集積回路ダイに含まれ、
前記第１の集積回路ダイは、前記第１の導通ループに結合されかつこれを完成する、請求項２１に記載の集積回路パッケージ。
【請求項２４】
前記集積回路パッケージ内に配設される送信回路をさらに備え、
前記送信回路は前記第２の導通ループに結合される、請求項１５に記載の集積回路パッケージ。
【請求項２５】
前記送信回路は、前記集積回路パッケージ内に配設される第２の集積回路ダイに含まれ、
前記第２の集積回路ダイは前記第２の導通ループに結合される、請求項２４に記載の集積回路パッケージ。
【請求項２６】
前記送信回路は、前記リードフレームに実装される第２の集積回路ダイに含まれ、
前記第２の集積回路ダイは前記第２の導通ループに結合される、請求項２４に記載の集積回路パッケージ。
【請求項２７】
前記集積回路パッケージ内に配設される第１のトランシーバ回路をさらに備え、
前記第１のトランシーバ回路は前記第１の導通ループに結合され、
前記集積回路パッケージは、前記集積回路パッケージ内に配設される第２のトランシーバ回路をさらに備え、
前記第２のトランシーバ回路は前記第２の導通ループに結合される、請求項１５に記載の集積回路パッケージ。
【請求項２８】
前記第１の導体は第１の基準接地に結合され、前記第２の導体は第２の基準接地に結合され、
前記第１の基準接地および前記第２の基準接地は互いから電気的に絶縁される、請求項１５に記載の集積回路パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
この出願は、２０１２年１１月１４日に出願された、「リードフレームを利用する磁気結合通信リンクのためのノイズ除去（Noise Cancellation for A Magnetically Coupled Communication Link Utilizing A Lead Frame）」と題され、本願の譲受人に譲渡される、Kung et al.の米国特許出願第１３／６７７，０６８号に関連する。
【０００２】
この出願は、２０１２年１１月１４日に出願された、「磁気結合直流絶縁リードフレーム通信を用いるスイッチモードパワーコンバータ（Switch Mode Power Converters Using Magnetically Coupled Galvanically Isolated Lead Frame Communication）」と題され、本願の譲受人に譲渡される、Balakrishnan et al.の米国特許出願第１３／６７７，１２０号にも関連する。
【背景技術】
【０００３】
背景情報
開示の分野
本発明は、直流絶縁を必要とする回路同士の間の通信に一般に関する。より具体的には、本発明の例は、電源およびパワーインバータなどのスイッチモードパワーコンバータにおける絶縁障壁にわたる通信に関する。
【０００４】
背景
スイッチモードパワーコンバータは、移動体電子機器で一般的に用いられる、たとえば充電器などの、それらの動作のための調節された直流（ＤＣ）源を必要とする家庭用または産業用電気製品のために広く用いられる。オフラインＡＣ−ＤＣコンバータは、低周波（たとえば５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）高圧ＡＣ（交流）入力電圧を必要なレベルのＤＣ出力電圧に変換する。安全性および保護特徴とともに、十分に調節された出力、高効率、および小さなサイズにより、さまざまな種類のスイッチモードパワーコンバータが普及している。スイッチモードパワーコンバータの普及したトポロジーは、とりわけ共振型を含む、フライバック、フォワード、昇圧、降圧、ハーフブリッジ、およびフルブリッジを含む。
【０００５】
絶縁されたスイッチモードパワーコンバータの安全要件は一般的に、出力における電圧レベルの変化に加えて、スイッチモードパワーコンバータの入力と出力との間の直流絶縁を与えるのに、高周波変圧器の使用を要件とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願第１３／６７７，０６８号
【特許文献２】米国特許出願第１３／６７７，１２０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
スイッチモードパワーコンバータの市場における主な課題は、高性能の動作仕様を維持しながら、スイッチモードパワーコンバータのサイズおよびコストを低減することである。公知の絶縁スイッチモードパワーコンバータでは、スイッチモードパワーコンバータの出力の検知、および電流または電圧などのスイッチモードパワーコンバータ出力パラメータを調節するためのフィードバック信号の通信は、通常、たとえば光カプラなどの外部絶縁構成要素を用いて達成される。これらの公知の方法は、望まれない付加的なサイズおよびコストをスイッチモードパワーコンバータに加えてしまう。さらに、光カプラは動作が遅く、多くの場合、スイッチモードパワーコンバータのフィードバック帯域幅および過渡的応答を限定してしまう。
【０００８】
以下の図を参照して、本発明の非限定的かつ非網羅的実施形態を記載する。図中、同じ参照番号は、他に示さなければ、さまざまな図を通して同じ部分を指す。
【０００９】
対応する参照符号は、図面のいくつかの図を通して対応する構成要素を示す。当業者は、簡潔さおよび明瞭性のために図中の要素が図示され、必ずしも縮尺通りに描かれていないことを認めるであろう。たとえば、図中の要素のいくつかの寸法は、本発明のさまざまな実施形態の理解を深めるのを助けるために、他の要素に対して誇張されていることがある。また、本発明のこれらのさまざまな実施形態がより妨げられずに見えるのを容易にするために、商業的に実現可能な実施形態で有用または必要な、一般的であるが十分に理解されている要素をしばしば描いていない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】この開示の目的のための、信号を送受信してデジタルまたはアナログ情報を通信する磁気結合導通ループの概念的な動作を示す図である。
【図１Ｂ】この開示の教示に従う双方向動作に好適な導通ループの別の概念的な例を図示する図である。
【図２Ａ】本発明の教示に従う、集積回路パッケージの封入された部分の内部のリードフレームの絶縁された導体によって形成される直流絶縁磁気結合導通ループを有する集積回路パッケージの一例の外観図である。
【図２Ｂ】本発明の教示に従う、図２Ａの例示的な集積回路パッケージの内部のリードフレームの絶縁された導体によって形成される直流絶縁磁気結合導通ループの一例の構造の内部図である。
【図２Ｃ】本発明の教示に従う、集積回路パッケージの封入された部分の内部のリードフレームの絶縁された導体によって形成される直流絶縁磁気結合導通ループを有する集積回路パッケージの一例の外観図である。
