使用磁耦合电流隔离引线框架通信的开关模式功率转换器.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103944360 A (43)申请公布日 2014.07.23 C N 1 0 3 9 4 4 3 6 0 A (21)申请号 201310565706.8 (22)申请日 2013.11.14 13/677,120 2012.11.14 US H02M 1/08(2006.01) H01L 23/495(2006.01) H01F 38/14(2006.01) (71)申请人电力集成公司 地址美国加利福尼亚州 (72)发明人 B巴拉克里什南 D MH马修斯 (74)专利代理机构北京北翔知识产权代理有限 公司 11285 代理人李洁 杨勇 (54) 发明名称 使用磁。

2、耦合电流隔离引线框架通信的开关模 式功率转换器 (57) 摘要 一种供用于开关模式功率转换器的集成电路 封装件包括包封部和引线框架。该引线框架的一 部分被布置在包封部中。该引线框架包括第一导 体，该第一导体具有被大体布置在包封部中的第 一导电回路。该引线框架还包括与第一导体电流 隔离的第二导体。该第二导体包括第二导电回路， 该第二导电回路被大体布置在包封部内，靠近且 磁耦合至第一导电回路，以提供第一和第二导体 之间的通信链路。包括第一控制电路的第一控制 芯片被耦合至第一导体。包括第二控制电路的第 二控制芯片被耦合至第二导体。一个或多个控制 信号通过通信链路在第一控制芯片和第二控制芯 片之间被传。

3、送。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书4页 说明书19页 附图15页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书4页 说明书19页 附图15页 (10)申请公布号 CN 103944360 A CN 103944360 A 1/4页 2 1.一种供用于开关模式功率转换器的集成电路封装件，包括： 一个包封部； 一个引线框架，所述引线框架的一部分被布置在所述包封部内，所述引线框架包括第 一导体，所述第一导体具有被大体布置在所述包封部内的第一导电回路，其中所述引线框 架还包括与所述第一导体电流隔离的第二导体，其中所述第二导体包括被大体布置在所述 包封。

4、部内的第二导电回路，所述第二导电回路靠近所述第一导电回路且磁耦合至所述第一 导电回路，以提供所述第一导体和所述第二导体之间的通信链路； 第一控制芯片，包括被耦合至所述第一导体的第一控制电路；以及 第二控制芯片，包括被耦合至所述第二导体的第二控制电路，其中一个或多个控制信 号通过所述通信链路在所述第一控制芯片和第二控制芯片之间被传送。 2.根据权利要求1所述的集成电路封装件，其中所述开关模式功率转换器包括一个开 关电路，所述开关电路被耦合在电源的输入和能量传递元件的输入之间，所述能量传递元 件的输出被耦合至所述开关模式功率转换器的输出，其中所述第一控制电路被耦合至所述 开关电路，以响应于通过所述。

5、通信链路在所述第一控制芯片和第二控制芯片之间被传送的 所述一个或多个控制信号来控制所述开关电路的开关，从而调节从所述开关模式功率转换 器的输入至所述开关模式功率转换器的输出的能量传递。 3.根据权利要求2所述的集成电路封装件，其中所述开关模式功率转换器包括一个隔 离式同步反激式转换器，以及其中所述开关模式功率转换器还包括： 第二开关，被耦合至所述能量传递元件的输出和所述开关模式功率转换器的输出；以 及 所述第二控制电路被耦合以接收代表所述开关模式功率转换器的输出的反馈信号，其 中所述第二控制电路还被耦合至所述第二开关，以控制所述第二开关的开关，从而将能量 从所述能量传递元件传递至所述开关模式功。

6、率转换器的输出，其中所述第二控制电路通过 所述通信链路将所述一个或多个控制信号传输至所述第一控制电路，以调节从所述开关模 式功率转换器的输入至所述开关模式功率转换器的输出的能量传递。 4.根据权利要求2所述的集成电路封装件，其中所述开关模式功率转换器包括一个隔 离式反激式转换器，以及其中所述第二控制电路被耦合以接收代表所述开关模式功率转换 器的输出的反馈信号，其中所述一个或多个控制信号响应于所述反馈信号，以及其中所述 第二控制电路通过所述通信链路将所述一个或多个控制信号传输至所述第一控制电路，以 调节从所述开关模式功率转换器的输入至所述开关模式功率转换器的输出的能量传递。 5.根据权利要求4所。

