2024年3月6日，EETOP应邀参加德州仪器线上功率密度新品发布会，德州仪器氮化镓产品业务负责人 杨斐博士以及德州仪器中国区技术支持经理 宁玉怀先生 (Jaden Ning)为与会记者带来了德州仪器在电源管理方面的高功率密度设计方案以及两款新的产品。德州仪器数十年来专注于电源管理技术的研发，此次推出的两款针对高功率密度设计的新品，展现其在电源领域的领先地位。
高功率密度成为电源设计趋势及其带来的挑战
随着数据中心和车载应用对功率需求的增长，高功率密度设计成为必然趋势。这对功率器件的尺寸、功率和散热提出了更高要求，需要新的设计策略来应对。
氮化镓产品的优势与应用
氮化镓作为第三代半导体，具有低开关损耗的优势。德州仪器推出的氮化镓产品通过集成驱动和减少损耗，实现了电源设计频率的提升和功率密度的显著增加。在光伏系统中，氮化镓产品能有效提高系统效率和功率密度。
德州仪器全新发布的氮化镓产品系列
在新一代100V GaN中，德州仪器创新地将驱动与GaN集成在一起，并提供了半桥和单管两种模式，以满足不同应用场景的需求。这种集成设计不仅减少了损耗，还提高了电源设计的频率。频率的提升进而降低了电源系统设计中电感、变压器和母排电容的尺寸要求，从而显著提升了电源级系统的功率密度。
通过将驱动与氮化镓集成，德州仪器的产品使得印刷电路板的尺寸缩小了40%。同时，通过提高开关频率，整个电源的被动元件数量也得到了减少。这使得产品功率密度达到了1.5kW/in3以上，表现出色。在提高功率密度的同时，德州仪器也充分考虑了系统散热问题。随着芯片体积的缩小，流经它们的功率却在不断增加，这使得芯片散热成为了一个亟待解决的问题。为此新产品采用了双面散热设计，顶层和背面都能有效散热。这不仅有助于缩小产品体积，还能通过两面散热，降低整个系统的散热成本。在某些应用中，甚至无需额外散热器就能满足系统的散热需求。
此外，德州仪器的氮化镓产品还能帮助工程师在各类应用和常见拓扑中实现系统的整体优化。无论是降压转换器、升压转换器、LLC还是电机驱动系统，都可以发挥出色作用。
通过提高系统效率并改进散热，将开关功耗减半
具有底部延伸接地焊盘的热增强顶部冷却封装可实现相比同类 GaN 器件更高效的散热和更优的热阻
与硅和分立式解决方案相比，输出电容降低 60%，栅极驱动器损耗降低 50%，因此系统效率可提高至 98% 以上
德州仪器最新的隔离式辅助电源解决方案
德州仪器最新推出的隔离式辅助电源解决方案，专为提高汽车和工业系统的功率密度和效率而设计。传统的隔离式辅助电源解决方案常受限于笨重、易受振动影响的变压器，导致设计复杂且辐射EMI高。
得益于变压器设计的技术突破，德州仪器成功将变压器与硅集成到一个封装中，显著减小了直流/直流模块的高度和尺寸。其1.5W隔离式直流/直流模块采用超小型4mm×5mm VSOM封装，功率密度高达分立式解决方案的8倍以上，同时保持相同的输出功率。这意味着设计人员可以大幅缩小辅助电源尺寸，降低高度，并减少BOM数量。
UCC33420-Q1是市场上首款符合汽车标准的超小型1.5W隔离式直流/直流模块，它集成了隔离电源变压器、电桥与控制逻辑，消除了对大型变压器的需求，提高了可靠性，简化了设计，并增强了抗振性。此外，该模块还具备优化的EMI性能，轻松满足严苛的合规标准，并具备高共模瞬态抗扰性和低电容，可承受高电压瞬变。
业界超小型 1.5W 隔离式直流/直流模块
UCC33420的两个版本已支持预量产并提供评估模块。德州仪器将继续推出更多适用于高电压应用的封装选项。
德州仪器通过创新方法提升功率密度，不仅体现在这款产品中，更反映在其整个产品系列中。他们与电源设计人员紧密合作，全面解决设计挑战，致力于实现整体性能的优化。