【図２Ｄ】本発明の教示に従う、図２Ｃの例示的な集積回路パッケージの内部のリードフレームの絶縁された導体によって形成される直流絶縁磁気結合導通ループの一例の構造の内部図である。
【図３Ａ】本発明の教示に従う、集積回路パッケージの封入された部分の内部のリードフレームの絶縁された導体によって形成される磁気結合通信リンクを有する集積回路パッケージの例の外観図である。
【図３Ｂ】本発明の教示に従う、集積回路パッケージの封入された部分の内部のリードフレームの絶縁された導体の磁気結合導通ループによって形成される磁気結合通信リンクを有する集積回路パッケージの内部のリードフレームの一例の内部図である。
【図３Ｃ】本発明の教示に従う、コントローラダイ同士の間の磁気結合通信リンクを有する複数ダイ絶縁コントローラ集積回路パッケージのリードフレームの例の内部図であり、当該通信リンクは集積回路パッケージの封入された部分の内部のリードフレームの絶縁された導体の磁気結合導通ループによって形成される。
【図３Ｄ】本発明の教示に従う集積回路パッケージの内部のリードフレームの絶縁された導体の導通ループおよび集積回路ダイに結合されるジャンパーボンドワイヤの例示的な側面図である。
【図４Ａ】本発明の教示に従う、集積回路パッケージの封入された部分の内部のリードフレームの絶縁された導体の磁気結合導通ループによって形成される磁気結合通信リンクを有する集積回路パッケージのリードフレームの一例の内部図の傾斜３Ｄ（三次元）図である。
【図４Ｂ】本発明の教示に従う、集積回路パッケージの封入された部分の内部のリードフレームの絶縁された導体によって形成される磁気結合導通ループによって形成される、コントローラダイ同士の間の通信リンクを有する複数ダイ絶縁コントローラ集積回路パッケージのリードフレームの一例の内部図の傾斜３Ｄ図である。
【図５】本発明の教示に従う、集積回路パッケージの封入された部分の内部のリードフレームの絶縁された導体によって形成される、コントローラダイ同士の間の磁気結合通信リンクを有する複数ダイ絶縁コントローラ集積回路パッケージの一例を利用する二次制御を有する同期フライバックスイッチモードパワーコンバータの一例の概略図である。
【図６】本発明の教示に従う、磁気結合通信リンクを通して出力情報が一次側に転送され、磁気結合通信リンクを通してラインゼロクロス検出信号が二次側に転送される、集積回路パッケージの封入された部分の内部のコントローラダイ同士の間における双方向磁気結合通信リンクを含む複数ダイ絶縁コントローラ集積回路パッケージの一例を利用するフライバックスイッチモードパワーコンバータの一例の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
詳細な説明
以下の説明では、本発明の完全な理解を与えるために、数多くの具体的な詳細を述べる。しかしながら、当業者には、本発明を実践するのに具体的な詳細を用いる必要がないことが明らかであろう。他の事例では、本発明を曖昧にするのを避けるために、周知の材料または方法を詳細に記載していない。
【００１２】
この明細書を通じての「１つの実施形態」、「実施形態」、「一例」、または「例」の参照は、実施形態または例と関連して記載する特定の特徴、構造、または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。このように、この明細書を通じたさまざまな場所での「１つの実施形態では」、「実施形態では」、「一例」、または「例」という文言の出現は、必ずしも、すべてが同じ実施形態または例を参照しているわけではない。さらに、１つ以上の実施形態または例の中で、特定の特徴、構造、または特性を任意の好適な組合せおよび／または副次的組合せで組合せてもよい。特定の特徴、構造、または特性は、集積回路、電子回路、組合せ論理回路、または記載の機能性を提供する他の好適な構成要素に含まれてもよい。さらに、ここに与える図は、当業者に対する説明目的のためのものであり、図面は必ずしも縮尺通りに描かれていないことが認められる。
【００１３】
いくつかの適用例では、単一の集積回路パッケージの中に複数のコントローラが収容されることがある。各々のコントローラは半導体ダイとして作製される。本願は、パッケージ全体にコストをほとんどまたは全く加えずに、リードフレームの部分同士の間の磁気結合を用いた直流絶縁により、コントローラ同士の間の通信を可能にする集積回路パッケージ構造を開示する。
【００１４】
集積回路パッケージは典型的にリードフレームを含む。リードフレームは、集積回路パッケージ内に収容され得る単一のダイまたは複数のダイのための機械的支持を与える。一般的に、リードフレームは典型的に、半導体ダイを取付け得るダイ取付パッドを含む。さらに、リードフレームは一般的に、集積回路パッケージ外部の回路への電気的接続部となる導線も含む。リードフレームは一般的に、金属の平らなシートから構成される。金属の平らなシートには、ダイ取付パッドおよびリードフレームのさまざまな導線を規定するパターンを有するように、打抜き、エッチング、パンチングなどがなされてもよい。
【００１５】
以上で言及したように、公知のスイッチモードパワーコンバータにおいて、絶縁はしばしば、たとえば光カプラなどの外部絶縁構成要素を用いて、または二次巻線に磁気的に結合される変圧器コア上の余分のバイアス（たとえばフィードバック）巻線の使用によって与えられる。これらの公知の方法は、スイッチモードパワーコンバータに望まれない付加的なサイズおよび全体的なコストを加えてしまう。本発明の教示に従う例では、絶縁は、絶縁される回路同士の間の磁気結合通信リンクを与える、集積回路パッケージ構造の封入された部分の内部のリードフレームの直流絶縁された導体によって形成される磁気結合導通ループによって与えられる。さまざまな例では、本発明の教示に従う集積回路パッケージのリードフレームの絶縁された導体によって形成される磁気結合通信リンクによって与えられる絶縁を、スイッチモードパワーコンバータの一次側と二次側との間の直流絶縁を要件とするスイッチモードパワーコンバータを含むさまざまな適用例で利用してもよい。集積回路パッケージのリードフレームの絶縁された導体によって形成される磁気結合通信リンクを有する集積回路パッケージを利用するいくつかの例示的なスイッチモードパワーコンバータは、本発明の教示に従うと、同期フライバック、絶縁フライバック、絶縁同期フライバック、降圧、フォワード、ハーフブリッジ、およびフルブリッジトポロジーを含むが、これらに限定されない。
【００１６】
