CN113488461B - 一种应用于微电路***的厚膜混合集成电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种应用于微电路***的厚膜混合集成电路。所述厚膜混合集成电路包括输入端、变换端和输出端；所述微电路***与所述厚膜混合集成电路通过反馈支路连接。所述反馈支路连接所述输入端、所述输出端以及所述微电路***；所述反馈支路包括功率因素校正电路与输出保护电路；所述功率因素校正电路连接所述输出端，用于探测所述输出端连接的微电路***的功率，基于所述探测的功率，校正所述输出保护电路检测到的输出电压；所述变换端包括控制模块、整流模块和滤波模块；所述控制模块包括开关控制器和变压器组合单元；所述输入端与所述控制模块通过厚膜工艺集成；所述厚膜工艺集成包括：将所述输入端与所述开关控制器键合后组装。
Description
技术领域
本发明属于厚膜集成与微电路技术领域，尤其涉及一种应用于微电路***的厚膜混合集成电路。
背景技术
微电路指具有高密度等效电路元件和(或)部件，并可作为独立件的微电子器件。厚膜集成电路是指用丝网印刷和烧结等厚膜工艺在同一基片上制作无源网络，并在其上组装分立的半导体器件芯片或单片集成电路或微型元件，再外加封装而成的混合集成电路。厚膜混合集成电路是一种微型电子功能部件。
厚膜集成电路与薄膜混合集成电路相比，厚膜混合集成电路的特点是设计更为灵活、工艺简便、成本低廉，特别适宜于多品种小批量生产。在电性能上，它能耐受较高的电压、更大的功率和较大的电流。厚膜微波集成电路的工作频率可以达到4GHz以上。它适用于各种电路，特别是消费类和工业类电子产品用的模拟电路。带厚膜网路的基片作为微型印制线路板已得到广泛的应用。
开关电源是一种重量轻、体积小、高效率的电源，在家电设备、PC电脑、工业机器人、装甲战车等国民经济和国防工业领域都有着广泛的应用。随着电子技术的不断创新和发展，开关电源的性能也在不断提升，特别是其工作频率呈现出爆发式的增长，电源向着轻、薄、低干扰、高效率的方向快速发展，为社会生活的电子化、信息化发展做出了重要的推进作用。
DC/DC开关电源的组装工艺一般可分为:印制电路板组装工艺和厚膜混合集成组装工艺。
申请号为CN202110113985.9的中国发明专利申请提出一种DC-DC转换器的控制方法。所述方法包括：通信模式下，获取当前通信频段；判断所述当前通信频段是否为预设高风险通信频段；在所述当前通信频段为预设高风险通信频段时，调整所述DC-DC转换器的时钟信号相关参数值，以降低所述当前通信频段的电磁干扰。应用上述方案，可以在降低电磁干扰的同时，兼顾硬件成本及电源效率。
中国授权发明专利CN108962846B提出一种厚膜混合集成电路的封装结构及其制作方法,本发明技术方案所述厚膜混合集成电路的封装结构中在厚膜成膜基板上装配有支架结构,这样可以同时通过厚膜成膜基板以及支架结构组装第一类元器件,从而形成3D的封装结构,增加产品内第一类元器件的组装面积,提高厚膜混合集成电路产品的组装密度,便于电子元器件的小型化设计。
在研究文献方面，可参见如下现有技术介绍：
[1」胡元，郑文.厚膜混合集成DC/DC模块电源的可靠性设计，.混合微电子技术，2003(3-4):130-133。
[2]刘颖潇,林政,张天会.厚膜混合集成电路粘接工艺研究[J].电子世界,2019(18):16-20.