7、述的集成电路封装件，其中所述第二控制电路还被耦合以通过所 述第一控制芯片和第二控制芯片之间的所述通信链路接收来自所述第一控制电路的AC线 路零交叉信号。 6.根据权利要求2所述的集成电路封装件，其中所述开关模式功率转换器包括一个降 压转换器，其中所述第一控制电路是高侧控制电路，以及其中所述第二控制电路被耦合以 接收代表所述开关模式功率转换器的输出的反馈信号，其中所述一个或多个控制信号响应 于所述反馈信号，其中所述第二控制电路被耦合以通过所述通信链路将所述一个或多个控 制信号传输至所述高侧控制电路。 7.根据权利要求2所述的集成电路封装件，其中所述开关模式功率转换器包括一个半 权 利 要 求 书。

8、CN 103944360 A 2/4页 3 桥转换器，所述半桥转换器包括一个开关臂，所述开关臂具有被耦合以驱动所述能量传递 元件的一个高侧开关和一个低侧开关，其中所述第一控制电路是多个控制电路中的一个， 其中所述多个控制电路中的每一个控制电路都被耦合以控制所述高侧开关和低侧开关中 的相应开关的开关。 8.根据权利要求7所述的集成电路封装件，其中一个状态信号被从所述第一控制电路 通过所述通信链路传送至所述多个控制电路中的另一个。 9.根据权利要求2所述的集成电路封装件，其中所述开关模式功率转换器包括一个全 桥转换器，所述全桥转换器包括第一开关臂和第二开关臂，其中所述第一开关臂和第二开 关臂中的每。

9、一个开关臂都包括被耦合以驱动所述能量传递元件的一个高侧开关和一个低 侧开关，其中所述第一控制电路是多个控制电路中的一个，其中所述多个控制电路中的每 一个控制电路被耦合以控制所述高侧开关和低侧开关中的相应开关的开关。 10.根据权利要求9所述的集成电路封装件，其中一个状态信号被从所述控制电路通 过所述通信链路传送至一个全桥控制器电路。 11.根据权利要求2所述的集成电路封装件，其中所述第一控制芯片被安装在所述引 线框架的所述第一导体上，其中所述第一控制芯片被耦合至所述第一导电回路且完成所述 第一导电回路。 12.根据权利要求11所述的集成电路封装件，还包括第一键合线，所述第一键合线被 耦合至所述。

10、第一导体和所述第一控制芯片，其中所述第一键合线被包括作为所述第一导电 回路的一部分。 13.根据权利要求11所述的集成电路封装件，其中所述第二控制芯片被安装在所述引 线框架的所述第二导体上，其中所述第二控制芯片被耦合至所述第二导电回路。 14.根据权利要求13所述的集成电路封装件，还包括第二键合线，所述第二键合线被 耦合至所述第二导体和所述第二控制芯片，其中所述第二键合线被包括作为所述第二导电 回路的一部分。 15.根据权利要求1所述的集成电路封装件，其中所述一个或多个控制信号包括一个 编码信号。 16.根据权利要求1所述的集成电路封装件，其中所述通信链路包括一个单向通信链 路。 17.根据权。

11、利要求1所述的集成电路封装件，其中所述通信链路包括一个双向通信链 路。 18.一种开关模式功率转换器，包括： 一个开关电路，被耦合至能量传递元件的输入和所述开关模式功率转换器的输入； 所述能量传递元件被耦合在所述开关电路和所述开关模式功率转换器的输出之间； 一个控制电路，被耦合至所述开关电路，以控制所述开关电路的开关，从而调节从所述 开关模式功率转换器的输入至所述开关模式功率转换器的输出的能量传递； 第一导体，包括被耦合至所述控制电路的第一导电回路，其中所述第一导体被包括在 集成电路封装件的引线框架中；以及 第二导体，被包括在所述集成电路封装件的所述引线框架中，且与所述第一导体电流 隔离，其中。

12、所述第二导体包括第二导电回路，所述第二导电回路被布置为靠近所述第一导 权 利 要 求 书CN 103944360 A 3/4页 4 电回路且被磁耦合至所述第一导电回路，从而提供所述第一导体和第二导体之间的通信链 路，其中所述控制电路被耦合以响应于一个或多个控制信号来开关所述开关电路，所述一 个或多个控制信号通过所述第一导电回路和第二导电回路之间的磁耦合从所述第二导电 回路接收。 19.根据权利要求18所述的开关模式功率转换器，其中所述开关模式功率转换器包括 一个隔离式同步反激式转换器，其中所述控制电路是一个初级控制电路，以及其中所述开 关模式功率转换器还包括： 第二开关，被耦合至所述能量传递元。

