CN218274589U - 一种基于cdfn封装形态的反激式开关电源结构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种基于CDFN封装形态的反激式开关电源结构，其包括金属框架、引线脚、设置于所述金属框架上的芯片和功率开关，以及密封所述金属框架、芯片和功率开关的塑封体，所述引线脚包括依次连接于所述金属框架上的第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚，所述第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚均位于同一侧上，所述第五引脚或/与所述第六引脚位于同一侧上，其中所述第五引脚为接地脚GND，所述第四引脚为电流设定脚CS，以使外部电阻能够靠近所述接地脚GND放置。本申请具有降低信号干扰，保证系统功能稳定运行的效果。

Description

一种基于CDFN封装形态的反激式开关电源结构

技术领域

本申请涉及电源技术领域，尤其是涉及一种基于CDFN封装形态的反激式开关电源结构。

背景技术

在100W以下的小功率开关电源应用中，常常使用反激式电源架构，该架构具有外围简洁、变压器结构简单、输出单一整流二极管、无需输出储能电感、输出输入电压范围宽等优点，因此在适配器和充电器电源中被广泛使用。

目前在相关技术中电源系统工作时，高压功率开关将不断地在0~600V之间导通和截止，变压器因此形成大幅度磁场变动，使得系统会产生较大的电场和磁场干扰，对控制电路造成影响，使得系统控制功能难以可靠稳定运行。

上述中的相关技术，存在有控制功能易受干扰而难以稳定运行的缺陷。

实用新型内容

为了改善控制功能易受干扰而难以稳定运行的问题，本申请提供一种基于CDFN封装形态的反激式开关电源结构，通过合理的引脚功能布局实现最小化的干扰特性，使系统功能更为合理，更为可靠。

本申请提供的一种基于CDFN封装形态的反激式开关电源结构采用如下的技术方案：

一种基于CDFN封装形态的反激式开关电源结构，包括金属框架、引线脚、设置于所述金属框架上的芯片和功率开关，以及密封所述金属框架、芯片和功率开关的塑封体，所述引线脚包括依次连接于所述金属框架上的第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚，所述第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚均位于同一侧上，所述第五引脚或/与所述第六引脚位于同一侧上，其中所述第五引脚为接地脚GND，所述第四引脚为电流设定脚CS，以使外部电阻能够靠近所述接地脚GND放置。

通过采用上述技术方案，基于CDFN封装形态，该封装形态具有六个引脚，通过将第五引脚与靠近第四引脚设置，且将接地脚GND作为第五引脚与电流设定脚CS作为第四引脚，可以方便地靠近接地脚GND放置电阻，实现到接地脚GND的最近连接，减小干扰，并易于PCB布线。

可选的，所述金属框架包括载片台以及与所述载片台相连接的第一连接脚和第二连接脚，所述芯片和所述功率开关均设置于所述载片台上，所述第一连接脚延伸到所述塑封体外形成第一接地脚，所述第二连接脚延伸到所述塑封体外形成第二接地脚，所述第一接地脚与所述第六引脚位于同一侧，所述第二接地脚位于所述第一接地脚与所述第四引脚之间。

通过采用上述技术方案，第二接地脚更靠近第四引脚设置，进一步便于靠近第二接地脚放置电阻，减小干扰，并易于PCB布线；而且通过将第一接地脚和第二接地脚与封装内部的大面积载片台相连，形成芯片、功率开关与外界环境的散热通道，使得芯片和功率开关能够快速散热。

可选的，所述第一接地脚和所述第二接地脚的引脚宽度均大于所述第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚和所述第六引脚的引脚宽度。

通过采用上述技术方案，通过加宽第四引脚来增强结构的散热效果。

可选的，所述第一引脚为预留空脚。

通过采用上述技术方案，减少了线路干扰，给检测和维护带来了便利。

可选的，所述第二引脚为供电引脚VDD，所述第二引脚用于通过外接电容构成所述第二引脚的退耦作用。

通过采用上述技术方案，实现对高压引脚所产生电场干扰信号的有效滤除与隔离，避免对低压波形采样信号造成干扰，使得干扰最小化。

可选的，所述第三引脚靠近所述第二引脚设置，所述第三引脚为波形采样引脚VS。

通过采用上述技术方案，第三脚为波形采样引脚VS，该脚靠近VDD可有效避免外部空间干扰水平，同时因其输入分压电阻网络和VDD供电回路同样来自于辅助绕组，更易于进行PCB布线处理。

