【導讀】在現今電力電子領域
，高壓（HV）分立功率半導體器件變得越來越重要
，Littelfuse提供廣泛的分立HV矽(Si)MOSFET產品係列以滿足發展中的需求。這些產品具有較低的損耗、更好的雪崩特性，以及高可靠性。本文重點介紹Littelfuse提供的≥2 kVHV分立矽MOSFET器件。

在現今電力電子領域
，高壓（HV）分立功率半導體器件變得越來越重要，Littelfuse提供廣泛的分立HV矽(Si)MOSFET產品係列以滿足發展中的需求。這些產品具有較低的損耗、更好的雪崩特性，以及高可靠性。本文重點介紹Littelfuse提供的≥2 kVHV分立矽MOSFET器件。

分立HV Si MOSFET產品係列市場對比

圖1顯示Littelfuse在HV分立Si MOSFET市場具有領導地位，特別是在1700V以上產品。作為業界最高電壓阻斷能力（高達4700V）器件的製造商，Littelfuse是1700V以上HV分立Si MOSFET器件的唯一供應商，是市場領導者，目前沒有其他製造商提供這種HV水平的分立Si MOSFET器件。Littelfuse擁有廣泛的產品係列
、具有競爭力的產品性能和先進的技術，能夠支持客戶成功地開發需求嚴苛的應用。

Littelfuse分立HV Si MOSFET產品係列

圖2描述Littelfuse公司從2000V至4700V獨特且廣泛的分立HV矽MOSFET產品係列。關鍵是這些n溝道分立HV MOSFET可以同時采用標準封裝和獨特封裝供貨
，額定電流範圍從200 mA到6 A，功率耗散能力範圍從78W到960 W。這些HV MOSFET能夠承受高雪崩能量，專門設計用於需要極高阻斷電壓的快速開關電源應用。HV MOSFET器件是激光和X射線發生係統、HV電源、脈衝電源等應用的最佳解決方案，尤其適合中壓電機驅動、光伏（PV）逆變器
、高壓柔性直流輸電(HVDC)、機車牽引和不間斷電源（UPS）中的輔助電源。

此外，由於HV分立Si MOSFET的導通電阻具有正溫度係數，因此適用於並聯。與采用串聯的低電壓MOSFET方法相比，這些HV分立器件提供了高可靠以及更佳的成本解決方案。圖3列舉了對比使用串聯低壓(LV) MOSFET方案，使用Littelfuse高壓分立Si MOSFET在實施HV設計方麵的主要優勢。

圖3：與低壓MOSFET相比，利用Littelfuse的HV Si MOSFET構建HV設計的主要優勢

封裝——獨特的HV封裝和專有絕緣封裝

Littelfuse提供具有多種優勢的獨特HV封feng裝zhuang和he專zhuan有you絕jue緣yuan封feng裝zhuang
，可ke為wei客ke戶hu帶dai來lai附fu加jia值zhi。在zai高gao電dian壓ya和he高gao功gong率lv應ying用yong中zhong，功gong率lv器qi件jian的de散san熱re至zhi關guan重zhong要yao。器qi件jian封feng裝zhuang會hui極ji大da地di影ying響xiang功gong率lv器qi件jian的de熱re性xing能neng。IXYS-Littelfuse開發的獨特HV封裝和專有ISOPLUS™封裝能解決HV應用中的絕緣和熱管理等關鍵問題。如圖4所示，Littelfuse HV封裝與標準封裝之間的差異。

Littelfuse HV封裝具有更長的爬電距離
，這是重要的優勢。Littelfuse的≥2 kV高壓分立Si MOSFET采用的獨特HV封裝，例如：

· 用於表麵貼裝器件（SMD）的TO-263HV和TO-268HV封裝
，以及
· 用於通孔技術（THT）PCB的TO-247HV和PLUS247HV封裝

在TO-263HV和TO-268HV封裝中去除了中間的漏極引腳，在TO-247HV封裝中增大了漏極和源極引腳之間的距離，從而增加了爬電距離。這有助於客戶在HV應用中減少可能出現的電弧狀況。例如，與標準封裝相比