13、件的输出和所述开关模式功率转换器的输出；以 及 次级控制电路，被耦合以接收代表所述开关模式功率转换器的输出的反馈信号，其中 所述次级控制电路还被耦合至所述第二开关以控制所述第二开关的开关，从而将能量从所 述能量传递元件传递至所述电源的输出，其中所述次级控制电路被耦合至所述第二导体， 以响应于所述反馈信号通过所述第一导电回路和所述第二导电回路之间的磁耦合将所述 一个或多个控制信号传输至所述初级控制电路。 20.根据权利要求18所述的开关模式功率转换器，其中所述开关模式功率转换器包括 一个隔离式反激式转换器，其中所述控制电路是一个初级控制电路，以及其中所述开关模 式功率转换器还包括一个次级控制电路。

14、，所述次级控制电路被耦合以接收代表所述开关模 式功率转换器的输出的反馈信号，其中所述一个或多个控制信号响应于所述反馈信号，以 及其中所述次级控制电路被耦合至所述第二导体，以通过所述第一导电回路和第二导电回 路之间的磁耦合将所述一个或多个控制信号传输至所述初级控制电路。 21.根据权利要求20所述的开关模式功率转换器，其中所述次级控制电路还被耦合， 以通过所述第一导体和第二导体之间的所述通信链路接收来自所述初级控制电路的零交 叉信号。 22.根据权利要求18所述的开关模式功率转换器，其中所述开关模式功率转换器包括 一个降压转换器，其中所述控制电路是一个高侧控制电路，以及其中所述开关模式功率转 换。

15、器还包括第二控制电路，所述第二控制电路被耦合以接收代表所述开关模式功率转换器 的输出的一个反馈信号，其中所述一个或多个控制信号响应于所述反馈信号，其中所述第 二控制电路被耦合至所述第二导体，以通过所述第一导电回路和第二导电回路之间的磁耦 合将所述一个或多个控制信号传输至所述高侧控制电路。 23.根据权利要求18所述的开关模式功率转换器，其中所述开关电路包括一个半桥转 换器，所述半桥转换器包括一个开关臂，所述开关臂具有一个高侧开关和一个低侧开关，所 述高侧开关和所述低侧开关被耦合以驱动所述能量传递元件，其中所述控制电路是多个控 制电路中的一个，其中所述多个控制电路中的每一个控制电路都被耦合以控制。

16、所述高侧开 关和低侧开关中的相应开关的开关。 24.根据权利要求23所述的开关模式功率转换器，其中一个状态信号被从所述控制电 路通过所述通信链路传送至所述多个控制电路中的另一个。 25.根据权利要求18所述的开关模式功率转换器，其中所述开关电路包括一个全桥构 造，所述全桥构造包括第一开关臂和第二开关臂，其中所述第一开关臂和第二开关臂中的 每一个开关臂都包括被耦合以驱动所述能量传递元件的一个高侧开关和一个低侧开关，其 权 利 要 求 书CN 103944360 A 4/4页 5 中所述控制电路是多个控制电路中的一个，其中所述多个控制电路中的每一个控制电路都 被耦合以控制所述高侧开关和低侧开关中的。

17、相应开关的开关。 26.根据权利要求25所述的开关模式功率转换器，其中一个状态信号被从所述控制电 路通过所述通信链路传送至一个全桥控制器电路。 27.根据权利要求18所述的开关模式功率转换器，其中所述控制电路被包括在安装在 引线框架的所述第一导体上的第一集成电路芯片中，其中所述第一集成电路芯片将所述第 一导电回路的多个部分耦合在一起。 28.根据权利要求27所述的开关模式功率转换器，还包括第一键合线，所述第一键合 线被耦合至所述第一导体和所述第一集成电路芯片，其中所述第一键合线被包括作为所述 第一导电回路的一部分。 29.根据权利要求27所述的开关模式功率转换器，还包括第二集成电路芯片，所述第。

18、 二集成电路芯片与所述第一集成电路芯片隔离并且被安装在所述引线框架的所述第二导 体上，其中所述第二集成电路芯片将所述第二导电回路的多个部分耦合在一起。 30.根据权利要求29所述的开关模式功率转换器，还包括第二键合线，所述第二键合 线被耦合至所述第二导体和所述第二集成电路芯片，其中所述第二键合线被包括作为所述 第二导电回路的一部分。 31.根据权利要求18所述的开关模式功率转换器，其中所述第一导电回路和第二导电 回路被耦合至所述集成电路封装件的相应的外部引脚焊区。 32.根据权利要求18所述的开关模式功率转换器，其中所述一个或多个控制信号包括 一个编码信号。 33.根据权利要求18所述的开关模。

