Texas Instruments UCC14141-Q1 5kV~~RMS~~ 隔離式DC-DC模塊是符合汽車標準的高隔離電壓DC-DC電源模塊，設計用于為IGBT或SiC柵極驅(qū)動器供電。UCC14141-Q1集成了變壓器和DC-DC控制器，采用專有架構(gòu)，實現(xiàn)了高密度和極低排放。高精度輸出電壓可提供更好的溝道增強，從而提高系統(tǒng)效率，同時不會對功率器件柵極造成過大壓力。UCC14141-Q1的輸入電壓既支持電動汽車寬泛的LiFePO4 電池電壓 (8V-18V)，也支持穩(wěn)壓的12V軌 (10.8V-13.2V)，輸出功率各不相同。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：Texas Instruments UCC14141-Q1 5kVRMS隔離式直流-直流模塊數(shù)據(jù)手冊.pdf

Texas Instruments UCC14141-Q1是一款完全集成的模塊，具有片上器件保護功能，需要非常少的外部元件，可提供額外的特性。這些特性包括輸入欠壓鎖定、過壓鎖定、輸出電壓電源正常比較器、過熱關(guān)斷、軟啟動超時、可調(diào)隔離式正負輸出電壓、使能引腳和開漏輸出電源正常引腳。

特性

采用隔離變壓器的完全集成高密度隔離式直流/直流模塊
隔離式直流/直流模塊，用于驅(qū)動：IGBT、SiC FET
輸入電壓范圍：8V至18V，絕對最大值為32V
10.8V < VIN < 13.2V，TA ≤ 85°C時輸出功率：1.5W
8V < VIN < 18V，TA ≤ 85°C時輸出功率：1W
可調(diào) (VDD - VEE) 輸出電壓（使用外部電阻器）：15V至25V，全溫度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)精度為±1.3%
可調(diào) (COM - VEE) 輸出電壓（使用外部電阻器）：2.5V至 (VDD - VEE)，全溫度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)精度為±1.3%
使能、電源良好、UVLO、OVLO、軟啟動、短路、功率限制、欠壓、過壓和過熱保護
采用擴頻調(diào)制和集成變壓器，電磁輻射低
CMTI >150kV/μs
符合汽車應用類AEC-Q100標準
- 溫度等級1：-40°C ≤ TJ ≤ 150°C
- 溫度等級1：-40°C ≤ TA ≤ 125°C
支持功能安全
- 來輔助功能安全系統(tǒng)設計的文檔
計劃中的安全相關(guān)認證
- 7071VPK 加強隔離，符合DIN EN IEC 60747-17 (VDE 0884-17) 標準
- 5000V~~RMS~~ 隔離1分鐘，符合UL 1577標準
- 強化絕緣，符合CQC GB4943.1標準
36引腳、寬SSOP封裝

功能框圖

德州儀器UCC14141-Q1隔離式DC/DC電源模塊深度解析

一、產(chǎn)品核心特性

UCC14141-Q1是德州儀器(TI)推出的汽車級高密度隔離DC/DC電源模塊，專為IGBT和SiC FET柵極驅(qū)動設計，具有以下突出特性：

?超高隔離性能?：>5kVRMS隔離電壓，CMTI>150kV/μs
?寬輸入電壓范圍?：8V至18V工作輸入，支持12V電池直接連接
?雙路可調(diào)輸出?：
- (VDD-VEE)輸出范圍：15V至25V（±1.3%精度）
- (COM-VEE)輸出范圍：2.5V至(VDD-VEE)（±1.3%精度）
?高效率設計?：集成55mΩ高邊/24mΩ低邊MOSFET，最大95%占空比
?完備保護機制?：輸入欠壓/過壓鎖定、輸出過流/短路保護、熱關(guān)斷等

二、關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新

1. 集成磁隔離變壓器

采用專利的MagLam變壓器技術(shù)，實現(xiàn)：

16MHz高頻開關(guān)（帶擴頻調(diào)制）
僅3.3mm×4mm×2mm封裝尺寸
低寄生電容（<3.5pF）確保高CMTI
內(nèi)置7071VPK增強隔離（符合DIN EN IEC 60747-17）

2. 智能雙路輸出控制

? 主輸出(VDD-VEE) ?：采用D-CAP3?自適應導通時間控制
? 次輸出(COM-VEE) ?：獨特RLIM引腳電流限制架構(gòu)
支持輸出極性靈活配置（正/負/雙正/雙負）

3. 先進保護系統(tǒng)

?輸入保護?：UVLO(7.8V)/OVLO(22V)帶遲滯
?輸出保護?：獨立UVP/OVP比較器（±10%閾值）
?熱管理?：雙路溫度監(jiān)測（初級/次級獨立）

三、典型應用設計

1. 電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)

?逆變器柵極驅(qū)動?：為SiC MOSFET提供+15V/-5V偏置
?設計要點?：
- 輸出配置：VDD=20V, COM=5V, VEE=0V
- RLIM電阻計算：考慮柵極電荷(Qg)和開關(guān)頻率
- 推薦COUT1B=22μF優(yōu)化動態(tài)響應

2. 工業(yè)電機驅(qū)動

?IGBT驅(qū)動電源?：實現(xiàn)+18V/-3V輸出
?布局關(guān)鍵?：
- FBVDD/FBVEE走線遠離開關(guān)節(jié)點
- VEEA引腳需單點接地
- 熱焊盤必須連接至PCB地平面

四、性能參數(shù)詳解

1. 電氣特性

參數(shù)	條件	最小值	典型值	最大值	單位
輸入電壓	工作范圍	8	12	18	V
(VDD-VEE)精度	全溫度范圍	-1.3	-	+1.3	%
開關(guān)頻率	VIN=12V	-	16	-	MHz
靜態(tài)電流	ENA=5V,無負載	-	40	-	mA

2. 保護閾值

?熱關(guān)斷?：150°C觸發(fā)（20°C遲滯）
?輸出OVP?：31V絕對最大值
?輸入UVLO?：7.8V上升/7V下降閾值

五、設計注意事項

1. 電容選型指南

?輸入電容?：20μF+0.1μF陶瓷電容組合
?輸出電容?：
- COUT1：10μF（緊靠VDD/VEE引腳）
- COUT1B：根據(jù)Qg計算優(yōu)化（見公式7）
- COUT2/COUT3比值需匹配電壓分配比

2. RLIM電阻計算

3. PCB布局規(guī)范

?層疊設計?：至少4層板，外層2oz銅厚
?熱管理?：每側(cè)布置≥48個 thermal via（12mil孔徑）
?隔離間距?：保持8mm基本隔離距離

六、認證與可靠性

?汽車認證?：AEC-Q100 Grade 1（-40°C至125°C）
?安全認證?：
- UL1577 5000VRMS（計劃中）
- CQC GB4943.1增強絕緣（計劃中）
?MTBF?：>100年@1000VRMS工作電壓（TDDB數(shù)據(jù)）

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