，TO-263HV和TO-268HV引線到引線爬電距離大約增加了一倍
，分別達到4.2 mm和9.5 mm。HV應用中的另一個關鍵問題是電氣絕緣， Littelfuse專有絕緣分立ISOPLUS™封裝是實現HV設計的絕佳選擇。如圖5所示，設計采用DCB結構
，而不是通常的銅引線框架，Si晶圓焊接在上麵。

圖4：與標準封裝相比，Littelfuse HV封裝提供了更長的爬電距離（引線到引線）

圖5：Littelfuse絕緣分立封裝橫截麵顯示DCB基底

DCB用於散熱，且具有較高的電氣絕緣能力，在2500 VRMS下持續時間長達60秒(miao)。這(zhe)能(neng)幫(bang)助(zhu)客(ke)戶(hu)在(zai)最(zui)終(zhong)裝(zhuang)配(pei)中(zhong)省(sheng)去(qu)外(wai)部(bu)散(san)熱(re)片(pian)和(he)附(fu)加(jia)絕(jue)緣(yuan)安(an)裝(zhuang)步(bu)驟(zhou)

，具(ju)體(ti)取(qu)決(jue)於(yu)散(san)熱(re)器(qi)的(de)絕(jue)緣(yuan)和(he)接(jie)地(di)概(gai)念(nian)

，從(cong)而(er)幫(bang)助(zhu)客(ke)戶(hu)在(zai)係(xi)統(tong)組(zu)裝(zhuang)中(zhong)節(jie)省(sheng)成(cheng)本(ben)。

與帶有外部絕緣片的非絕緣封裝相比，Littelfuse絕緣式封裝結點至散熱片路徑的整體熱阻RthJH較低，從而大大改善了器件的熱性能。此外，這些絕緣式封裝中芯片和散熱器之間的耦合電容較低
，有助於改善EMI。ISOPLUS i4-PAC™和ISOPLUS i5-PAC™ (ISOPLUS264™)封裝中的HV分立Si MOSFET顯示具有上述優良特性。如圖6描述
，Littelfuse為HV分立Si MOSFET提供的標準封裝、HV封裝和專有絕緣封裝。

圖6：Littelfuse為HV分立Si MOSFET提供的標準封裝、HV封裝和專有絕緣封裝

應用

圖7a）HV輔助（AUX）電源示例，它是較大係統的子係統
，為柵極驅動單元、測量和監測係統以及其他安全關鍵功能供電。通常情況下需要小於100W的輸出功率和5至48V輸出電壓。因此，廣泛使用如圖7 b)所示的反激式電路。

輔助電源的輸入通常是電源轉換器的HV直流母線電壓。HV反激式電路的固有要求是具有極高阻斷電壓等級的功率器件

，以承受來自變壓器次邊的反射電壓。Littelfuse公司HV分立Si　MOSFET是HVDC高壓柔性直流輸電
、電動汽車（EV）充電器、太陽能逆變器

、中壓驅動器
、UPS和HV電池應用中之HV AUX電源的完美選擇。

圖7：a）帶有輔助電源之逆變器簡圖 b）通常用於HV AUX電源的反激式拓撲

Littelfuse公司HV分立Si MOSFET的另一個應用是脈衝電源。脈衝電源包含在幾分之一秒內快速釋放儲存的能量。圖8 a)是描述脈衝電源應用的簡圖，利用HV MOSFET在短時間內將能量從HVDC輸入電容轉移到負載。脈衝電源用於不同的應用中
，例如高能量密度等離子體發生器、強電子束輻射
、大功率微波、醫療設備、食品巴氏殺菌
、水處理和臭氧生成等等。圖8 b)顯示脈衝電源應用示例
，用於醫療診斷和病患治療的基於超聲波診斷成像。

圖8：a) 脈衝電源應用簡圖 b) 脈衝電源應用示例——產生超聲波

摘要

Littelfuse獨特的HV分立功率器件係列支持開發先進的HV應用，而現代HV應用的需求在近期達到空前規模。Littelfuse擁有廣泛的HV分立Si MOSFET產品係列，采用創新的HV封裝和ISOPLUS™獨特封裝。Littelfuse公司MOSFET已成為設計工程師開發新型HV應用的首選產品。Littelfuse分立HV Si MOSFET產品係列具有廣泛的市場定位，特別適用於各種應用的AUX電源解決方案。

（作者：Littelfuse產品工程師Sachin Shridhar Paradkar

、產品經理Raymon Zhou 和產品總監José Padilla）

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