19、式功率转换器，其中所述通信链路包括一个单向通 信链路。 34.根据权利要求18所述的开关模式功率转换器，其中所述通信链路包括一个双向通 信链路。 权 利 要 求 书CN 103944360 A 1/19页 6 使用磁耦合电流隔离引线框架通信的开关模式功率转换器 0001 相关申请 0002 本申请涉及Balakrishnan等人于2012年11月14日提交的、名称为 “Magnetically Coupled Galvanically Isolated Communication Using Lead Frame（使 用引线框架的磁耦合电流隔离式通信）”的美国专利申请No.#/#,#，该美国专。

20、利申请 被转让给本申请的受让人。 0003 本申请还涉及Kung等人于2012年11月14日提交的、名称为“Noise Cancellation For A Magnetically Coupled Communication Link Utilizing A Lead Frame（使用引线框架用于磁耦合通信链路的噪声消除）”的美国专利申请No.#/#,#， 该美国专利申请被转让给本申请的受让人。 技术领域 0004 本发明总体涉及要求电流隔离（galvanic isolation）的电路之间的通信。更 具体地，本发明的实施例涉及开关模式功率转换器例如电源和功率逆变器中跨隔离势垒 （isola。

21、tion barrier）的通信。 背景技术 0005 开关模式功率转换器广泛用于需要经调节的直流（dc）源来供其运行的家用器具 或工业器具，例如像在电子移动设备中普遍使用的电池充电器。离线ac-dc转换器将低频 （例如，50Hz或60Hz）高压ac（交流）输入电压转换成所要求电平的dc输出电压。一些类 型的开关模式功率转换器由于其良好的经调节的输出、高效率和小尺寸以及其安全和保护 特征而普及。普及的开关模式功率转换器的拓扑包括反激式（flyback）、前向、升压、降压、 半桥和全桥拓扑，以及包括谐振类型的许多其他拓扑。 0006 除了输出处的电压电平变化，隔离式（isolated）开关模式功。

22、率 转换器的安全需 求还通常要求使用高频变压器以提供开关模式功率转换器的输入和输出之间的电流隔离。 0007 开关模式功率转换器的市场中的一个主要挑战是，降低开关模式功率转换器的尺 寸和成本，同时维持高性能运行规范。在已知的隔离式开关模式功率转换器中，对开关模式 功率转换器的输出的感测以及对用于调节开关模式功率转换器输出参数（例如，电流或电 压）的反馈信号的传送通常使用外部隔离部件（例如像光耦合器）来完成。这些已知方法为 开关模式功率转换器增加了不想要的附加尺寸以及成本。此外，光耦合器运行缓慢，且在许 多情形中，会限制开关模式功率转换器的反馈带宽和瞬态响应。 发明内容 0008 根据本发明的一。

23、方面，提供一种供用于开关模式功率转换器的集成电路封装件， 该集成电路封装件包括： 0009 一个包封部； 0010 一个引线框架，所述引线框架的一部分被布置在所述包封部内，所述引线框架包 说 明 书CN 103944360 A 2/19页 7 括第一导体，所述第一导体具有被大体布置在所述包封部内的第一导电回路，其中所述引 线框架还包括与所述第一导体电流隔离的第二导体，其中所述第二导体包括被大体布置在 所述包封部内的第二导电回路，所述第二导电回路靠近所述第一导电回路且磁耦合至所述 第一导电回路，以提供所述第一导体和所述第二导体之间的通信链路； 0011 第一控制芯片，包括被耦合至所述第一导体的第。

24、一控制电路；以及 0012 第二控制芯片，包括被耦合至所述第二导体的第二控制电路，其中一个或多个控 制信号通过所述通信链路在所述第一控制芯片和第二控制芯片之间被传送。 0013 根据本发明的另一方面，提供一种开关模式功率转换器，该开关模式功率转换器 包括： 0014 一个开关电路，被耦合至能量传递元件的输入和所述开关模式功率转换器的输 入； 0015 所述能量传递元件被耦合在所述开关电路和所述开关模式功率转换器的输出之 间； 0016 一个控制电路，被耦合至所述开关电路，以控制所述开关电路的开关，从而调节从 所述开关模式功率转换器的输入至所述开关模式功率转换器的输出的能量传递； 0017 第一。

