电子产品世界

表1. LVIC (典型值0.5V) 的过电流探测电平

错误信号用于通知系统控制器保护功能是否已经激活。错误信号输出是在低电平有效的集电极开路配置。它一般通过上拉电阻被拉升至3.3V到15V。当错误发生时，错误线拉低，低边IGBT的所有栅极被中断。如果错误是过电流引起的，输出则出现一个脉冲，然后自动复位。首选的低信号持续时间取决于它的应用。例如，对于家电首选几毫秒，但是在工业应用中首选一至两倍的IGBT开关频率。SPM的LVIC提供外部电容，并根据各种要求设定该持续时间。

自举二极管

除了基本的三相逆变器拓扑，更多的集成是半导体公司面临的挑战之一。约束不是技术问题，受限的是成本和封装尺寸。从这一点来看，自举二极管似乎成为集成的合适器件。实际上，市场上已出现了数种内置自举二极管的产品，但是从技术角度来看，其方式略有不同。其中之一是使用HVIC上的高压结终止区域作为自举二极管。其应用局限于额定值在100W以下的低功率应用，因为这种方式具有较大的正向压降和较差的动态特性。功率在400W左右时，采用分立FRD作为自举二极管，但是由于其封装尺寸有限，没有串联电阻(RBS)，因此需要对大充电流进行特殊处理，尤其在初始的充电期间。在高于400W的应用中，最常见的应用是将分立FRD和分立电阻进行组合。这种方式的唯一缺点是占用空间较大和相应的成本增高。

在SPM的开发中，采用了新设计的自举二极管，其设计目标是减小芯片尺寸和获得适中的正向压降，以得到20Ω串联电阻的等效作用。如图4所示，其压降特性等同于串联电阻和普通FRD。借助于这种特殊自举二极管的优点，能够实现更多的集成同时保持最低的成本。

图4. 内置自举二极管的正向压降

封装

开发SPM封装的主要因素是改善性价比，同时提升热循环和功率循环等封装的可靠性。因此，以往用于IC和LSI产品的转模封装技术被用于功率模块。与具有塑料或环氧树脂外壳的普通功率模块相比，SPM具有相对简单的结构：功率芯片和IC安装在铜引线框架上，基底材料与框架连接，最后在环氧树脂中模塑成型。

在封装设计中散热是重要的问题，因为它决定了模块的功率容量限制，且与隔离特性有着很大的折衷平衡关系。转模封装SPM系列根据功率额定值和应用，采用几种隔离基底，如表2所示。

表2. SPM系列的封装基底

借助现有的可变形基底的优点，可在Mini-DIP SPM封装中实现600V 3A到30A的功率额定值，同时保持PCB管脚布局和价格的竞争力，如图5所示。

图5. 不同电流额定值下SPM产品系列的结和外壳之间的热阻

除了更高的可靠性和热性能之外，制定模式的灵活性是DBC(直接相连铜)基底的另一个优点。这样可以针对多种应用提供派生产品，比如功率因数校正、开关磁阻电机等，在此只需改变DBC，而其它封装要素保持不变。

DBC的大批量生产还存在几个有待解决的技术问题，采用丝网印刷、多芯片安装技术以及传送带回流焊和助焊剂清理工艺，开发DBC基底和引线框架的多芯片安装和连接技术。通过回流焊温度曲线调整，获得接近零的焊接空洞，增加熔解区域之间的温度斜坡，优化焊料和丝网印刷掩模设计。通过模拟和实验方法，调适封装的热翘曲以优化DBC基底的铜层厚度。

结论

受到成本因素的约束，SPM设计所需的综合技术包括功率器件、驱动器IC、封装以及系统优化。对于实际的批量生产，组装和测试也是非常重要的。目前，SPM已将自身定位于最强大的低功率电机驱动逆变器解决方案，而其发展将会越来越快。

关键词： 水平 分析 技术 SPM 功率 模块 智能