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申请/专利权人：天津大学

摘要：本发明公开一种基于异质集成的高功率密度同步升压DC‑DC转换芯片，包括片上集成部分及片外部分，片上集成部分包括高边增强型GaN功率开关管、低边增强型GaN功率开关管以及基于CMOS工艺的CMOS控制电路，CMOS控制电路包括带隙基准、误差放大器、箝位电路、比较器、锯齿波发生器、电平位移电路、驱动电路模块，片外部分包括电感L和电容C。本发明的本发明基于异质集成的高功率密度同步升压DC‑DC转换器芯片，可以有效提高芯片级DC‑DC转换器的输出功率；大大减小了高功率DC‑DC转换器的体积，有效降低其成本；具备宽输入电压范围，能在高开关频率下实现高的转换效率。

主权项：1.基于异质集成的高功率密度同步升压DC-DC转换芯片，其特征在于，包括片上集成部分及片外部分，片上集成部分包括高边增强型GaN功率开关管、低边增强型GaN功率开关管以及基于CMOS工艺的CMOS控制电路，CMOS控制电路包括带隙基准、误差放大器、箝位电路、比较器、锯齿波发生器、电平位移电路、驱动电路模块，片外部分包括电感L和电容C；锯齿波发生器的锯齿波信号输出端与比较器的负相输入端连接，带隙基准的输出端与误差放大器正相输入端连接，误差放大器的输出端与箝位电路的一端连接，箝位电路的另一端与比较器的正相输入端连接，误差放大器的负相输入端接入反馈电压VFB信号，比较器的输出端接电平位移电路的输入端，电平位移电路输出端连接两个Buf缓冲器的输入端，两个Buf缓冲器的输出端对应的与高边增强型GaN功率开关管以及低边增强型GaN功率开关管的栅极连接，电感L的一端与低边增强型GaN功率开关管的漏极以及高边增强型GaN功率开关管的漏极相接，电感L的另一端与电源的正极相接，高边增强型GaN功率开关管的源极接电容C的一端、负载的一端以及电阻RFB1的一端，低边增强型GaN功率开关管的源极、电容C的另一端以及负载的另一端接电源的负极，即接地；电阻RFB1的另一端与电阻RFB2的一端相接，电阻RFB2的另一端接地，反馈电压VFB信号由电阻RFB1的另一端与电阻RFB2的一端相接点引出：该基于异质集成的高功率密度同步升压DC-DC转换芯片的制作步骤如下：第一步：指标设计选择电压模式反馈脉冲宽度调制方式：根据所需的开关频率以及电流电感纹波值计算得到所需电感电容值，对整个DC-DC转换器进行线性化分析，得到其传递函数，根据得到传递函数设计补偿网络，并在simulink中进行仿真，确定补偿网络中RC值；第二步：原理图仿真功率管控制电路以及驱动电路采用CMOS工艺设计，包括带隙基准、误差放大器、比较器、锯齿波发生器模块，高边功率管与低边功率管均使用增强型GaNHEMT器件，通过导入器件模型和CMOS工艺库联合仿真确定整体电路的原理图；第三步：版图设计采用两种形状pad,除了用于wire-bonding传统矩形pad,还需根据所选的GaN器件设计用于filp-chip的pad，版图绘制后提取RC参数进行后仿真，根据前仿性能对版图进行优化。

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