25、导体，包括被耦合至所述控制电路的第一导电回路，其中所述第一导体被包 括在集成电路封装件的引线框架中；以及 0018 第二导体，被包括在所述集成电路封装件的所述引线框架中，且与所述第一导体 电流隔离，其中所述第二导体包括第二导电回路，所述第二导电回路被布置为靠近所述第 一导电回路且被磁耦合至所述第一导电回路，从而提供所述第一导体和第二导体之间的通 信链路，其中所述控制电路被耦合以响应于一个或多个控制信号来开关所述开关电路，所 述一个或多个控制信号通过所述第一导电回路和第二导电回路之间的磁耦合从所述第二 导电回路接收。 附图说明 0019 参照下列附图描述本发明的非限制性和非穷举性的实施方案，其中。

26、在各个视图 中，相同的参考数字指代相同的部分，除非另有规定。 0020 图1A出于本公开内容的目的示出了发射和接收信号以传送数字或模拟信息的磁 耦合导电回路的构思运行。 0021 图1B示出了根据本公开内容的教导的适于双向运行的导电回路的另一构思实施 例。 0022 图2A示出了根据本发明的教导的具有电流隔离式磁耦合导电回路的集成电路封 装件（integrated circuit package）的一个实施例的外部视图，所述电流隔离式磁耦合导 电回路由所述集成电路封装件的包封部分（encapsulated portion）内部的引线框架的隔 离导体形成。 0023 图2B示出了根据本发明的教导。

27、的电流隔离式磁耦合导电回路的一个示例结构的 内部视图，所述电流隔离式磁耦合导电回路由图2A的示例集成电路封装件内部的引线框 架的隔离导体形成。 0024 图2C示出了根据本发明的教导的具有电流隔离式磁耦合导电回 路的集成电路 说 明 书CN 103944360 A 3/19页 8 封装件的一个实施例的外部视图，所述电流隔离式磁耦合导电回路由所述集成电路封装件 的包封部分内部的引线框架的隔离导体形成。 0025 图2D示出了根据本发明的教导的电流隔离式磁耦合导电回路的一个示例结构的 内部视图，所述电流隔离式磁耦合导电回路由图2C的示例集成电路封装件内部的引线框 架的隔离导体形成。 0026 图3。

28、A示出了根据本发明的教导的具有磁耦合通信链路的集成电路封装件的一个 实施例的外部视图，所述磁耦合通信链路由所述集成电路封装件的包封部分内部的引线框 架的隔离导体形成。 0027 图3B示出了根据本发明的教导的具有磁耦合通信链路的集成电路封装件的内部 的引线框架的一个实施例的内部视图，所述磁耦合通信链路由所述集成电路封装件的包封 部分内部的引线框架的隔离导体的磁耦合导电回路形成。 0028 图3C示出了根据本发明的教导的多芯片（multi-die）隔离式控制器集成电路封 装件的引线框架的一个实施例的内部视图，所述多芯片隔离式控制器集成电路封装件在控 制器芯片之间具有磁耦合通信链路，所述链路由所述。

29、集成电路封装件的包封部分内部的引 线框架的隔离导体的磁耦合导电回路形成。 0029 图3D示出了根据本发明的教导的跨接键合线（jumper bond wire）的一个示例侧 视图，所述跨接键合线被耦合至一个集成电路芯片和集成电路封装件内部的引线框架的隔 离导体的一个导电回路。 0030 图4A示出了根据本发明的教导的具有磁耦合通信链路的集成电路封装件的引线 框架的一个实施例的内部视图的倾斜3D（三维）视图，所述磁耦合通信链路由所述集成电 路封装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体的磁耦合导电回路形成。 0031 图4B示出了根据本发明的教导的多芯片隔离式控制器集成电路封装件的引线框 架的一个实。

30、施例的内部视图的倾斜3D视图，所述多芯片隔离式控制器集成电路封装件在 控制器芯片之间具有由磁耦合导电回路形成的通信链路，所述磁耦合导电回路由所述集成 电路封装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体形成。 0032 图5示出了根据本发明的教导的具有次级控制的同步反激式开关 模式功率转换 器的一个实施例的示意图，所述次级控制利用在控制器芯片之间具有磁耦合通信链路的多 芯片隔离式控制器集成电路封装件的一个实施例，所述磁耦合通信链路由所述集成电路封 装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体形成。 0033 图6示出了根据本发明的教导的反激式开关模式功率转换器的一个实施例的示 意图，所述反激式开关模式功率转。

31、换器利用多芯片隔离式控制器集成电路封装件的一个实 施例，所述多芯片隔离式控制器集成电路封装件在所述集成电路封装件的包封部分内部在 控制器芯片之间包括双向磁耦合通信链路，其中输出信息通过所述磁耦合通信链路被传递 至初级侧，以及AC线路零交叉检测信号通过所述磁耦合通信链路被传递至次级侧。 0034 图7示出了根据本发明的教导的降压转换器的一个实施例的示意图，所述降压转 换器利用具有磁耦合通信链路的多芯片隔离式控制器集成电路封装件的一个实施例，所述 磁耦合通信链路由所述集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体形成。 0035 图8A示出了根据本发明的教导的开关模式功率转换器的一个实施例的示意。