この開示の目的のため、電流のための物理的な閉じた経路をループと称する。ループは、（この開示の例ではＩＣパッケージ内部のリードフレームおよびボンドワイヤによって形成することができる）導体などの異なる要素および循環電流の経路にある電気的構成要素を含んでもよい。ループ中の各々の要素はループの一部を形成し、ループ中の１つ以上の要素の組合せを部分ループと称する。磁場結合の文脈では、磁場を囲むループを典型的に１つ以上の巻数を有すると称する。各々の巻数は磁場の１つの囲みに対応する。
【００１７】
図１Ａおよび図１Ｂは、たとえば本発明の教示に従う、スイッチモードパワーコンバータのコントローラＩＣにおいて動作情報を通信するために信号を送受信する磁気結合導通ループの概念的な動作を示す。図１Ａでは、磁気結合通信リンク１００は、送信回路１１０に結合される外側導通ループ１０２と、受信回路１３０に結合される内側導通ループ１０５とを含む。外側導通ループ１０２は、一例では、パルス電流１２０を導通ループ１０２に注入するパルス電流源１１４を含む。実施形態では、送信回路１１０は、送信器電流ＩT１２０を利用して情報を通信し得る。一例では、送信回路１１０内の回路は、送信器電流ＩT１２０のさまざまな性質を制御して、情報を受信回路１３０に通信し得る。送信器電流ＩT１２０の大きさが時間とともに変化するまたは変わる場合、これは、内側導通ループ１０５の導体の近くで、変動する磁場を発生する。電磁誘導の法則により、変動する磁場を受ける導体の両端で電圧が生成される。一例でのパルス電流ＩT１２０は、立上がり時間と、立下がり時間と、振幅とを有する。送信器電流ＩT１２０により外側導通ループ１０２によって生成される変動する磁束は、ページの表面に入る方向を有する。マーカ１０８は、送信器ループ１０２および受信器ループ１０５の両方を通る全体的な磁場を図示する。一般的に、マーカ１０８について図示するような「Ｘ」符号は、ページの中への磁場または磁束を示す一方で、マーカ符号についての点符号はページから外への磁場または磁束を示す。
【００１８】
したがって、実施形態では、電流ＩT１２０の変化によって生成される変動する磁場により受信器電圧ＶR１４０が誘導され、その結果、図１Ａに図示する方向の受信器電流ＩR１３８が生じ得る。
【００１９】
受信回路１３０は、送信回路１１０によって誘導される電圧および／または電流を受け得る回路を含んでもよく、電圧および／または電流を情報と解釈する。情報を通信するように制御され得る送信器電流ＩT１２０の性質は、送信器電流ＩT１２０の大きさおよび変化率を含み得る。図示された送信器電流ＩT１２０の例では、パルス波形１２０が規定する立上がりおよび立下がりの傾斜は、送信器電流パルス波形１２０の立上がり時間の間の正の振幅および立下がり時間の間の負の振幅を有する脈動電圧ＶR１４０を誘導する。一例での受信回路１３０は、しきい値電圧ＶTh１３４と、受信回路１３０の誘導電圧パルスＶR１４０の振幅との比較に応答する比較器１３２を含んでもよい。
【００２０】
通信された信号は、デジタル情報またはアナログ情報の形態を取ってもよい。デジタル情報の場合、通信は、当業者には公知のように、２値信号またはより複雑な符号化されたデジタルデータの形態であり得る。他の通信技術を用いてもよいことが認められる。他の例では、送信器電流ＩT１２０と、受信回路１３０が受信する結果的に誘導される受信器電圧ＶR１４０および受信器電流ＩR１３８との間の関係を利用する通信技術を利用してもよい。
【００２１】
図１Ｂは、磁気結合通信リンク１５０の別の例を図示する。一例では、通信リンク１５０は双方向通信に適し得、２つの導通ループを含む。第１のループ１５２および第２のループ１５５は、最大の共通の磁場区域を囲むように位置決めされる。一方向通信により適し得る図１Ａの例とは反対に、図１Ｂの双方向の例のループ１５２および１５５はほぼ同じ寸法を有する。最良の双方向動作のためには、結果的にほぼ等しい双方向の挙動を生じるループの物理的な対称性が重要である。第１のループ１５２および第２のループ１５５中の磁場または磁束はページの中への方向を有する。
【００２２】
図１Ａと図１Ｂとの間の動作上／機能上の差は、図１Ｂでは、第１のループ１５２および第２のループ１５５の両方がそれぞれトランシーバ（送信／受信）回路１６０および１８０に結合されることである。トランシーバ回路１，１６０は、選択スイッチＳ１  １６３を介して、送信回路１６２または受信回路１６５のいずれかを第１のループ１５２に結合し得る。
【００２３】
トランシーバ回路２，１８０は、選択スイッチＳ２  １８３を介して、送信回路１８２または受信回路１８５のいずれかを第２のループ１５５に結合し得る。
【００２４】
トランシーバ回路１  １６０が送信回路として結合されて電流パルスＩTR1を第１のループに注入すると、トランシーバ回路２  １８０は、第２のループ１５５およびスイッチＳ２  １８３を介して受信回路として結合されて、通信された信号を電流パルスＩTR2１９０または電圧パルスＶTR2１８７として受信するであろう。
【００２５】
一方で、トランシーバ回路２  １８０が送信回路として結合されて電流パルスＩTR2１９０を第２のループに注入すると、トランシーバ回路１  １６０は、第１のループ１５２をを介してかつスイッチＳ１  １６３の制御された機能により、受信回路として結合されて、通信された信号を電流パルスＩTR1１７０としてまたは電圧パルスＶTR1１６７として受信するであろう。
【００２６】
トランシーバ回路１６０および１８０中の送信回路１６２および１８２は、それぞれパルス電流源１６４および１８４を含むことができ、トランシーバ回路１６０および１８０中の受信回路１６５および１８５は、それぞれしきい値電圧１６８および１８８を有する比較器回路１６６および１８６を含むことができる。
【００２７】
ＩＣ業界での実際的な適用例の例を図示するため、図２Ａおよび図２Ｂは、本発明の教示に従う、集積回路パッケージの封入された部分の内部のリードフレームの直流絶縁された導体によって形成される直流絶縁磁気結合導通ループを有する例示的な集積回路パッケージ２１０を示す。図２Ａおよび図２Ｂに図示する例では、集積回路パッケージ２１０の２つの側に、外部ピン２０１、２０２、２０３、および２０４、ならびに外部ピン２０５、２０６、２０７、および２０８が存在する。例では、外部ピンのすべては、内部導通要素２９６および２９７を備えるリードフレーム２９８の一部であり、内部導通要素２９６および２９７は、示すように、ボンドワイヤ２９５などの任意のボンドワイヤが導入され、かつ集積回路パッケージ２１０の封入部２９９から延在する前に、集積回路パッケージ２１０の基本的に一部となっている。一例では、リードフレーム２９８は、たとえば銅などの、集積回路パッケージ化の際にリードフレームに利用される公知の導通材料を備えてもよく、これは実質的に平らであり、集積回路パッケージ２１０の成形化合物中に埋込まれる。例では、リードフレーム２９８は、パッケージ２１０のピン２０１〜２０８に結合される回路構成へのまたはそれからの電気的接続性を提供するとともに、ボンドワイヤ２９５の接続のための機械的支持を与える。
