NE时代

TI对电源方案小型化的追求从未停止。长期以来，集成技术一直是TI实现小型化电源方案的重要手段。

在2024年6月，TI就推出专有的MagPack™集成磁性封装技术，利用独特的3D封装成型工艺，最大限度地提高电源SiP的高度、宽度和深度。

在最近结束的APEC上，TI再次带来了革新的电源技术，即IsoShield™。基于该技术，TI推出了两款仅有半个指甲盖大小的电源芯片，分别是面向中压应用（6V-20V）的UCC34141-Q1，包装尺寸为5.85mm × 7.5mm × 2.6mm，以及面向低压（5V）应用的UCC33420，包装尺寸为4mm×5mm×1mm。

目前该电源方案可以应用在新能源汽车OBC、DCDC和驱动电机控制器中，尤其是当前比较热门的单级式OBC和三电平电机控制器中。此外还可以应用在服务器电源架构中，用于提升效率。

01.

IsoShield™封装，集成平面变压器，频率提升，方案尺寸缩小了70%、功率密度提高3倍

IsoShield™是TI专有的多芯片封装技术，基于该技术，TI将高性能平面变压器与隔离电源级集成在一起，形成一体化SiP解决方案。

具体来看，中间红色的部分便是平面变压器线圈部分，绿色是功率模块。

IsoShield™集成最大的优势小型化，可以在更小的空间内，集成更大功率的电源。据介绍方案尺寸缩小了70%，功率密度提高3倍。面向多样化的需求场景，TI将提供三种隔离版本，包括功能隔离、基本隔离以及5000V以上的增强隔离。

众所周知，对于电源产品而言，影响体积的部分通常是前级的EMI滤波、变压器或者非隔离电感，再加上输入输出的电容，占据了大部分体积。因此，小型化首先要减小这些无源器件的体积。

那么TI是如何做到的呢？

答案是提高频率。IsoShield™技术将开关频率提升到200MHz以上。而且采用平面变压器技术，相应的匝数也有所降低，也有利于实现小型化。

但频率提升之后，相应的对于CMTI的要求也随之提升，两者的冲突核心在于寄生电容。这也是IsoShield™的核心优势之一，UCC34141可以提供250V/ns的CMTI性能。据悉其原边、副边本身的寄生电容可以做到3pF以下，从源头上解决高频和CMTI的矛盾点。

同时，集成变压器之后另外的好处是降低硬件工程师开发工作量。以往每一个不同需求的电源产品都需要选择不同的变压器。而实现变压器集成后，外围器件选型的工作量大幅降低，仅需要选型输入输出的电容以及输出的反馈器件，相应的开发的时间也可以大幅降低。

不仅如此，在集成功率器件、平面变压器之后，也可以避免很多的单点故障，在系统的安全性和可靠性上提升明显。

除此之外，相比现有模块，IsoShield™效率提升之后，意味着温升也会降低。在环境温度85度或者更高的温度下，IsoShield™技术也能轻松应对。

02.

四款产品，看TI隔离偏置电源尺寸小型化之路

TI从未停止过对电源方案小型化的探索，从其四款典型产品中就可以看出其升级之路。

首先是UCC2803。这是一款反激变换器电源解决方案。PCB面积为846mm²，高度为11.4mm，重量为6.2g。UCC2803自身集成度较低，需要增加周边线路以及反激变换器所需要的变压器、功率器件，对于输出而言，还需要增加二极管、输出电容，元器件数量达到33个。UCC2803虽然尺寸程度存在局限性，但功率相对灵活。

后续TI推出UCC25800，PCB面积缩小至480mm²，高度降低至10mm，重量也减轻至4g，元器件数量为21个。这款产品在拓扑方面进行改进，由反激式转换成开环LLC谐振拓扑。它的特点是可以实现原边的零电压开通以及副边的零电流开通关断，原边副边的寄生电感比较小，因此更加适合高频应用场景。同时UCC25800还集成了整个LLC原边所需要的功率器件上管和下管，进一步实现尺寸降低。

后续推出的产品是UCC14240，最突出的一个升级点是集成了变压器，尺寸进一步降低，外围元器件也大幅减少。PCB面积缩小至280mm²，仅为UCC2803的三分之一。高度为3.55mm，重量仅为1.7g，元器件数量仅为8个。

最新推出的是采用了IsoShield™的UCC34141，尺寸进一步降低。PCB面积缩小至152mm²，接近UCC14240的一半（54%）。高度为2.65mm，重量仅为0.9g。

当然，以上四种电源方案相应的峰值功率有所差异，具体应用时，可以根据对应场景所需的功率进行选型。