作者：?Littelfuse應用工程全球負責人 MartinSchulz 博士和Littelfuse電動汽車基礎設施業務發展經理Philippe DiFulvio

表面貼裝功率器件(SMPD) 封裝提供了功率能力、功耗以及易于布局和組裝的最佳組合，可幫助設計人員在不顯著增加所構建系統的尺寸和重量的情況下增加輸出功率。

圖 1 展示了一種雙向電源拓撲，該拓撲在8個半橋組中使用16個碳化硅功率MOSFET。分立式功率 FET 封裝通常是 D2PAK 或 TO-247 封裝

圖 1.? 具有多級功率轉換的雙向充電器電路

圖 2 顯示了封裝選項及其功率處理能力。每個封裝選項都根據印刷電路板 (PCB) 布局復雜性、組裝難度、輸出功率和散熱量進行評級。

圖2.? 封裝功率能力及封裝性能對比

SMPD 封裝可實現更高功率密度

設計人員可以使用 SMPD 來容納各種電壓等級和電路拓撲（包括半橋）的各種芯片技術。圖 3 給出了Littelfuse的 SMPD 封裝示例。SMPD 采用直接銅鍵合 (DCB) 基板，帶有銅引線框架、鋁鍵合線和半導體周圍的塑料模塑料。DCB 結構提供高隔離強度，并允許在單個載體上進行具有高散熱能力的多半導體排列。

圖 3.? 表面貼裝功率器件 (SMPD) 封裝的示例結構（來源：Littelfuse ）

本示例中的 SMPD 封裝設計

具有以下幾個優點：

? 最大限度地利用半導體的能力，以及由于封裝的低雜散電感導致的低電壓過沖。
? 在啟用定制拓撲方面具有更大的靈活性，包括晶閘管、功率二極管、MOSFET 和 IGBT。
? 由于背面隔離，所有功率半導體都可以安裝在單個散熱器上。
? 與其它半導體封裝（例如 TO 型器件）相比，熱阻更低。
? SMPD 提供比 TO 型封裝更高的載流能力。
? 由于半導體芯片和散熱器之間的低寄生耦合電容，降低了輻射 EMI。
? UL認證，額定絕緣電壓高達2500 V

圖4? 中的每個封裝包含兩個功率MOSFET，作為SMPD封裝中可用的多個電路配置的一個示例，突出顯示了SMPD封裝如何將組件數量減少近一半，從而實現更高的功率、更大的功率密度和更小的裝配尺寸。

圖 4. 基于 SMPD 封裝的雙向充電器，與使用分立器件相比，可將組件數量減少一半。

以更小的封裝

提供更高的功率：

設計人員可以增加充電器的功率，從而提高功率密度。它的用途很廣泛，比如電動汽車(EV)。單個單元充電器設計范圍從 7 kW 到 30 kW。

采用 SMPD 封裝，設計人員可以開發輸出高達 50 kW 的單個功率單元，還可以減少組件數量以降低制造成本。表面貼裝封裝設計，例如 Littelfuse 的封裝設計，可以通過低熱阻封裝技術最大限度地減小散熱器尺寸和成本。由于寄生電容和雜散電感較低，這種封裝可以降低輻射和傳導 EMI。

編輯：黃飛