【００２８】
この開示の目的のため、集積回路パッケージの「封入部」は、その中に配設される１つ以上の集積回路ダイおよび集積回路ダイパッドから集積回路パッケージのリードフレームおよびピンへの接続部を含み得るリードフレームの部分を取囲むまたは囲む任意の外部構造体、容器、または型と考えられ得る。例示的な封入部は、成形された非鉄絶縁材料、プラスチック、セラミックカバーなどから作られ得る。いくつかの例では、集積回路パッケージの封入部は、その中に入れられる物品を外部要素から保護する気密封止を与えても与えなくてもよい。
【００２９】
この開示の目的のため、「集積回路」パッケージという用語は、集積回路に一般的に用いられるパッケージの種類を指す。図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、および図２Ｄ中の例などの、この発明のいくつかの実施形態はパッケージ中に集積回路を有していないことがあることが認められる。
【００３０】
図２Ｂは、本発明の教示に従う、図２Ａの例示的な集積回路パッケージ２１０のリードフレーム２９８の絶縁された第１の導体２９７および第２の導体２９６によって形成される直流絶縁磁気結合導通ループ２１５および２１１の１つの例示的な構造を顕す、封入部２９９内部の図を示す。特に、図示する例に示すように、リードフレーム２９８は、封入部２９９内の絶縁成形化合物材料の中に封入される第１の導体２９７および第２の導体２９６を含む。一例では、リードフレーム２９８の第１および第２の導体２９７および２９６は、エッチング、打抜き、パンチングなどによって金属の平らなシートから形成されて、第１の導体２９７中の第１の導通部分ループ２１５および第２の導体２９６中の第２の導通部分ループ２１１を形成してもよい。図２Ｂに描かれた例では、ボンドワイヤ２９５は、示すように第２の導体２９６に結合されて、第２の導通部分ループ２１１の部分をともに結合する。描かれた例では、第２の導体２９６は第１の導体２９７から直流絶縁される。一例では、ボンドワイヤ２９５は、第１の導体２９７と第２の導体２９６との間の直流絶縁を維持するために、第１の導体２９７から十分な絶縁空間を設けるのに十分な経路長さを有する。図示しない別の例では、第１の導通ループ２１５および／または第２の導通ループ２１１の部分をともに結合する１つ以上の付加的なボンドワイヤを含んでもよいことが認められる。ピン２０１、２０２とピン２０３、２０４との間に接続される回路要素は、通信リンクを通して信号を送信または受信するために、示される部分導通ループ２１５を完成させる必要があることが認められる。同様に、ピン２０５、２０６とピン２０７、２０８との間に接続される回路要素は、通信リンクを通して信号を送信または受信するために、示される部分導通ループ２１１を真に完成させる必要があることが認められる。しかしながら、この記載の目的のため、部分導通ループ２１１および２１５を導通ループと称することがある。この記述は以下の図２Ｃおよび図２Ｄの後の考察にも拡張されることが認められる。
【００３１】
例に示すように、第２の導通ループ２１１は、封入部２９９内に配設され、第１の導通ループ２１５に近接してかつこれに磁気的に結合されて、本発明の教示に従い、直流絶縁された第１の導体２９７と第２の導体２９６との間に通信リンクを提供する。一例では、第１の導通ループ２１５および第２の導通ループ２１１の磁気結合部分は実質的に平らであり、実質的に同じ平面に配設される。図示する例に示すように、第１の導通ループ２１５および第２の導通ループ２１１は各々１つの巻数からなる。一例では、第２の導通ループ２１１と第１の導通ループ２１５との間の磁気結合によって与えられる通信リンクを利用して、本発明の教示に従い、リードフレーム２９８の直流絶縁された第２の導体２９６と第１の導体２９７との間で１つ以上の信号を通信する。一例では、送信信号が第１の端子Ｔ１のピン２０５および２０６と第２の端子Ｔ２のピン２０７および２０８との間に印加される。回路基板上の組立の便宜のため、端子に共通の１つよりも多くの外部ピンを有することが望ましいことがある。
【００３２】
図示する例を続けて、信号は、第１の端子Ｒ１のピン２０１および２０２と第２の端子Ｒ２のピン２０３および２０４との間の第２の導通ループ２１１から、磁気結合を通して第１の導通ループ２１５によって受信される。別の例では、信号は、反対方向に通信されて双方向通信を与えることもできることが認められる。
【００３３】
例に示すように、第１の端子Ｒ１のピン２０１および２０２はリードフレーム接続部２１６を通して第１の導通ループ２１５に結合され、第２の端子Ｒ２のピン２０３および２０４はリードフレーム接続部２１８を通して第１の導通ループ２１５に結合される。例では、端子Ｔ１およびＲ１の信号は、磁気結合および誘導の法則に従って同相である。一例では、複数の組立選択肢を設けることによる、上述したような外側ピン２０５／２０６、２０７／２０８、２０１／２０２、および２０３／２０４のそれぞれの対への各端子Ｔ１  ２１４、Ｔ２  ２１２、Ｒ１  ２１６、およびＲ２  ２１８の接続は、集積回路パッケージ２１０が実装される回路基板上の物理的接続を簡略化する。
【００３４】
図２Ｃは、本発明の教示に従う、集積回路パッケージ２５０の封入された部分の内部のリードフレーム２９８の絶縁された導体によって形成される直流絶縁磁気結合導通ループを有する集積回路パッケージ２５０の一例の外観図を示す。図２Ｃの集積回路パッケージ２５０は図２Ａの集積回路パッケージ２１０と多数の類似点を共有することが認められる。たとえば、図２Ｃの集積回路パッケージ２５０は、リードフレーム２９８が配設される封入部２９９を含む。しかしながら、１つの相違点は、集積回路パッケージの２つの側に配置される外部ピンを有する代わりに、集積回路パッケージ２５０は、集積回路パッケージ２５０の１つの側に配置される外部ピン２５２、２５４、２５６、および２５８を含むことである。例では、外部ピンのすべてが集積回路パッケージ２５０のリードフレーム２９８の一部であり、示されるように集積回路パッケージ２５０の封入部２９９の単一の側から延在する。
【００３５】