然而，发明人在实践中发现，现有的厚膜混合集成电路在稳定性、安全性上均有待加强；并且其效率、体积、重量等方面还存在欠缺，与具体的微电路***的耦合性也需要改进。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种应用于微电路***的厚膜混合集成电路。
所述微电路***包括负载网络；所述负载网络包括直流负载和交流负载；
所述直流负载包括光伏发电***和储能***；
所述交流负载包括变频智能家电。
所述厚膜混合集成电路包括输入端、变换端和输出端；所述微电路***与所述厚膜混合集成电路通过反馈支路连接。
所述反馈支路连接所述输入端、所述输出端以及所述微电路***；所述反馈支路包括功率因素校正电路与输出保护电路；所述功率因素校正电路连接所述输出端，用于探测所述输出端连接的微电路***的功率，
基于所述探测的功率，校正所述输出保护电路检测到的输出电压；
所述变换端包括控制模块、整流模块和滤波模块；所述控制模块包括开关控制器和变压器组合单元；所述输入端与所述控制模块通过厚膜工艺集成；
所述厚膜工艺集成包括：将所述输入端与所述开关控制器键合后组装。
所述厚膜混合集成电路还包括通过厚膜混合集成于所述反馈支路的采样电路；
所述采样电路通过激光调阻后黏贴于所述反馈支路。
所述采样电路用于维持厚膜混合集成电路输出端电压的幅值稳定。
所述开关控制器包括逆变单元和谐振单元；
在所述逆变单元和所述谐振单元之间，连接有前置控制单元，所述前置控制单元通过启动电路连接至基准源电路；
所述基准源电路同时连接第一反馈支路和第二反馈支路。
所述第一反馈支路为误差比较器；所述第二反馈支路为误差放大器。
本发明公开的厚膜混合集成电路可以广泛应用于包括交流和直流负载在内的混合微电路微电网***。
本发明的进一步优点将结合说明书附图在具体实施例部分进一步详细体现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例的一种应用于微电路***的厚膜混合集成电路的主体结构示意图
图2是图1所述厚膜混合集成电路的厚膜混合集成工艺的基板布局示意图
图3是图1所述厚膜混合集成电路应用于微电路***的结构示意图
图4是图1所述厚膜混合集成电路的变换端的结构示意图
图5是图1所述厚膜混合集成电路的变换端的开关控制器的部分结构示意图
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出进一步的描述。
需要指出的是，在本发明的各个实施例中给出的说明书附图描述仅仅是示意性的，不代表全部的具体的电路结构；
本发明未特别明确的部分模块结构，以现有技术记载的内容为准。本发明在前述背景技术部分提及的现有技术可作为本发明的一部分，用于理解部分技术特征或者参数的含义。本发明的保护范围以权利要求实际记载的内容为准。
参照图1，是本发明一个实施例的一种应用于微电路***的厚膜混合集成电路的主体结构示意图。
在图1中，所述厚膜混合集成电路包括输入端、变换端和输出端；所述微电路***与所述厚膜混合集成电路通过反馈支路连接。
所述反馈支路为多个模块的通常，如图1中虚线框所示。
所述反馈支路连接所述输入端、所述输出端以及所述微电路***；
所述反馈支路包括功率因素校正电路与输出保护电路；
所述功率因素校正电路连接所述输出端，用于探测所述输出端连接的微电路***的功率，基于所述探测的功率，校正所述输出保护电路检测到的输出电压。
图1中，所述变换端包括控制模块、整流模块和滤波模块；所述控制模块包括开关控制器和变压器组合单元。
所述输入端与所述控制模块通过厚膜工艺集成。
图2示出图1所述厚膜混合集成电路的厚膜混合集成工艺的基板布局示意图。
在图2中，所述厚膜工艺集成包括：将所述输入端与所述开关控制器键合后组装。
虽然未示出，所述厚膜混合集成电路还包括通过厚膜混合集成于所述反馈支路的采样电路；
所述厚膜混合集成包括：
所述采样电路通过激光调阻后黏贴于所述反馈支路。
图3是图1所述厚膜混合集成电路应用于微电路***的结构示意图。
所述微电路***包括负载网络；所述负载网络包括直流负载和交流负载；所述直流负载包括光伏发电***和储能***；所述交流负载包括变频智能家电。
更具体的，所述直流负载还包括电动汽车充电桩以及终端照明组合件。
接下来参见图4至图5。
在图4中，所述变换端还包括输入保护电路；所述反馈支路包括第一反馈支路和第二反馈支路；所述第一反馈支路的输入端与所述第二反馈支路的输出端通过偏置支路连接；所述输入保护电路连接所述第一反馈支路的输出端和所述输入端；所述输出保护电路连接所述第二反馈支路的输入端和所述输出端。
在图4中，虽然未示出，但是所述开关控制器包括逆变单元和谐振单元；
在所述逆变单元和所述谐振单元之间，连接有前置控制单元，所述前置控制单元通过启动电路连接至基准源电路；
所述基准源电路同时连接所述第一反馈支路和所述第二反馈支路。
更具体的，所述开关控制器包括DC-DC变换电路；所述DC-DC变换电路通过启动电路连接基准源电路。
更优选的，参见图5，所述基准源电路连接至所述第一反馈支路和所述第二反馈支路的正相输入端；
所述第一反馈支路为误差比较器；所述第二反馈支路为误差放大器。
作为更进一步的优选，所述输入保护电路为过温保护电路；所述过温保护电路包括温度检测电路；所述温度检测电路检测输入端的温度，当温度超过预设值时，关闭所述启动电路。