可选的，所述第六引脚为高压引脚D，所述第六引脚与所述第一接地脚之间设有绝缘间隙。

通过采用上述技术方案，通过将第六引脚设置为高压引脚D，使得高压引脚D与其它引脚之间具有最大的间距，使得高压端子和其它低压端子具有最大的绝缘间隙，提高安全性能。

可选的，所述绝缘间隙为1.3毫米。

通过采用上述技术方案，将绝缘间隙设置为1.3毫米，保证高压引脚D与第一接地脚之间的安全距离。

可选的，所述功率开关为氮化镓器件。

通过采用上述技术方案，使用氮化镓器件作为功率开关，降低了成本，提高传导电子的效率。

可选的，所述功率开关的衬底与所述第五引脚相连。

通过采用上述技术方案，功率开关的热量通过第五引脚进行导出，第五引脚为接地GND可进一步使功率开关的衬底为0电位，从而获得良好的静电位，从而在PCB中可最大化铺设铜箔面积到GND为功率开关散热，且不会导致EMI辐射增加。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过使用CDFN封装形态，将第五引脚与靠近第四引脚设置，且将接地脚GND作为第五引脚与电流设定脚CS作为第四引脚，可以方便地靠近接地脚GND放置电阻，实现到接地脚GND的最近连接，减小干扰，并易于PCB布线；

2.通过将第二接地脚更靠近第四引脚设置，进一步便于靠近第二接地脚放置电阻，减小干扰，并易于PCB布线；而且通过将第一接地脚和第二接地脚与封装内部的大面积载片台相连，形成芯片、功率开关与外界环境的散热通道，使得芯片和功率开关能够快速散热；

3.通过加宽第四引脚来增强结构的散热效果；

4.功率开关的热量通过第五引脚进行导出，第五引脚为接地GND可进一步使功率开关的衬底为0电位，从而获得良好的静电位，从而在PCB中可最大化铺设铜箔面积到GND为功率开关散热，且不会导致EMI辐射增加。

附图说明

图1是相关技术中典型反激式电源电路结构；

图2是相关技术中典型的带有高压启动和初级侧反馈控制的电源系统的电路结构；

图3是本申请的整体结构示意图；

图4是本申请的封装框架结构示意图。

附图标记说明：1、第一引脚；2、第二引脚；3、第三引脚；4、第四引脚；5、第五引脚；51、第一接地脚；52、第二接地脚；6、第六引脚；7、金属框架；71、载片台；72、第一连接脚；73、第二连接脚；8、塑封体；9、绝缘间隙。

具体实施方式

以下结合附图1-附图4对本申请作进一步详细说明。

在100W以下的小功率开关电源应用中，常常使用反激式电源架构，该架构具有外围简洁、变压器结构简单、输出单一整流二极管、无需输出储能电感、输出输入电压范围宽等优点，因此在适配器和充电器电源中被广泛使用。如图1所示，为相关技术中典型反激式电源电路结构，传统的反激式电源一般由一个PWM控制IC、一个高压功率开关、一个储能变压器、一个输出整流二极管和必要外围器件等组成，在功率较小时控制IC还可和高压功率开关通过合封的方式封装在一起，形成一个单一的整体控制芯片，使系统更简单，减少了一个封装成本也更低。

其中HVDC为输入滤波电容，一般从交流整流得到或直流输入电源得到，通常可高达450V，甚至更高；IC1为系统控制IC，内含电源控制电路和高压功率开关；R1为系统启动电阻；R2/C1/D1为漏感吸收与缓冲网络，为功率开关提供电压钳位；C2为芯片供电退耦与储能电容；R3/D2为辅助供电整流回路，从变压器辅助绕组为芯片提供启动后的工作电压；R4/R5为可选的开关波形采样网络，实现开关波形的检测等；R6为开关电流限制与检测电阻；C3/IC2/R8/Z1/R9为输出电压反馈网络；D3/C2为输出整流滤波网络；R7为输出假负载。

当使用高压启动技术后，电路可进一步减少外部的启动电阻R1，并可通过提高高压启动充电电流，有效提高启动速度；通过在启动后关闭高压启动电路，有效降低待机功耗。

系统控制电路可进一步通过对辅助绕组的波形检测，并根据输出绕组和辅助绕组的同相感应关系，实现仅在高压侧完成系统的反馈与控制，从而进一步地减少上述反馈网络相关器件，使系统更简洁，有效地降低系统成本。

如图2所示，为相关技术中典型的带有高压启动和初级侧反馈控制的电源系统，其中，R10提供阻尼，以减少漏感振荡对R4/R5波形采样的干扰；控制电路提供对R4/R5采样波形的分析并据此对电路进行控制完成系统的稳压、恒流与保护控制等工作。