図２Ｄは、本発明の教示に従う、図２Ｃの例示的な集積回路パッケージのリードフレーム２９８の絶縁された第１の導体２９７および第２の導体２９６によって形成される直流絶縁磁気結合導通ループ２１５および２１１の１つの例示的な構造の封入部２９９内部の図を示す。集積回路パッケージ２５０の封入部２９９内部の図は、集積回路パッケージ２１０の封入部２９９内部の図と多数の類似点を共有することが認められる。たとえば、図２Ｄに示すように、リードフレーム２９８は、封入部２９９内で絶縁材料中に封入される第１の導体２９７と第２の導体２９６とを含む。描かれた例では、第２の導体２９６は第１の導体２９７から直流絶縁される。例に示すように、第２の導体２９６の第２の導通ループ２６０は、第１の導体２９７に含まれる第１の導通ループ２５５に近接してかつこれに磁気結合されて封入部２９９内に配設され、本発明の教示に従い、直流絶縁された第１の導体２９７と第２の導体２９６との間に通信リンクを提供する。図２Ｂに図示する例との１つの相違点は、図２Ｄに図示する例では第１の導通ループ２５５および／または第２の導通ループ２６０の中にボンドワイヤ２９５が含まれないことである。
【００３６】
図２Ｄに図示する例では、本発明の教示に従い、第２の導通ループ２６０と第１の導通ループ２５５との間の磁気結合によって設けられる通信リンクを利用して、リードフレーム２９８の直流絶縁された第２の導体２９６と第１の導体２９７との間で１つ以上の信号を通信する。例では、送信信号が第１の端子Ｔ１のピン２５８と第２の端子Ｔ２のピン２５２との間に印加される。例に示すように、第１の端子Ｔ１のピン２５８および第２の端子Ｔ２  ２５２は第２の導通ループ２６０に結合される。信号は、第１の端子Ｒ１のピン２５６と第２の端子Ｒ２のピン２５４との間の第２の導通ループ２６０から磁気結合を通して第１の導通ループ２５５によって受信される。別の例では、信号は、反対方向に通信されて双方向通信も提供することができることが認められる。
【００３７】
図３Ａは、本発明の教示に従う、集積回路パッケージ３１５の封入部３９９内部のリードフレーム３９８の絶縁された導通ループによって形成される磁気結合通信リンクを有する集積回路パッケージ３１５の例の外側図を示す。図３Ａに図示する例では、示すように、外部ピン３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６、３０７、３０８、３０９、３１０、３１１、および３１２が存在する。例では、示されるように、外部ピンのすべては、集積回路パッケージ３１５のリードフレーム３９８の一部であり、集積回路パッケージ３１５の封入部３９９から延在する。一例では、リードフレーム３９８は、たとえば銅などの、集積回路パッケージ化の際にリードフレームに利用される公知の導通材料を備えてもよく、これは実質的に平らであり、成形化合物の中に封入される。例では、リードフレーム３９８は、集積回路パッケージ３１５の封入部分内の内部回路構成へおよびそれからの電気的接続性を提供するとともに、パッケージ３１５内部の集積回路およびボンドワイヤのための機械的支持を与える。
【００３８】
図３Ｂは、本発明の教示に従う、図３Ａの例示的な複数ダイ絶縁コントローラ集積回路パッケージ３１５のリードフレーム３９８の絶縁された第１の導体３９７および第２の導体３９６によって形成される直流絶縁磁気結合導通ループ３３７および３３５の１つの例示的な構造を顕す封入部３９９内部の図を示す。特に、図示する例に示すように、リードフレーム３９８は、封入部３９９内で絶縁材料内に封入される第１の導体３９７と第２の導体３９６とを含む。描かれた例に示すように、第１の導体３９７は第１の導通ループ３３７を含み、第２の導体３９６は第２の導通ループ３３５を含む。例に示すように、第２の導通ループ３３５は、第１の導通ループ３３７に近接しかつこれに磁気的に結合されて封入部３９９内に配設され、本発明の教示に従い、直流絶縁された第１の導体３９７と第２の導体３９６との間に通信リンクを提供する。一例では、第１の導体３９７は、一例では示すように雑音消去に利用されてもよく、かつタイバー３３９に取付けられるオプションの第３の導通ループ３３８も含む。一例では、タイバー３３９は、リードフレーム３９８を封入部３９９で封入する前に、パッケージ３１５の製造の際に機械的支持接続部を設ける。一例では、封入部３９９は成形化合物を用いて射出成形される。第２の導通ループ３３５と第１の導通ループ３３７との間の磁気結合によって与えられる通信リンクを利用して、本発明の教示に従い、リードフレーム３９８の直流絶縁された第２の導体３９６と第１の導体３９７との間で１つ以上の信号を通信する。
【００３９】
図３Ｂでは、一例では、コントローラダイ３６０に含まれ、ダイパッド３３４上に組立てられる送信回路３６７からの電流信号が、送信回路３６７のノード３４１からボンドワイヤ３４４を通して注入される。電流信号はボンドワイヤ３４４の端ノード３４３に流れ、次に第２のループ３３５を完成させ、リードフレームを通って送信回路３６７へとボンドワイヤ３６１を通って流れ戻る。注入された信号は、第１の導通ループ３３７中に電圧信号を誘導する変動する磁場を生成し、これは、ボンドワイヤ３７７および３５７を通って第１の導通ループ３３７から受信回路３５５へ閉じる電流信号を生じる結果となる。受信回路３５５は、一次接地であるダイパッド３３３上に組立てられる第１の制御ダイ３５０中に含まれてもよい。
【００４０】
図３Ｃは、本発明の教示に従う、第１の絶縁された制御ダイ３５０が第１の導体３９７に実装されかつこれに結合されるとともに、第２の絶縁された制御ダイ３６０が第２の導体３９６に実装されかつこれに結合される、封入部３９９内部の別の図を示す。図示する例では、示すように、第１の絶縁された制御ダイ３５０がダイパッド３３３上に実装され、第２の絶縁された制御ダイ３６０がダイパッド３３４上に実装される。図示する例では、ダイパッド３３３および３３４はそれぞれ絶縁された一次接地パッドおよび二次接地パッドとして利用される。図３に示す例では、第１の絶縁された制御ダイ３５０と第２の絶縁された制御ダイ３６０との間の磁気結合通信リンクは、本発明の教示に従い、第１の導通ループ３３７と第２の導通ループ３３５との間の磁気結合通信リンクによって形成される。一例では、本発明の教示に従い、複数ダイ絶縁コントローラ集積回路パッケージ３１５を、たとえば、二次制御を伴なう同期フライバックスイッチモードパワーコンバータなどのスイッチモードパワーコンバータで利用してもよい。
【００４１】
たとえば５Ｖ以下などの低出力電圧を要件とする製品および適用例は、高効率および小さな形状因子を達成するのに同期整流を用いることがある。同期整流は、出力整流器ダイオードの代わりに整流器のように振る舞うように切換えられるＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）を利用して電圧降下および電力損失を低減する。出力ＭＯＳＦＥＴ整流器の切換行為は、十分に制御されたゲート信号によって主電力切換と同期される。一例では、第１の絶縁された制御ダイ３５０は、同期フライバックスイッチモードパワーコンバータの一次側で用いるための一次制御回路およびスイッチ（一例ではＭＯＳＦＥＴ）を含み、第２の絶縁された制御ダイ３６０は、同期フライバックスイッチモードパワーコンバータの二次側で用いるための二次制御回路を含む。さまざまな例では、一次制御回路およびスイッチ／ＭＯＳＦＥＴは、第１の絶縁された制御ダイ３５０のためのモノリシックまたはハイブリッド構造で実現され得る。
