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利用LFPAK88銅夾封裝在每立方毫米內(nèi)提供更高功率

2021/6/1 8:05:05

功率密度在汽車系統(tǒng)中舉足輕重。無論是傳統(tǒng)的電子轉(zhuǎn)向和制動系統(tǒng)，還是新型48V/12V混合動力和全電動汽車（EV）系統(tǒng)，都是如此。Nexperia的最新LFPAK88銅夾封裝將小尺寸、低導通電阻、高ID的優(yōu)點集于一身，實現(xiàn)了1W/mm3以上的功率密度。

作為各個市場大量應用的主要動因，功率密度在汽車系統(tǒng)中舉足輕重。例如，在電動助力轉(zhuǎn)向中，我們正在向雙重冗余遷移，旨在提高系統(tǒng)安全性，這使電子元件數(shù)量增加一倍，但需要占用的空間不會同等增加。

隨著更多48伏特輕度混合動力汽車投入生產(chǎn)，我們也看到更多汽車應用的引入，例如皮帶傳動起動發(fā)電機（BSG）和12/48V DC/DC轉(zhuǎn)換器，幫助降低二氧化碳排放量。這些模塊同樣受到當前的空間限制，因而我們需要高功率密度的解決方案

在所有這些情況下，LFPAK88都能真正提供幫助。它將小尺寸、低導通電阻、高ID的優(yōu)點集于一身，達到1W/mm3以上的功率密度 – 在每立方毫米的體積內(nèi)提供很高的功率！首先，我們進行直觀的比較，展示該封裝相對于其他封裝的改進。

我們不僅能夠進一步降低導通電阻，還能夠顯著增加最大漏極電流�？紤]到節(jié)省的空間，與3引腳的D2PAK相比，Nexperia的LFPAK88將功率密度提高了48倍。值得注意的是，由于LFPAK88具備明顯的優(yōu)勢，D2PAK BUK761R2-40H經(jīng)開發(fā)后并未發(fā)布。

這種高功率密度是如何實現(xiàn)的？總體而言，它是通過創(chuàng)新的封裝技術和改進的芯片技術實現(xiàn)的。就LFPAK88封裝本身而言，有三個因素與提高功率密度相關：
- 更高的電流能力可以增加功率
- 更小的封裝外形可以提高密度
- 更高的效率可以減少散熱問題。

夾片與線纜 – 優(yōu)于當前的連接

在D2PAK及其不同版本中，芯片與封裝引出端之間采用線纜連接，這就限制了它能夠處理的電流量。LFPAK使用的銅夾片技術在芯片和引出端之間提供更大面積的接觸，從而能夠處理更大的電流，提高輸出功率。

縮小外形體積

在選擇LFPAK88封裝外形時，我們在封裝電流、散熱能力、占位面積三者之間達到了最佳折衷，使其適合更高功率的應用。外形體積為8.0×8.0×1.6mm，在長度、寬度和高度方面均小于前一代的D2PAK和D2PAK-7，與D2PAK相比，占位面積減小了60%，整體占用空間減少了86%。

高效易散熱

在更小的面積內(nèi)操作更高的電流，效率至關重要，效率提高便無需處理多余的熱量。高效率意味著有更多功率被用于執(zhí)行任務。LFPAK通過減小導通電阻來實現(xiàn)高效率，因為銅夾不會增加電阻，這一點與內(nèi)部焊線有所差異。沒有焊線連接到源極，再加上外部源極引腳很小，這也會減小寄生源極電感。在今后的博客中，我將更詳細地討論寄生源極電感和熱效率。

芯片支持

更新的芯片技術還有助于提高功率密度。Nexperia采用了汽車級超結(jié)技術，單元間距更窄，因而減小了封裝導通電阻。這樣可以達到更高的效率，提高IDmax性能。

截止目前，提高功率密度仍然是產(chǎn)品設計中一個至關重要的因素。為此，新的銅夾LFPAK88封裝與超結(jié)芯片技術相結(jié)合，提供了出色的功率密度性能。在初始版本中，Nexperia推出了0.7mΩ @ 40V器件（迄今在40V電壓下達到的最低導通電阻），能夠處理425A的電流。另外還有0.55mΩ器件，能夠處理更高的電流，計劃作為未來的版本推出。

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