正常工作时，系统工作于典型的脉冲开关状态，且工作电压较高，在一个典型的85~265Vac工作电压范围的充电器应用中，高压功率开关将不断地在0~600V之间导通和截止，变压器也因此形成与之对应的大幅度磁场变动，系统会因此产生较大的电场与磁场干扰，因此需要对控制芯片的引脚进行合理布局，以尽可能地减小电磁干扰对控制电路的影响，确保系统控制功能的可靠稳定运行。

在系统愈加小型化的趋势下，控制芯片的封装形式也日趋小巧，从而也要求封装中的控制芯片功能脚位的排布与引出位置相对合理，从而减少信号干扰，同时满足相关安全要求。因此，本申请提出一种基于CDFN封装形态的反激式开关电源结构，并通过合理的引脚功能布局实现最小化的干扰特性，使系统功能更为合理，更为可靠。

参照图3和图4，一种基于CDFN封装形态的反激式开关电源结构包括金属框架7、引线脚、芯片、功率开关和塑封体8，芯片和功率开关均设置在金属框架7上（图中未示出），塑封体8密封金属框架7、芯片和功率开关。该反激式开关电源结构使用一种小型的CDFN封装形态，该封装形态具有六个外部引脚，其外形尺寸不大于5.0mm*4.5mm*1mm，其中长度包含引脚的整体跨度为5.0mm，宽度包含引脚的整体跨度为4.5mm，高度为1mm。

本申请实施例中，使用氮化镓GaN器件作为功率开关，氮化镓器件与硅基器件相比，氮化镓器件的传导电子的效率更高，且制造成本更低。

参照图3和图4，第一引脚1、第二引脚2、第三引脚3、第四引脚4、第五引脚5和第六引脚6依次按顺序连接在金属框架7上。六个功能引脚包括一个预留空脚NC；一个高压引脚D，为内部功率开关的漏极；一个供电引脚VDD，为控制电路的电源退耦端子；一个接地引脚GND，为控制电路的参考端子；一个波形采样引脚VS，为辅助绕组波形输入端子；一个电流设定引脚CS，为开关电流限流与检测电阻端子。具体地，在本申请实施例中，第一引脚1、第二引脚2、第三引脚3和第四引脚4均位于金属框架7的同一侧，需要说明的是第五引脚5有两个，其中一个第五引脚5和第六引脚6位于金属框架7的另一侧，另一个第五引脚5单独位于金属框架7靠近第四引脚4的一侧。

其中，第一引脚1为预留空脚NC，用于减少线路的干扰，给检测和维护带来了便利。具体地，本申请实施例的预留空脚NC可根据外接电路类型形成反馈脚或者控制脚。

第二引脚2为供电引脚VDD，该引脚能够通过一个外部电容构成第二引脚2的退耦作用，并因此实现对高压引脚所产生电场干扰信号的有效滤除与隔离，避免对低压波形采样信号造成干扰，使得干扰最小化。

第三引脚3为波形采样引脚VS，该脚靠近供电引脚VDD可有效避免外部空间干扰水平，同时因其输入分压电阻网络和供电引脚VDD供电回路同样来自于辅助绕组，更易于进行PCB布线处理。

第四引脚4为电流设定脚CS，第五引脚5为接地脚GND，电流设定脚CS为开关电流限流与检测电阻端子，且第四引脚4靠近第五引脚5设置，该排布可以方便地靠近接地脚GND放置电阻，实现到接地脚GND的最近连接，减小干扰，并易于PCB布线。

需要说明的是，金属框架7包括载片台71以及与载片台71相连接的内引脚，内引脚延伸后形成第五引脚5，即形成接地脚GND，其中内引脚包括第一连接脚72和第二连接脚73，芯片和功率开关均设置于载片台71上，第一连接脚72延伸到塑封体8外形成第一接地脚51，第二连接脚73延伸到塑封体8外形成第二接地脚52，第一接地脚51与第六引脚6位于同一侧，第二接地脚52位于第一接地脚51与所述第四引脚4之间，因此第二接地脚52靠近第四引脚4设置，便于靠近第二接地脚52放置电阻，减小干扰，并易于PCB布线；而且通过将接地脚GND与封装内部的大面积载片台71相连，形成芯片、功率开关与外界环境的散热通道，使得芯片和功率开关能够快速散热。需要注意的是，第一接地脚51和第二接地脚52的引脚宽度均大于第一引脚1、第二引脚2、第三引脚3、第四引脚4和第六引脚6的宽度，通过加宽第五引脚5来增强结构的散热效果。