【００４２】
図３Ｃに図示する例に示すように、一次スイッチ（またはＭＯＳＦＥＴ）は第１の絶縁された制御ダイ３５０に含まれる。一例では、ＭＯＳＦＥＴのドレイン端子Ｄ  ３４０はボンドワイヤ３４２を通してピン３０１に結合される。ＭＯＳＦＥＴのソース端子Ｓ  ３４５は、ボンドワイヤ３４７を通して一次接地ダイパッド３３３に結合され、ソースピン３０２を通してアクセス可能である。図示する例では、ドレインピン３０１とソースピン３０２との間に、しばしば沿面距離と称される大きな隙間（すなわち、ピンがなくなっている）が存在する。図示する例では、ソースピン３０２の広いパッドは、ヒートシンクとしても働き得る一次接地パッド３３３に内部で結合される。一例では、ピン３０３および３０４はそれぞれ、ボンドワイヤ３５２および３５４を通して第１の絶縁された制御ダイ３５０に結合されて、第１の絶縁された制御ダイ３５０を、たとえば、ラインアンダーボルテージ（line under voltage）（図５中のＵＶ５３６の例）および供給バイパスコンデンサ（図５中のＢＰ５３１の例）などの外部回路構成に接続する。
【００４３】
ボンドワイヤ３３６は、第３の導通ループ３３８を第１の絶縁された制御ダイ３５０に結合する。第２の導通ループ３３５中を流れる変化する電流によって生成される変動する磁場により、第１の導通ループ３３７の中に電圧信号が誘導される。図３Ｃの例では、第１の導通ループ３３７が第３の導通ループ３３８（第１の導通ループの延長であるオプションの雑音消去ループ）に結合される。誘導電圧信号は、ボンドワイヤ３３６および３４７を通して、一例では一次接地ダイパッド３３３上の一次ダイ３５０中に含まれる受信回路に結合される。
【００４４】
例では、ピン３０５は、機械的支持のために第２の導体３９６の第２の導通ループ３３５に取付けられる。第２の絶縁された制御ダイ３６０から通信される信号は、第２の導通ループ３３５を完成させるボンドワイヤ３４４および３６１を通して第２の導通ループ３３５に結合される。例に示すように、ボンドワイヤ３４４は、ポイント３４３において第２の導通ループ３３５をポイント３４１の第２の絶縁された制御ダイ３６０に結合する接続部である。一例のピン３１２は、電流検知ボンドワイヤ３７１を通して二次接地パッド３３４に結合され、ボンドワイヤ３７１上の検知された電圧降下が、ボンドワイヤ３７０および３７２を通して第２の絶縁された制御ダイ３６０に結合されるとともに、二次電流測定に利用される。一例では、ボンドワイヤ３６２、３６４、３６５、および３６６は、それぞれ第２の絶縁された制御ダイ３６０とピン３０６、３０７、３０８、３０９、および３１０との間に結合されて、二次信号の入力／出力に利用される。一例では、ピン３１１は、示されるように、二次接地パッド３３４へのアクセスを与える。
【００４５】
一例では、第２の絶縁された制御ダイ３６０下の二次接地パッド３３４上のスロットは、第２の導通ループ３３５を通して接地パッド３３４へ強制的に電流を流すことによって第２の導通ループ３３５をより長くして、第１の導通ループ３３７により近くかつこれに平行に流れて磁気結合を向上させる。第２の導通ループ３３５に近接しかつこれによって取囲まれるより小さな第１の導通ループ３３７は、本発明の教示に従い、第１の導通ループと第２の導通ループとの強い磁気結合を与える。一例では、リードフレーム３９８は平らであるが、他の例では、リードフレーム３９８の一部は、ダイの厚みを収容してボンドワイヤのプロファイルを最適化しかつ集積回路パッケージ３１５のタイバーおよび外部ピンを整列させるように、最適な縦方向の位置決めのために、上におよび／または下にセットされてもよい。
【００４６】
図３Ｄは、本発明の教示に従う、以上で言及したような電気的接続部であり、第２の導通ループ３３５のポイント３４１で第２の絶縁された制御ダイ３６０に結合され、ポイント３４３で第２の導通ループ３３５に結合されるボンドワイヤ３３６の例示的な側面図を示す。例に示すように、ボンドワイヤ３３６はリードフレーム３９８の第２の導通ループ３３５およびピンパッド３３４のレベルよりも高レベルにある。示すように、ボンドワイヤ３３６は、第２の導通送信器ループ３３５を完成させ、第１の導通ループ３３７から絶縁されるのに十分な距離を有する。
【００４７】
図４Ａは、本発明の教示に従う、集積回路パッケージの封入された部分の内部のリードフレームの絶縁された導体の磁気結合導通ループを用いて形成される磁気結合通信リンクを有する集積回路パッケージのリードフレームの一例の内部図の傾斜３Ｄ（三次元）図を示す。図４Ａは、図示されるリードフレーム構造が図３Ｂおよび図３Ｃのリードフレーム３９８の構造と類似点を共有することを示す。特に、図４Ａの例では、リードフレーム構造は、図３Ｂおよび図３Ｃのダイパッド３３３、第１の導通ループ３３７、および第３の導通ループ３３８とそれぞれ対応する、一次ダイパッド４３３および第１の導通ループ４３７ならびに第３の導通ループ４３８を含む第１の導体を含む。さらに、図４Ａの例では、リードフレーム構造は、図３Ｂおよび図３Ｃのダイパッド３３４および第２の導通ループ３３５にそれぞれ対応する、二次ダイパッド４３４および第２の導通ループ４３５を含む第２の導体も含む。図４Ａおよび図４Ｂでは、第３の導通ループ４３８を支持するタイバー接続部４３９Ａは、図３Ｂおよび図３Ｃの第３の導通ループ３３８を支持するタイバー接続部３３９とは異なる場所にあり、図４Ａおよび図４Ｂのタイバー接続部４３９Ｂは、図３Ｂおよび図３Ｃのリードフレーム３９８には存在しない。その結果、図３Ａ、図３Ｂ、および図３Ｃに示すリードフレームの設計は、リードフレームの一次導体と二次導体との間の外部沿面距離を、封入部の外面に沿って測定される、外部ピン３０４と３０５との間または外部ピン３０１と３１２との間のいずれか小さい方の最小距離に増大させる、封入部の頂部側および底部側のタイバー接続部を有しない。
【００４８】
図４Ｂは、本発明の教示に従う、集積回路パッケージの封入された部分の内部のリードフレームの絶縁された導体の磁気結合導通ループを用いて形成される、コントローラダイ同士の間の通信リンクを有する複数ダイ絶縁コントローラ集積回路パッケージのリードフレームの一例の封入部内部の別の図の傾斜３Ｄ図を示す。図４Ｂは、図４Ａに示すリードフレーム構造との類似点を共有するリードフレーム構造を示す。図４Ｂに図示する例では、一次および二次ダイはリードフレームに実装されて示される。図示する例に示すように、一次スイッチ４５０およびコントローラ４５１は、−一般的にハイブリッド構造と称される異なるダイ上にある。図４Ｂの例では、パワーＭＯＳＦＥＴは高い電力定格を有し、その結果、一次接地ダイパッド４３３の実質的にすべてを覆う大きなサイズを有する別個のダイ４５０を生じる。図示する例では、一次制御ダイ４５１は、示されるように第３の導通ループ４３８の一部の上にわたって実装される。二次制御ダイ４５２は、示されるように、二次接地ダイパッド４３４上に実装される。
