V/I和I/V轉換另一個優點是允許負VS電壓不再受電路閾值電壓支配。由于其獨特拓撲，飛兆半導體HVIC展示了出色噪聲免疫能力，能夠耐受高達50V/ns高dv/dt噪聲，并且擴展負電壓運作范圍，在VBS=15V左右達到VS=-10V。
LVIC負責所有保護功能及其向微控制器反饋。它保護電路檢測控制電源電壓、LVIC溫度以及帶外部并聯電阻IGBT集電極電流，并在錯誤狀態中斷IGBT操作。有關保護應該不受溫度和電源電壓影響。例如在表1中給出了LVIC中過電流保護探測電平。
表1. LVIC (典型值0.5V) 過電流探測電平
錯誤信號用于通知系統控制器保護功能是否已經激活。錯誤信號輸出是在低電平有效集電極開路配置。它一般通過上拉電阻被拉升至3.3V到15V。當錯誤發生時，錯誤線拉低，低邊IGBT所有柵極被中斷。如果錯誤是過電流引起，輸出則出現一個脈沖，然后自動復位。首選低信號持續時間取決于它應用。例如，對于家電首選幾毫秒，但是在工業應用中首選一至兩倍IGBT開關頻率。SPMLVIC提供外部電容，并根據各種要求設定該持續時間。
自舉二極管
除了基本三相逆變器拓撲，更多集成是半導體公司面臨挑戰之一。約束不是技術問題，受限是成本和封裝尺寸。從這一點來看，自舉二極管似乎成為集成合適器件。實際上，市場上已出現了數種內置自舉二極管產品，但是從技術角度來看，其方式略有不同。其中之一是使用HVIC上高壓結終止區域作為自舉二極管。其應用局限于額定值在100W以下低功率應用，因為這種方式具有較大正向壓降和較差動態特性。功率在400W左右時，采用分立FRD作為自舉二極管，但是由于其封裝尺寸有限，沒有串聯電阻(RBS)，因此需要對大充電流進行特殊處理，尤其在初始充電期間。在高于400W應用中，最常見應用是將分立FRD和分立電阻進行組合。這種方式唯一缺點是占用空間較大和相應成本增高。
在SPM開發中，采用了新設計自舉二極管，其設計目標是減小芯片尺寸和獲得適中正向壓降，以得到20Ω串聯電阻等效作用。如圖4所示，其壓降特性等同于串聯電阻和普通FRD。借助于這種特殊自舉二極管優點，能夠實現更多集成同時保持最低成本。
圖4. 內置自舉二極管正向壓降
封裝
開發SPM封裝主要因素是改善性價比，同時提升熱循環和功率循環等封裝可靠性。因此，以往用于IC和LSI產品轉模封裝技術被用于功率模塊。與具有塑料或環氧樹脂外殼普通功率模塊相比，SPM具有相對簡單結構：功率芯片和IC安裝在銅引線框架上，基底材料與框架連接，最后在環氧樹脂中模塑成型。
在封裝設計中散熱是重要問題，因為它決定了模塊功率容量限制，且與隔離特性有著很大折衷平衡關系。轉模封裝SPM系列根據功率額定值和應用，采用幾種隔離基底，如表2所示。
表2. SPM系列封裝基底
借助現有可變形基底優點，可在Mini-DIP SPM封裝中實現600V 3A到30A功率額定值，同時保持PCB管腳布局和價格競爭力，如圖5所示。
圖5. 不同電流額定值下SPM產品系列結和外殼之間熱阻
除了更高可靠性和熱性能之外，制定模式靈活性是DBC(直接相連銅)基底另一個優點。這樣可以針對多種應用提供派生產品，比如功率因數校正、開關磁阻電機等，在此只需改變DBC，而其它封裝要素保持不變。
DBC大批量生產還存在幾個有待解決技術問題，采用絲網印刷、多芯片安裝技術以及傳送帶回流焊和助焊劑清理工藝，開發DBC基底和引線框架多芯片安裝和連接技術。通過回流焊溫度曲線調整，獲得接近零焊接空洞，增加熔解區域之間溫度斜坡，優化焊料和絲網印刷掩模設計。通過模擬和實驗方法，調適封裝熱翹曲以優化DBC基底銅層厚度。
結論
受到成本因素約束，SPM設計所需綜合技術包括功率器件、驅動器IC、封裝以及系統優化。對于實際批量生產，組裝和測試也是非常重要。目前，SPM已將自身定位于最強大低功率電機驅動逆變器解決方案，而其發展將會越來越快。