在本申请实施例中，功率开关的衬底与第五引脚5相连（图中未示出），第五引脚5为低电位，其电压水平一般为0V，在电场中为静电位，功率开关的热量通过第五引脚5进行导出，第五引脚5为接地脚GND可进一步使氮化镓开关的衬底为0电位，从而获得良好的静电位，从而在PCB中可最大化铺设铜箔面积到接地脚GND为功率开关散热，且不会导致EMI辐射增加。

第六引脚6为高压引脚D，第六引脚6与其它引脚之间具有最大的间距，从而使得高压端子和其它低压端子具有最大的绝缘间隙9，该绝缘间隙9不小于1.3mm，其中绝缘间隙9优选为1.3mm，将高压端子设置在第六引脚6能够提高安全性能。

本申请实施例一种基于CDFN封装形态的反激式开关电源结构的实施原理为：基于CDFN封装形态，将预留空脚NC、供电引脚VDD和波形采样引脚VS和电流设定脚CS依次连接在金属框架7的同一侧，将第一接地脚51和高压引脚D连接在金属框架7的另一侧，将第二接地脚52单独连接在金属框架7上第一接地脚51与电流设定脚CS之间，使得六个功能引脚通过合理的引脚功能布局实现最小化的干扰特性，使系统功能更为合理，更为可靠。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于CDFN封装形态的反激式开关电源结构，其特征在于：包括金属框架(7)、引线脚、设置于所述金属框架(7)上的芯片和功率开关，以及密封所述金属框架(7)、芯片和功率开关的塑封体(8)，所述引线脚包括依次连接于所述金属框架(7)上的第一引脚(1)、第二引脚(2)、第三引脚(3)、第四引脚(4)、第五引脚(5)和第六引脚(6)，所述第一引脚(1)、第二引脚(2)、第三引脚(3)和第四引脚(4)均位于同一侧上，所述第五引脚(5)或/与所述第六引脚(6)位于同一侧上，其中所述第五引脚(5)为接地脚GND，所述第四引脚(4)为电流设定脚CS，以使外部电阻能够靠近所述接地脚GND放置。

2.根据权利要求1所述的一种基于CDFN封装形态的反激式开关电源结构，其特征在于：所述金属框架(7)包括载片台(71)以及与所述载片台(71)相连接的第一连接脚(72)和第二连接脚(73)，所述芯片和所述功率开关均设置于所述载片台(71)上，所述第一连接脚(72)延伸到所述塑封体(8)外形成第一接地脚(51)，所述第二连接脚(73)延伸到所述塑封体(8)外形成第二接地脚(52)，所述第一接地脚(51)与所述第六引脚(6)位于同一侧，所述第二接地脚(52)位于所述第一接地脚(51)与所述第四引脚(4)之间。

3.根据权利要求2所述的一种基于CDFN封装形态的反激式开关电源结构，其特征在于：所述第一接地脚(51)和所述第二接地脚(52)的引脚宽度均大于所述第一引脚(1)、第二引脚(2)、第三引脚(3)、第四引脚(4)和所述第六引脚(6)的引脚宽度。

4.根据权利要求3所述的一种基于CDFN封装形态的反激式开关电源结构，其特征在于：所述第一引脚(1)为预留空脚。

5.根据权利要求4所述的一种基于CDFN封装形态的反激式开关电源结构，其特征在于：所述第二引脚(2)为供电引脚VDD，所述第二引脚(2)用于通过外接电容构成所述第二引脚(2)的退耦作用。

6.根据权利要求5所述的一种基于CDFN封装形态的反激式开关电源结构，其特征在于：所述第三引脚(3)靠近所述第二引脚(2)设置，所述第三引脚(3)为波形采样引脚VS。

7.根据权利要求6所述的一种基于CDFN封装形态的反激式开关电源结构，其特征在于：所述第六引脚(6)为高压引脚D，所述第六引脚(6)与所述第一接地脚(51)之间设有绝缘间隙(9)。

8.根据权利要求7所述的一种基于CDFN封装形态的反激式开关电源结构，其特征在于：所述绝缘间隙(9)为1.3毫米。

9.根据权利要求1所述的一种基于CDFN封装形态的反激式开关电源结构，其特征在于：所述功率开关为氮化镓器件。

10.根据权利要求1所述的一种基于CDFN封装形态的反激式开关电源结构，其特征在于：所述功率开关的衬底与所述第五引脚(5)相连。

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