【００４９】
本発明の教示に従う集積回路パッケージの封入された部分の内部のリードフレームの直流絶縁された導体同士の間の磁気結合通信リンクを有する集積回路パッケージをさまざまな異なる適用例で利用してもよいことが認められる。磁気結合通信リンクを有するそのような集積回路パッケージを利用するいくつかの異なるスイッチモードパワーコンバータトポロジーを本明細書中に記載するが、この開示に記載する具体的な例は説明の目的のために与えるものであり、他の適用例は、本発明の教示に従う集積回路パッケージの封入された部分の内部のリードフレームの直流絶縁された導体同士の間の磁気結合通信リンクを利用してもよいことが認められる。
【００５０】
図示のため、図５は、本発明の教示に従う、集積回路パッケージ５６０の封入された部分の内部のリードフレームの直流絶縁された導体を用いて形成される、コントローラダイ同士の間の磁気結合通信リンク５４０を有する複数ダイ絶縁コントローラ集積回路パッケージ５６０の一例を利用する、二次制御を有する例示的な同期フライバックスイッチモードパワーコンバータ５００の概略図を用いて１つのそのような例示的な適用例を示す。
【００５１】
フライバックコンバータのための二次制御は、より厳しい出力調節および過渡負荷に対するより速い応答という利点を有することが認められる。しかしながら、先に論じたように、二次制御の従来の方法はしばしば、スイッチモードパワーコンバータの複雑さおよびコストを増大させる、たとえば光カプラなどの外部絶縁装置を用いる。本発明の教示に従うと、絶縁された一次および二次制御ダイを有する磁気結合通信リンク５４０を有する例示的な複数ダイ絶縁コントローラ集積回路パッケージ５６０を用いることにより、光カプラなどの外部に加えられる絶縁構成要素はもはや必要ない。さらに、集積回路パッケージ５６０は、以前に論じたような集積回路パッケージのリードフレームを用いることによって磁気結合通信リンクを設けるので、本発明の教示に従うと、外部絶縁構成要素を追加する必要なしに、追加コストがほぼゼロで、スイッチモードパワーコンバータの一次側と二次側との間で直流絶縁を維持する。
【００５２】
例示的な同期フライバックスイッチモードパワーコンバータ５００では、一次および二次コントローラは互いから直流絶縁されるが、一次コントローラと二次コントローラとの間には依然として確実な通信が存在する。図５の例は同期フライバックコンバータを示すが、同期ＭＯＳＦＥＴ５５０がダイオードで置換された標準的なフライバックコンバータも本発明の教示から利益を得るであろうことが認められる。
【００５３】
図５に図示される例では、同期フライバックスイッチモードパワーコンバータ５００は、示されるようにＡＣ配線５０５に結合される入力を含む。フルブリッジ整流器５１０はＡＣ配線５０５に結合されて、整流されたＡＣ５１５を生成し、これはキャパシタンスＣF５１７によってフィルタリングされる。整流されたＡＣ５１５は、示されるように一次巻線５２１および二次巻線５２２を含むエネルギ転送要素５２０によって受けられるように結合される。図示する例では、示すように、クランプ回路５２５がエネルギ転送要素５２０の一次巻線５２１の両端に結合される。
【００５４】
描かれる例では、切換装置Ｓ１  ５３０が、一次接地５０１において同期フライバックスイッチモードパワーコンバータ５００の入力に、および一次巻線５２１においてエネルギ転送要素５２０に結合される。図示される例では、切換装置Ｓ１  ５３０を集積回路パッケージ５６０中のモノリシックまたはハイブリッド構造に含んでもよい。描かれる例に示されるように、切換装置Ｓ１は一次コントローラダイ５３５からの制御信号５３９によって制御され、配線および負荷の変化に応答して、変圧器５２０の一次巻線５２１を通した二次巻線５２２へのエネルギ転送を調節する。図示される例ではダイオード−抵抗器−コンデンサ回路であるクランプ回路５２５は、切換装置Ｓ１  ５３０両端にわたる一次巻線５２１からの漏れインダクタンスから生じるターンオフスパイクをクランプするように結合される。
【００５５】
図５の例に示すように、スイッチＳ２  ５５０および逆並列ダイオードＤ２  ５５５が二次側の二次巻線５２２に結合され、同期フライバックスイッチモードパワーコンバータ５００の同期整流器として働く。一例では、ダイオードＤ２  ５５５は外部に接続されるショットキーダイオードである。一例では、スイッチＳ２  ５５０は、二次コントローラダイ５６５のＳＲピンからの信号によって制御される。ＳＲ端子５７５での電圧がゲートしきい値電圧よりも高い値に上昇すると常に、スイッチＳ２  ５５０によって与えられる同期整流器が電流を導通し始める。二次リップルは出力フィルタキャパシタンスＣ１  ５８６によって平滑化され、ＤＣ出力電圧Ｖo５８０が負荷電流Ｉo５８２とともに負荷５８５に印加される。出力電圧Ｖo５８０は、抵抗器５７２および５７４を備える抵抗分割器を通して検知され、抵抗器５７２、５７４は二次コントローラのフィードバックピンＦＢ５７３に結合される。他の例では、依然として本発明の教示から利益を得ながら、抵抗器５７４および５７２を集積回路５６０内に集積可能であることが認められる。
【００５６】
起動の際、一次接地５０１を基準とする一次ダイ５３５はスイッチＳ１  ５３０の切換を開始し、これは二次側へのエネルギの転送を開始する。バイパスピンＢＰ５３１はバイパスコンデンサ５３２に外部で結合される。ラインアンダーボルテージピンＵＶ５３６は、別の例では整流されたＡＣバス５１５に結合可能なＡＣ入力配線に、抵抗器５３７を通して外部で結合される。一次ダイ５３５と二次ダイ５６５との間の通信は、本発明の教示に従う集積回路パッケージのリードフレームの絶縁された導体によって形成される磁気結合通信リンク５４０によって設けられる磁気結合を通したものである。さまざまな例では、通信リンク５４０は、本発明の教示に従い、上述の集積回路パッケージのリードフレームに含まれる直流絶縁された導通ループを用いて実現される。
【００５７】
図６は、本発明の教示に従い、集積回路パッケージの封入された部分の内部のコントローラダイ同士の間の双方向磁気結合通信リンクを含む複数ダイ絶縁コントローラ集積回路パッケージの一例を利用するフライバックスイッチモードパワーコンバータ６００の一例の概略を示し、それにおいては出力情報が磁気結合通信リンクを通して一次側に転送され、ラインゼロクロス検出信号が磁気結合通信リンクを通して二次側に転送される。