32、图， 所述开关模式功率转换器包括半桥转换器的一部分的一个实施例，所述半桥转换器利用具 说 明 书CN 103944360 A 4/19页 9 有磁耦合通信链路的多芯片隔离式控制器集成电路封装件的一个实施例，所述磁耦合通信 链路由所述集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体形成。 0036 图8B示出了根据本发明的教导的开关模式功率转换器的一个实施例的示意图， 所述开关模式功率转换器包括半桥转换器的一部分的另一实施例，所述半桥转换器利用具 有磁耦合通信链路的多芯片隔离式控制器集成电路封装件的一个实施例，所述磁耦合通信 链路由所述集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体形成。 00。

33、37 图8C示出了根据本发明的教导的开关模式功率转换器的一个实施例的示意图， 所述开关模式功率转换器包括半桥转换器的一部分的又一实施例，所述半桥转换器利用具 有磁耦合通信链路的多芯片隔离式控制器集成电路封装件的一个实施例，所述磁耦合通信 链路由所述集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的隔离导体形成；图8C为通过自 举电容器的高侧电源的一个实施例，或者可以利用变压器绕组的电流隔离或者从高侧开关 的漏极供应。 0038 图9A示出了根据本发明的教导的开关模式功率转换器的一个实 施例的示意图， 所述开关模式功率转换器包括利用一个示例磁耦合通信链路的半桥转换器的一部分的一 个实施例，所述示例磁耦合通。

34、信链路由所述集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的 隔离导体形成。 0039 图9B示出了根据本发明的教导的开关模式功率转换器的一个实施例的示意图， 所述开关模式功率转换器包括利用一个示例磁耦合通信链路的半桥转换器的一部分的另 一实施例，所述示例磁耦合通信链路由所述集成电路封装件的包封部分内部的引线框架的 隔离导体形成。 0040 在附图的各个视图中，相应的参考符号指示相应的部件。本领域普通技术人员将 理解，附图中的元件出于简化和清楚的目的被示出，未必按比例绘制。例如，附图中的一些 元件的尺寸可相对于其他元件被夸大，以帮助提高对本发明的多个实施方案的理解。此外， 通常未描绘在商业可行的实施方。

35、案中有用或必要的、常见但容易理解的元件，以便于较不 受妨碍地查看本发明的这些实施方案。 具体实施方式 0041 在下文的描述中，阐明了众多具体细节，以提供对本发明的透彻理解。然而，本领 域的普通技术人员将明了，实施本发明无需采用所述具体细节。在其他情况下，为了避免模 糊本发明，没有详细描述众所周知的材料或方法。 0042 本说明书全文提到“一个实施方案”、“一实施方案”、“一个实施例”或“一实施例” 意指，关于该实施方案或实施例描述的具体特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个 实施方案中。因此，本说明书全文多处出现的短语“在一个实施方案中”、“在一实施方案 中”、“一个实施例”或“一实施例”。

36、未必全都指相同的实施方案或实施例。再者，所述具体 特征、结构或特性可在一个或多个实施方案或实施例中以任何合适的组合和/或子组合结 合。具体特征、结构或特性可被包括在集成电路、电子电路、组合逻辑电路或其他提供所描 述的功能的合适的部件中。此外，应理解，随本文提供的图出于向本领域普通技术人员解释 的目的，并且附图未必按比例绘制。 0043 在一些应用中，多个控制器可被容纳在单个集成电路封装件中。每一个控制器被 说 明 书CN 103944360 A 5/19页 10 制作成半导体芯片。本申请公开了这样一种集成电路封装件结构，该集成电路封装件结构 使用引线框架的多个部分之间的磁耦合，使得能够在具有电。

37、流隔离的控制器之间通信，同 时对总体封装而言增加很少的成本或者不增加成本。 0044 集成电路封装件一般包括一个引线框架。引线框架为可被容纳在集成电路封装件 中的单个芯片或多个芯片提供机械支撑。通常，引线框架一般包括半导体芯片可被附接至 的一个芯片附接焊区（pad）。此外，引线框架通常还包括用作与集成电路封装件外部的电路 的电气连接的引线。引线框架通常由扁平的金属片构成。所述扁平的金属片可被冲压、蚀 刻、冲孔等形成有一个图案，所述图案限定引线框架的芯片附接焊区和多个引线。 0045 如上面所提及的，在已知的开关模式功率转换器中，通常使用外部隔离部件（例如 像光耦合器）或者通过使用变压器芯上磁耦。

