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                      SMPD 先進絕緣封裝充分發揮SiC MOSFET優勢

                      發布時間:

                      2023-05-19 13:57

                      SOPLUS - SMPD 及其優勢

                      SMPD代表表面安裝功率器件(Surface Mount Power Device),是先進的頂部散熱絕緣封裝,由IXYS(現在是Littelfuse公司的一部分)在2012年開發。SMPD只有硬幣大小,具有幾項關鍵優勢:

                      ·      集成DCB絕緣,可在功率和溫度循環下提供最佳的可靠性。

                      ·      IXYS專有DCB結構具有最低2.5kV絕緣電壓。

                      ·      在器件中優化DCB空間的使用,提高功率密度,簡化熱管理。

                      ·      允許標準回流焊,便于制造。

                      SMPD可用于標準拓撲結構,如降壓、升壓、橋臂(phase-leg),甚至是定制的組合。它們可用于各種技術產品,如Si/SiC MOSFET、IGBT、二極管、晶閘管、三端雙向可控硅,或定制組合,具有從40V到3000V不同電壓等級。

                       

                      與標準分立器件相比,基于SiC的SMPD具有性能優勢

                      在基于碳化硅(SiC)MOSFET的SMPD和標準分立封裝之間進行動態測量,以量化Littelfuse SMPD所提供的優勢。

                      測量原理是基于標準的雙脈沖測試裝置,并使用Littelfuse的動態特性分析平臺進行測試。在MOSFET開關參數方面進行器件比較,如開關時間Tsw和開關能量Esw,以及二極管開關參數,如反向恢復時間trr、最大反向電流Irm和反向恢復能量Err。

                      將一個1200V的SiC SMPD器件與具有相近導通電阻RDS(ON),在柵極至源極工作電壓(VGS)方面采用相近技術的標準分立封裝器件進行比較。

                      柵極電壓的比較表明,帶有開爾文源的SMPD不僅加快了柵極的充電速度,而且由于其封裝電感較低,在相同的工作條件下減少了柵極振蕩。導通期間的漏極電流比較表明,盡管TO-247-4L和TO-263-7L封裝器件具有相近的溝道電阻RDS(ON)和相近技術MOSFET芯片,但其尖峰電流卻高出約25%。因此,由于最大反向恢復電流Irm值較高,這些器件的體二極管可能遭受更大的應力。從體二極管的反向電流比較中可以看出,盡管SMPD和TO-247-3L封裝中的芯片相同,但SMPD器件具有更短的反向恢復時間,更高的di/dt,這又反過來減少了體二極管的損耗,提高了整個系統的效率。

                      從測量結果可以看出,與標準分立封裝相比,SMPD的所有動態參數都有明顯的改善。根據觀察,盡管在SMPD和TO-247-3L封裝中具有相同的芯片,但SMPD在應用中提供了顯著的性能改進。假設應用的開關頻率為80kHz,漏極到源極電壓為800V,SMPD在50%負載條件下可減少21%的開關損耗,在80%負載條件下可減少18%的損耗。與所有其他分立器件相比,SMPD損耗的降低程度在50%負載下更為突出。

                       

                      SMPD在應用中具有多種優勢

                      • 由于獨立的開爾文源極腳(S),柵極驅動路徑與負載電路分離。負載電流沒有負反饋到柵極回路中,這改善了EMI,并減少了寄生導通的風險。

                      • 大部分雜散電感Ls被排除在柵極環路之外,實現了更快的開關速度,不僅降低了損耗,還提高了效率,并減少了柵極振蕩。

                      • 最大限度地減少了封裝的相互寄生電感和耦合電容。

                      • 最大限度地減少了損耗,提高了效率。SMPD還將結溫Tvj保持在低水平,從而簡化了熱設計。

                      • 基于DCB的絕緣封裝,減化了安裝和熱設計[1] 。

                       

                      通過在應用中使用SMPD,設計人員可以實現更短的功率環路,同時減少必需器件的數目。較短的功率環路使得雜散電感最小化,這有助于減少柵極振蕩和漏極電壓過沖。

                       

                      使用基于SiC MOSFET的SMPD器件組成功率級架構

                      Littelfuse的SMPD可用于標準的功率電子器件,設計人員可以用更少的器件實現高出36%的功率能力。

                       

                      文章來自Littelfuse公眾號

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