【００５８】
図６に図示する例では、フライバックスイッチモードパワーコンバータ６００は、示すように、ＡＣ配線６０５に結合される入力を含む。フルブリッジ整流器６１０はＡＣ配線６０５に結合されて、整流されたＡＣ６１５を生成し、これはキャパシタンスＣF６１７によってフィルタリングされる。整流されたＡＣ６１５は、示されるように、一次巻線６２１および二次巻線６２２を含むエネルギ転送要素６２０によって受信されるように結合される。図示される例では、示されるように、エネルギ転送要素６２０の一次巻線６２１の両端にクランプ回路６２５が結合される。
【００５９】
描かれる例では、切換装置Ｓ１  ６３０が集積回路パッケージ６６０に含まれる。一例では、スイッチダイおよび一次制御ダイがモノリシックまたはハイブリッドダイとして構築されてもよい。例では、切換装置Ｓ１  ６３０は、一次接地６０１においてフライバックスイッチモードパワーコンバータ６００の入力に、および一次巻線６２１においてエネルギ転送要素６２０に結合される。描かれる例に示されるように、切換装置Ｓ１  ６３０は一次コントローラダイ６３５からの制御信号６３９によって制御され、配線および負荷の変化に応答して、変圧器６２０の一次巻線６２１を通した二次巻線６２２へのエネルギ転送を調節する。図示される例ではダイオード−抵抗器−コンデンサ回路であるクランプ回路６２５は、切換装置Ｓ１  ６３０両端にわたる一次巻線６２１からの漏れインダクタンスから生じるターンオフスパイクをクランプするように結合される。図示される例では、フライバック中の二次整流器ダイオードＤ２  ６５５は、一次スイッチ６３０のオフ時間の間のみ電流を導通する。
【００６０】
二次リップルは出力フィルタキャパシタンスＣ１  ６８６によってフィルタリングされ、ＤＣ出力電圧Ｖo６８０が負荷電流Ｉo６８２とともに負荷６８５に印加される。出力電圧Ｖo６８０は、抵抗器６７２および６７４を備える抵抗分割器を通して検知され、それは二次コントローラダイ６６５のフィードバックピンＦＢ６７３に結合されるとともに、一次接地６０１から絶縁される二次接地６９１を基準とする。一例では、フィードバック信号６７３は、リードフレーム通信ループ６４１の磁気結合を通して送信され、一次接地６０１を参照して一次ダイ６３５によって受信されるデータ信号である。一例では、一次側コントローラダイ６３５への通信リンク６４０のリードフレーム磁気結合によって転送されるＦＢ信号６７３は、デジタルまたはアナログ信号のいずれかであり得る。抵抗器６３７を通してピン６３４で受信される入力配線情報と組合せてＦＢ信号を利用して、スイッチＳ１  ６３０の切換を制御するゲート制御信号６３９を生成して、エネルギ転送要素６２０を通した出力へのエネルギの転送を調節する。一例では、リードフレーム通信リンク６４０は、本発明の教示に従い、ダイ６６５と６３５との間で１つ以上の制御信号を送信する一方向通信リンク６４１および６４２を含む。別の例では、リードフレーム通信リンク６４０は、本発明の教示に従い、ダイ６６５と６３５との間のいずれかの方向に１つ以上の制御信号を送信するのに同じ磁気結合リードフレームループを用いる（図１Ｂに描かれるような）単一の双方向通信リンクを含む。
【００６１】
一例では、図６の例示的なフライバックスイッチモードパワーコンバータ６００の具体的な制御機能は、示されるように一次接地６０１を基準とする共通のポイント６０４においてシャント接続された抵抗器６０２および６０３を通してＡＣ配線入力６０５で検知されるＡＣ配線のゼロクロス信号も利用する。例では、ゼロ検知信号６０６を一次ダイ６３５に結合するとともに、一次接地６０１を基準とし、リードフレーム通信ループ６４２の磁気結合を通して送信し、二次接地６９１を参照して二次ダイ６６５によって受信し、これを絶縁された遠隔制御信号として利用することができる。たとえば、ゼロクロス信号（１つおきのラインサイクルでゼロを通過するＡＣ入力電圧と同期するパルス）を、たとえば洗濯機などの何らかの電気機器のための絶縁された信号として利用してライン周波数を検知するか、または機器中の効率的な負荷切換のために必要なタイミング信号を生成することができる。
【００６２】
図示する例に示すように、リードフレーム通信リンク６４０は双方向であり、２つの一方向通信リンク６４１および６４２を含む。通信リンク６４２はリードフレーム通信リンク６４１の逆方向に一方向である。図示する例では個別のリードフレーム通信リンクを一方向通信リンクとして説明したとしても、別の例では、本発明の教示に従う２つの一方向通信リンクの代わりに、単一のリードフレーム通信リンクを、（たとえば図１Ｂに提示するように）双方向実現例で利用することができることが認められる。
【００６３】
この発明の教示に従って構築される磁気結合通信リンクが直流絶縁を与えるとしても、当業者ならば、この発明の利点から利益を得るように、この発明を実践するスイッチモードパワーコンバータなどのシステム全体がシステムの入力と出力との間で必ずしも直流絶縁される必要がないことを認めるであろう。たとえば、非絶縁コンバータでは、本発明の教示に従う直流絶縁通信リンクは、固定可能なまたは互いに対して経時的に変化可能な異なる電圧を基準とする、スイッチモードパワーコンバータの２つの部分の間の通信を可能にする。
【００６４】
要約書に記載するものを含む本発明の図示する例の上記記載は、網羅的になることまたは開示される正確な形態への限定を意図するものではない。発明の具体的な実施形態およびそのための例を図示の目的のためにここに記載するが、本発明のより広い精神および範囲から逸脱することなく、さまざまな均等の修正例が可能である。実際に、具体的な例示的な電圧、電流、周波数、電力範囲の値、時間などは説明の目的のために与えられるものであり、本発明の教示に従う他の実施形態および例では他の値も用いてもよいことが認められる。
【符号の説明】
【００６５】
１００，１５０，５４０，６４０  通信リンク、１０２，１０５，１５２，１５５，２１１，２１５，２５５，２６０，３３５，３３７  ループ、２１０，３１５，５６０  集積回路パッケージ、２９５，３４２，３４７  ボンドワイヤ、２９６，２９７，３９６，３９７  導体、２９８，３９８  リードフレーム、２９９，３９９  封入部、３３３，３３４  ダイパッド、３５０，３６０，３６９，４５１，４５２  制御ダイ、３３９  タイバー、５００，６００  スイッチモードパワーコンバータ。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
2014100053000001.pdf