38、合至次级绕组的额外的偏置（例如，反馈）绕组 来提供隔离。这些已知的方法为开关模式功率转换器增加了不想要的附加尺寸以及总体成 本。在根据本发明的教导的实施例中，利用磁耦合导电回路提供隔离，所述磁耦合导电回 路由集成电路封装件结构的包封部分内部的引线框架的电流隔离导体形成，这在隔离电路 之间提供了磁耦合通信链路。在多个实施例中，根据本发明的教导，由集成电路封装件的 引线框架的隔离导体形成的磁耦合通信链路所提供的隔离可被用于多种应用，包括要求在 其初级侧和次级侧之间具有电流隔离的开关模式功率转换器。根据本发明的教导，利用集 成电路封装件该集成电路封装件具有由其引线框架的隔离导体形成的磁耦合通信链 路。

39、的一些示例开关模式功率转换器包括但不限于，同步反激式拓扑、隔离反激式拓扑、 隔离同步反激式拓扑、降压拓扑、前向拓扑、半桥拓扑和全桥拓扑。 0046 出于本公开内容的目的，电流的一个物理闭合路径称为一个回路。一个回路可包 括处于循环电流的路径中的不同元件，例如导体（在该公开内容的实施例中，导体可由IC 封装件内部的引线框架和键合线形成）以及电气部件。回路中的每一个元件形成该回路的 一部分，该回路中的一个或多个元件的组合称为部分回路（partial loop）。在磁 场耦合的 情况下，一个包围（enclose）磁场的回路通常被认为具有一匝（turn）或多匝。每一匝相应 于对磁场的一个包围物。 00。

40、47 图1A和图1B示出了根据本发明教导的例如开关模式功率转换器的控制器IC中 的发射和接收信号以传送运行信息的磁耦合导电回路的构思运行。在图1A中，磁耦合通信 链路100包括耦合至发射电路110的外导电回路102和耦合至接收电路130的内导电回路 105。在一个实施例中，所述外导电回路102包括脉冲电流源114，所述脉冲电流源114将脉 冲电流120注入至导电回路102。在一些实施方案中，所述发射电路110可利用发射机电流 I T 120传送信息。在一个实施例中，发射电路110中的电路可控制发射机电流I T 120的多个 性质，从而将信息传送至所述接收电路130。当所述发射机电流I T 12。

41、0随时间在幅度上变化 或改变时，它在内导电回路105的导体附近产生变化的磁场。由于电磁感应法则，在导体两 端生成一个受制于变化的磁场的电压。在一个实施例中，脉冲电流I T 120具有其上升时的时 间、其下降时的时间以及一个振幅。由于发射机电流I T 120而引起的外导电回路102所生 成的变化的磁通具有进入页面的方向。标记108示出了穿过发射机回路102和接收机回路 105的总磁场。通常，如示出的用于标记108的“X”符号指示进入页面的磁场或磁通，而用 于标记符号的点（dot）符号指示离开页面的磁场或磁通。 0048 因而，在该实施方案中，由于由电流I T 120的变化而生成的变化的磁场，感生。

42、了接 说 明 书CN 103944360 A 10 6/19页 11 收机电压V R 140，并且接收机电压V R 140可导致图1A中示出的方向上的接收机电流I R 138。 0049 接收电路130可包括能接收由发射电路110所感生的电压和/或电流的电路，并 且将所述电压和/或电流解释为信息。可被控制以传送信息的所述发射机电流I T 120的性 质可包括发射机电流I T 120的幅度和变化率。在所描绘的发射机电流I T 120的实施例中，由 脉冲波形120所限定的上升斜率和下降斜率在发射机电流脉冲波形120的上升时间期间感 生具有正振幅的脉动电压V R 140，在发射机电流脉冲波形120的。

43、下降时间期间感生具有负振 幅的脉动电压V R 140。在一个实施例中，接收电路130可包括一个比较器132，所述比较器 132响应于接收电路130的感生电压脉冲V R 140的振幅与阈值电压V Th 134的比 较。 0050 所传送的信号可采用数字信息或模拟信息的形式。在数字信息的情形中，通信可 以是二进制信号的形式，或者是本领域普通技术人员会已知的更复杂的编码数字数据的形 式。应理解，可使用其他通信技术。在一些实施例中，可使用利用发射机电流I T 120与由接 收电路130接收的、所得到的感生接收机电压V R 140和接收机电流I R 138之间的关系的通信 技术。 0051 图1B示出了。

