三维集成大功率同步整流器的研究与设计

摘要

实现同步整流能够有效提高次级整流效率,并且有利于实现电源模块的小型化。将同步整流器中的控制电路和整流桥分别制作在两层芯片上,然后堆叠两层芯片并通过TSV实现层间信号互连,不仅能进一步提高集成度,还能有效降低引线延迟和功耗。设计了一种大功率同步整流器,仿真实现了输出电压为5V、最大输出电流为13.38A、输出电压和输出电流的温度系数分别为37.289ppm和37.266ppm、负载调整率为7.96mV/A。根据大功率同步整流器电路的功能、规模以及热稳定性等因素,合理规划布局,将四个整流器件规划在整流芯片上、控制电路和高压降压电路以及开关电路规划在控制芯片上,配以相应的信号互连TSV和散热TSV,设计了三维集成大功率同步整流器的版图,对两层芯片以及三维堆叠芯片进行了DRC、LVS以及三维电气互连验证,验证结果正确。