我在“功率MOSFET – 48V系統中的重要組件 ”中簡單介紹了功率MOSFET的功能以及它們如何適用于汽車應用，例如48伏起動發電機的電機控制。 在本系列的最后一章中，我將講解最新MOSFET封裝解決方案的優點，以及為何應將它們作為大部分汽車系統的首選方案。 此外，我們還將深入探討其中一種重要的48伏系統，即48 V DC/DC轉換器，并快速瀏覽其基本功能和功率半導體內容。

功率MOSFET封裝 – 銅夾封裝的優點

功率MOSFET封裝向來尺寸較大，因為這提供了更好的散熱和性能，提高了器件整體安全性和可靠性。 TO-220、TO-247、I2PAK、DPAK和D2PAK等傳統封裝已經使用多年，鑒于其成本和眾所周知的特性，一些供應商仍在采用這些封裝。

但是，隨著汽車電子系統變得越來越先進，功率MOSFET器件也必須變得更加高效。 因此，采用銅夾粘合技術的封裝悄然問世，取代了焊線技術用于MOSFET端子連接。 銅夾技術具有諸多優點，包括更低的器件總電阻、更高的功率密度和更好的開關性能。

LFPAK就是此類封裝設計的一種，自2003年推出以來在許多汽車應用中得到了廣泛認可。 LFPAK的主要優點是在熱性能要求苛刻的環境中具有更高性能，在此類環境中，器件電路板的可靠性至關重要。 另一關鍵技術因素是器件的引腳更短，可大幅度降低電感和封裝電阻。 相較于其他封裝，例如使用微引腳代替引腳的功率四側扁平無引腳(PQFN)封裝，外露引腳還有助于更好地處理應力。

圖1顯示了LFPAK相較于傳統焊線DPAK的封裝尺寸改進。 據估計，5 mm x 6 mm LFPAK（或LFPAK56）還不到DPAK總尺寸的一半，卻可提供更低的封裝電阻和更高的功率密度。

提高夾合LFPAK的封裝尺寸

LFPAK系列產品

在最初推出LFPAK56之后，因其日益普及，陸續又推出了不同的LFPAK變體，以滿足各種應用需求。 圖2顯示了當前的LFPAK系列產品。 該系列的一端是較低功率的產品，例如LFPAK56D （雙通道 - 一個封裝中有二個晶體管）和LFPAK33 (3 x 3 mm)封裝。 兩者均可大幅縮小封裝尺寸并提高功率密度。 在另一端有該系列產品最新添加的成員LFPAK88 (8 x 8 mm)，尺寸為64 mm2。 此封裝將在2019年初發布，旨在滿足高功率12伏應用不斷增長的需求，當然也將滿足重要的48伏應用需求，包括48伏DC/DC轉換器。

LFPAK系列（LFPAK88計劃于2019年發布）

48伏DC/DC轉換器

12至48 V DC/DC轉換器在48伏汽車系統中發揮著重要的作用。 顧名思義，它將電壓電平從48伏總線轉換到12伏總線，反之亦然。 轉換器旨在提高系統效率并提供穩定的電源，即使在啟停過程中關閉發動機或車輛滑行時也是如此。

圖3總結了兩種電壓電平之間的轉換器功能。 在48伏輕度混合的情況下，只要皮帶起動發電機(BSG)將能量恢復為48伏電池，轉換器就能將該功率傳輸到12伏負載。 如前所述，轉換器也可以從12伏電池傳輸功率，以起動發動機，并在高速公路上滑行期間支持駕駛功能。

48V 直流/直流轉換器框圖

*諸如電動助力轉向(EPS)等一些應用最初將保持在12 V總線上

從功率半導體的角度來看48伏DC/DC轉換器，轉換器需要復雜的MOSFET電路進行短路保護、相位切換和12伏反向電池保護。 圖4突出顯示了這些主要區域和相應的MOSFET電壓要求。 此外，MOSFET開關需要具有非常低的電阻(RDS（開啟）< 1 m?)，以降低損耗，并能夠消散大量產生的熱量。

48V 直流/直流轉換器功能塊

在封裝解決方案中使用銅夾封裝技術可以滿足這些需求，例如LFPAK88，對于40伏的器件可達到低至0.7 m?的電阻。 此外，該8 mm x 8 mm LFPAK可耐受約325安的連續電流。

總而言之，48伏DC/DC轉換器等系統需要大量高效且實用的電子元件。 值得注意的是，除了MOSFET，二極管和邏輯門等器件也在整個系統中發揮著重要的作用。

未來發展趨勢

在本博客系列中，我重點介紹了車輛電氣化這個不斷發展的話題，以及它如何影響汽車和功率半導體行業。 深入探討一些48伏系統并理解其工作原理和具體要求很有必要。 毫無疑問，48伏系統將成為汽車行業的新主流。 它支持將車輛動能恢復為48伏電池，可讓內燃機汽車變得更加高效。

長遠來看，48伏系統也可以應用于其他形式的電氣化車輛，如完全混合動力汽車、插電式混合動力汽車和純電動汽車。 從功率半導體的角度來看，更具體地說是MOSFET，市場對更好、更高效的MOSFET的需求將持續存在。 因此，制造商需要不斷創新，并確保跟上最新的技術趨勢。 也正因如此，LFPAK等封裝將在提升系統效率和安全性方面發揮重要的作用。