44、磁耦合通信链路150的另一实施例。在一个实施例中，通信链路150 可适于双向通信，且包括两个导电回路。第一回路152和第二回路155被定位为包围最大 限度的公共磁场区域。与图1A的实施例图1A的实施例会更好地适于单向通信相 对照，图1B的双向实施例的回路152和154具有大约相同的尺寸。为了最佳的双向运行， 回路的物理对称性是重要的，导致近似相同的双向行为。第一回路152和第二回路155中 的磁场或磁通具有进入页面的方向。 0052 图1A和图1B之间的运行/功能差别在于，在图1B中，第一回路152和第二回路 155被分别耦合至收发机（发射/接收）电路160和180。通过选择开关S1163，收。

45、发机电路 1160可将发射电路162或接收电路165耦合至第一回路152。 0053 通过选择开关S2183，收发机电路2180可将发射电路182或接收电路185耦合至 第二回路155。 0054 如果收发机电路1160被耦合作为发射电路将电流脉冲I TR1 170注入至第一回路， 则通过第二回路155和开关S2183，收发机电路2180将被耦合作为接收电路以接收电流脉 冲I TR2 190或电压脉冲V TR2 187形式的被传送的信号。 0055 另一方面，如果收发机电路2180被耦合作为发射电路将电流脉冲I TR2 190注入至 第二回路，则通过第一回路152并且通过开关S1163的受控功。

46、能，收发机电路1160将被耦 合作为接收电路以接收电流脉冲I TR1 160或者电压脉冲V TR1 167形式的被传送的信号。 0056 收发机电路160和180中的发射电路162和182可分别包括脉冲电流源164和 184，并且收发机电路160和180中的接收电路165和185可分别包括具有阈值电压168和 188的比较器电路166和186。 0057 为了示出IC行业中的实际应用的一个实施例，图2A和图2B示出了根据本发明的 教导的一个示例集成电路封装件210，所述示例集成电路封装件210具有电流隔离式磁耦 合导电回路，所述电流隔离式磁耦合导电回路由集成电路封装件的包封部分内部的引线框 架。

47、的电流隔离导体形成。在图2A和图2B示出的实施例中，在集成电路封装件210的两侧 存在外部引脚201、202、203和204以及外部引脚205、206、207和208。在该实施例中，所有 外部引脚都是包括内部导电元件296和297的引线框架298的一部分，并且都如所示从集 说 明 书CN 103944360 A 11 7/19页 12 成电路封装件210的包封部299延伸出，所述内部导电元件296和297是集成电路封装件 210的在引入任何键合线（例如，键合线295）之前的基础部分。在一个实施例中，引线框架 298可由已知的用于集成电路封装件的引线框架的导电材料（例如像铜）构成，并且是大体 扁。

48、平的且被嵌入在集成电路封装件210的模塑料（molding compound）中。在该实施例中， 除了为键合线295的连接部提供机械支撑外，引线框架298还提供至耦合至封装件210的 引脚201至208的电路系统的电气连接性以及自耦合至封装件210的引脚201至208的电 路系统的电气连接性。 0058 图2B示出了根据本发明的教导的包封部299内部的视图，显示了电流隔离式磁耦 合导电回路215和211的一个示例结构，该电流隔离式磁耦合导电回路215和211由图2A 的示例集成电路封装件210的引线框架298的隔离的第一和第二导体296和297形成。具 体地，如所示的实施例中示出的，引线框架2。

49、98包括第一导体297和第二导体296，所述第一 导体297和第二导体296被包封在包封部299内的绝缘模塑料材料中。在一个实施例中， 引线框架298的第一和第二导体297和296可由扁平的金属片通过蚀刻、冲压、冲孔等形 成，从而形成第一导体297中的第一导电部分回路215，以及第二导体296中的第二导电部 分回路211。在图2B所描绘的实施例中，如所示出的，键合线295被耦合至第二导体296， 从而将第二导电部分回路211的多个部分耦合在一起。在所描绘的实施例中，第二导体296 与第一导体297电流隔离。在一个实施例中，键合线295具有足够的路径长度，以提供与第 一导体297足够的隔离间距，从而维持第一导体297和第二导体296之间的电流隔离。在 未示出的另一实施例中，应理解，一个或多 个附加的键合线可被包括，将第一导电回路215 和/或第二导电回路211的多个部分耦合在一起。应理解，连接在引脚201、202之间和引 脚203、204之间的电路元件是需要的，以完成所示出的部分导电回路215，从而通过通信链 路。