利用英飞凌IGBT单管设计手提式焊机
逆变焊机技术在在过去二十多年，经历了晶闸管，大功率晶体管，mosfet场效应管，最终igbt方案占据了主导地位，在单相手提式逆变焊机中，600v (650v) igbt成为设计主流，各大焊机厂商也想方设法利用igbt方案提高焊机功率密度，降低成本，减轻焊机重量。在单管igbt中，尤其以to-247封装650v单管产品为主流，各大厂商都推出了相应的适用于焊机应用的产品，其中英飞凌的上一代600v h3和t系列产品已经在焊机市场上占有很大的份额，英飞凌最新一代的trenchstoptm 5系列产品中，h5（适合开关频率30-70khz）和s5（适合开关频率15-40khz）系列产品又在上一代600v igbt芯片技术上进一步性能优化，设计也逐渐占据焊机市场主流。
d2pak贴片式封装的应用，在各种设计中也非常流行，非常适合大规模自动化生产。另外，由于是表贴式焊接，igbt芯片到散热器的热阻rthj-h比to-247传统封装采用导热硅脂和散热器安装的方式rthj-h要小很多。下图1是ims（绝缘金属基板）的典型三层结构，由于在上下两层金属之间，已经包含有绝缘材料，兼具导热功能， 所以d2pak用回流焊方式表贴焊接在ims板上的散热要好很多，这样也能节省散热器的体积和重量，见图4。成本方面，同等电流的d2pak封装比to-247封装要便宜，另外由于其管脚短，杂散电感要比to-247封装低得多
图1. ims（绝缘金属基板）材料典型三层结构
下图2对比了ikb40n65eh5（d2pak）和ikw40n65h5（to-247）的关断电压波形.由于d2pak封装杂散电感（5nh）要比to-247封装（15nh）低得多，因此ikb40n65eh5在关断时候，电压过冲小了很多（vce控制在500v之内），大大降低了关断过程中由于vce电压过冲太高引起igbt失效的风险。同时相比to-247封装，开关损耗也降低了，进一步降低了散热器重量，提升了功率密度。
图2. d2pak和to247封装igbt，在关断过程中vce电压过冲对比
英飞凌继650v trenchstoptm 5 igbt推出后，适时的把650v trenchstoptm 5 igbt芯片和rapid1二极管封装在d2pak中，是目前市场上功率密度最大的650v d2pak产品。例如，带满电流续流二极管的产品，标称电流达到40a，不带续流二极管的单igbt产品，标称电流最大达到50a。基于trenchstoptm 5系列芯片封装在d2pak中的新产品，在英飞凌工业半导体官方微信公众号上已经有过介绍（650v igbt采用表面贴装d2pak封装实现超大功率密度），这里就不再赘述，或者参考英飞凌官网链接：（https://www.infineon.com/cms/en/product/power/igbt/igbt-discretes/trenchstop-5/trenchstop-5-in-d2pak/）
下面介绍一种用40a/650v d2pak封装产品（带满电流续流二极管）设计的160adc mma手提式单相焊机。
下图3为焊机电路拓扑，采用半桥式逆变。
图3. 160adc mma手提式单相焊机拓扑
图4为焊机逆变功率部分（135*50*40mm），是由2片40a/650v d2pak封装igbt ikb40n65eh5直接焊接在ims电路板上。图5为整个160adc mma手提式焊机的样机设计，非常轻巧便携！
图4. 利用40a/650v d2pak （ikb40n65eh5）设计的半桥逆变功率部分（贴片安装在ims板上），以及散热器尺寸
图5. 用40a/650v d2pak （ikb40n65eh5）设计的160adc mma手提式焊机样机
总结
英飞凌推出的基于650v trenchstoptm5 igbt技术封装在d2pak中，是目前市面上电流等级最高的产品，带二极管封装，igbt标称电流40a，不带二极管封装，igbt标称电流达到50a。
d2pak封装相比于to-247封装，杂散电感小， 开关损耗小，电压过冲低，价格便宜，表贴安装于ims材料上，热阻低，易于自动化焊接生产，故障率低，可靠性高。非常适合做小巧，轻便，低价，高可靠性的单相手提式焊机。
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d2pak贴片式封装的应用，在各种设计中也非常流行，非常适合大规模自动化生产。另外，由于是表贴式焊接，igbt芯片到散热器的热阻rthj-h比to-247传统封装采用导热硅脂和散热器安装的方式rthj-h要小很多。下图1是ims（绝缘金属基板）的典型三层结构，由于在上下两层金属之间，已经包含有绝缘材料，兼具导热功能， 所以d2pak用回流焊方式表贴焊接在ims板上的散热要好很多，这样也能节省散热器的体积和重量，见图4。成本方面，同等电流的d2pak封装比to-247封装要便宜，另外由于其管脚短，杂散电感要比to-247封装低得多
图1. ims（绝缘金属基板）材料典型三层结构
下图2对比了ikb40n65eh5（d2pak）和ikw40n65h5（to-247）的关断电压波形.由于d2pak封装杂散电感（5nh）要比to-247封装（15nh）低得多，因此ikb40n65eh5在关断时候，电压过冲小了很多（vce控制在500v之内），大大降低了关断过程中由于vce电压过冲太高引起igbt失效的风险。同时相比to-247封装，开关损耗也降低了，进一步降低了散热器重量，提升了功率密度。
图2. d2pak和to247封装igbt，在关断过程中vce电压过冲对比
英飞凌继650v trenchstoptm 5 igbt推出后，适时的把650v trenchstoptm 5 igbt芯片和rapid1二极管封装在d2pak中，是目前市场上功率密度最大的650v d2pak产品。例如，带满电流续流二极管的产品，标称电流达到40a，不带续流二极管的单igbt产品，标称电流最大达到50a。基于trenchstoptm 5系列芯片封装在d2pak中的新产品，在英飞凌工业半导体官方微信公众号上已经有过介绍（650v igbt采用表面贴装d2pak封装实现超大功率密度），这里就不再赘述，或者参考英飞凌官网链接：（https://www.infineon.com/cms/en/product/power/igbt/igbt-discretes/trenchstop-5/trenchstop-5-in-d2pak/）
下面介绍一种用40a/650v d2pak封装产品（带满电流续流二极管）设计的160adc mma手提式单相焊机。
下图3为焊机电路拓扑，采用半桥式逆变。
图3. 160adc mma手提式单相焊机拓扑
图4为焊机逆变功率部分（135*50*40mm），是由2片40a/650v d2pak封装igbt ikb40n65eh5直接焊接在ims电路板上。图5为整个160adc mma手提式焊机的样机设计，非常轻巧便携！
图4. 利用40a/650v d2pak （ikb40n65eh5）设计的半桥逆变功率部分（贴片安装在ims板上），以及散热器尺寸
图5. 用40a/650v d2pak （ikb40n65eh5）设计的160adc mma手提式焊机样机
总结
英飞凌推出的基于650v trenchstoptm5 igbt技术封装在d2pak中，是目前市面上电流等级最高的产品，带二极管封装，igbt标称电流40a，不带二极管封装，igbt标称电流达到50a。
d2pak封装相比于to-247封装，杂散电感小， 开关损耗小，电压过冲低，价格便宜，表贴安装于ims材料上，热阻低，易于自动化焊接生产，故障率低，可靠性高。非常适合做小巧，轻便，低价，高可靠性的单相手提式焊机。
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