所述输出保护电路为过压保护电路，所述过压保护电路包含电压检测电路；所述电压检测电路检测所述DC/DC变换器的输出电压，当所述输出电压的变化值高于预设范围时，发送预警信号给所述第二反馈支路，使得所述第二控制反馈支路通过所述前置控制电路调节所述变换端中的开关器件的状态。
作为进一步的优选，在上述实施例中，所述逆变单元通过所述谐振单元连接所述变压器组合单元；所述变压器组合单元通过所述整流模块连接至输出端。
所述逆变单元包括多级逆变器，所述多级逆变器中的最后一级为全桥逆变电路；所述谐振单元为LLC谐振电路；所述LLC谐振电路与所述全桥逆变电路并联。
在上述进一步优选的实施例中，所述谐振单元为LLC谐振电路；所述LLC谐振电路与所述全桥逆变电路并联，全桥逆变与LLC配合并联实现，可以减少谐波干扰。
在上述实施例中，开关控制器和变压器组成电路的换能模块，分别完成能量的传输、输出和存储，以及输入、输出电压幅值调整的任务。采样电路的任务是维持电源输出电压的幅值稳定，反馈支路实时的调整变换器开关管的占空比，保证输出电压不随外接负载的波动而产生变化。
输入端还存在第一滤波电路，第一滤波电路的作用是消除电路涌流、冲击电压对电源电路的影响，确保电路安全工作，并抑制电压纹波对电路的输入、输出造成干扰。输出端还存在第二滤波电路，其作用是滤除电源输出电流上的交流等杂扰信号，得到稳定的直流输出，实现输出电压的滤波整形。
实践证明，本发明公开的厚膜混合集成电路可以广泛应用于包括交流和直流负载在内的混合微电路微电网***；更具体的，可将本发明的所述集成电路模块应用于楼宇微网，设计出一种包含多个电压等级的直流供电***；还可以在交直流微网***中电压分区运行的功率协同控制，实现了通过直流接口端电压的控制调节微网内的功率平衡。
总之，相对于现有技术，本发明提出的厚膜混合集成电路具有效率高、体积小、重量轻，以及更宽的稳压范围及更小的输出纹波的特点，可广泛适用于微电网负载网络与微电网电路***。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种应用于微电路***的厚膜混合集成电路，所述厚膜混合集成电路包括输入端、变换端和输出端；所述微电路***与所述厚膜混合集成电路通过反馈支路连接；
其特征在于：
所述反馈支路连接所述输入端、所述输出端以及所述微电路***；
所述反馈支路包括功率因素校正电路与输出保护电路；
所述功率因素校正电路连接所述输出端，用于探测所述输出端连接的微电路***的功率，基于所述探测的功率，校正所述输出保护电路检测到的输出电压；
所述变换端包括控制模块、整流模块和滤波模块；
所述控制模块包括开关控制器和变压器组合单元；
所述输入端与所述控制模块通过厚膜工艺集成；
所述厚膜工艺集成包括：
将所述输入端与所述开关控制器键合后组装。
2.如权利要求1所述的一种应用于微电路***的厚膜混合集成电路，其特征在于：
所述微电路***包括负载网络；所述负载网络包括直流负载和交流负载；
所述直流负载包括光伏发电***和储能***；
所述交流负载包括变频智能家电。
3.如权利要求1所述的一种应用于微电路***的厚膜混合集成电路，其特征在于：
所述变换端还包括输入保护电路；
所述反馈支路包括第一反馈支路和第二反馈支路；
所述第一反馈支路的输入端与所述第二反馈支路的输出端通过偏置支路连接；
所述输入保护电路连接所述第一反馈支路的输出端和所述输入端；
所述输出保护电路连接所述第二反馈支路的输入端和所述输出端。
4.如权利要求3所述的一种应用于微电路***的厚膜混合集成电路，其特征在于：
所述开关控制器包括逆变单元和谐振单元；
在所述逆变单元和所述谐振单元之间，连接有前置控制单元，所述前置控制单元通过启动电路连接至基准源电路；
所述基准源电路同时连接所述第一反馈支路和所述第二反馈支路。
5.如权利要求4所述的一种应用于微电路***的厚膜混合集成电路，其特征在于：
所述逆变单元通过所述谐振单元连接所述变压器组合单元；
所述变压器组合单元通过所述整流模块连接至输出端。
6.如权利要求4所述的一种应用于微电路***的厚膜混合集成电路，其特征在于：
所述开关控制器包括DC-DC变换电路；
所述DC-DC变换电路通过启动电路连接基准源电路。
7.如权利要求4所述的一种应用于微电路***的厚膜混合集成电路，其特征在于：
所述逆变单元包括多级逆变器，所述多级逆变器中的最后一级为全桥逆变电路；
所述谐振单元为LLC谐振电路；
所述LLC谐振电路与所述全桥逆变电路并联。
8.如权利要求4所述的一种应用于微电路***的厚膜混合集成电路，其特征在于：
所述基准源电路连接至所述第一反馈支路和所述第二反馈支路的正相输入端；
所述第一反馈支路为误差比较器；所述第二反馈支路为误差放大器。
9.如权利要求1-8任一项所述的一种应用于微电路***的厚膜混合集成电路，其特征在于：
所述厚膜混合集成电路还包括通过厚膜混合工艺集成于所述反馈支路的采样电路；
所述采样电路通过激光调阻后黏贴于所述反馈支路。
10.如权利要求9所述的一种应用于微电路***的厚膜混合集成电路，其特征在于：
所述采样电路用于维持厚膜混合工艺集成电路输出端电压的幅值稳定。
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