TI推出IsoShield™技术，较分立方案尺寸缩减70%，功率密度提升3倍，剑指电动汽车与数据中心

“在空间紧凑的应用中，分配给电源解决方案的空间越来越小，而设备需求的功率却在逐年增加。如何在有限的空间中提供更多的功率，已成为行业持续面临的关键挑战。”德州仪器电源设计团队系统经理冀玉丕在媒体会上如是说。

针对这一痛点，德州仪器（TI）于近期推出采用专有IsoShield™技术的新型隔离式电源模块UCC34141-Q1和UCC33420，以业界领先的功率密度，助力数据中心和电动汽车等应用实现更高效、更紧凑的设计。

IsoShield™是TI专有的多芯片封装技术，它有效地把平面变压器与隔离电源级集成在一起，形成一体化的系统级封装（SiP）解决方案。

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冀玉丕表示，这项技术将解决工程师长期头疼的难题——在隔离设计中，变压器体积往往较大，空间利用率低。而IsoShield™可以在更小的空间中封装更多电源，该技术通过将功率器件、平面变压器集成在封装内，不仅可以避免很多单点故障，提高系统的安全性和可靠性，还可大大缩短变压器设计时间。

相比传统分立式方案，IsoShield™技术可将方案尺寸缩小70%，实现高达3倍的功率密度提升。这一突破的关键在于TI将开关频率提高到20MHz以上，并结合平面变压器结构，使平面变压器匝数减少的同时仍能提供足够功率。这种高频化设计不仅极大地减小了对磁性器件的要求，也使得整个电源方案更加紧凑。

目前，该系列产品提供基本的功能隔离、基本隔离以及需要更高隔离强度的增强隔离（例如5000V以上）三种隔离版本，以适应不同应用场景的需求。

从TI隔离偏置解决方案的演进来看，技术迭代路径清晰可见。

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早期的UCC2803采用反激变换器，需要周边控制线路、变压器、功率管以及输出二极管和电容，变压器体积最大，整体方案高度较高且BOM数量较多。

后续推出的UCC25800采用开环LLC谐振拓扑，实现了原边的零电压开关（ZVS）和副边的零电流开关关断，适合高频应用，并将LLC原边所需的上下功率管集成在芯片内，显著缩小了高度与重量。

在此基础上，UCC14240进一步集成了变压器，高度降至3.55毫米，外围元器件极少。

而最新的UCC34141采用IsoShield™技术，在1.5瓦的功率输出下，封装尺寸较UCC14240大幅减小，延续了外围元器件极少的优势，展现了TI在功率器件与芯片技术上持续的技术迭代与创新。

在散热与抗干扰性能方面，IsoShield™同样进行了针对性优化。

高频应用中，共模瞬态抗扰度（CMTI）的要求极高，IsoShield™将原边与副边的寄生电容做到3pF以下，相比反激变换器难以做到小寄生电容的局限，以及开环LLC若采用分槽设计会导致变压器尺寸增大的问题，IsoShield™在保持小尺寸的同时实现了更高的抗干扰性。

散热方面，该模块通过优化内部控制的功率器件及变压器损耗，并借助芯片引脚在PCB板上增加输入输出电源、地线的面积以及过孔设计来增强散热性能。不过需要注意的是，该封装并不支持顶部散热或底部散热，在实际应用中需根据功率需求进行技术评估。

在应用层面，IsoShield™技术契合了多个关键领域对隔离电源的迫切需求。

在电动汽车中，如何增加续航里程是核心痛点，这倒逼车载充电机、高压DC/DC、电机驱动及电池等三电系统不断提高性能。目前流行的单级拓扑以及新一代宽禁带碳化硅和氮化镓器件，在高边驱动应用中都需要隔离电源。无论是单级拓扑、电机驱动中采用三电平提高效率，还是在电池系统中需要非共地场合的隔离，隔离电源都成为提升系统效率的关键环节。IsoShield™电源模块以其小尺寸、轻重量的特性，能够拓展电动汽车的续航里程，增强电源性能，助力打造更轻更高效的车辆。

在数据中心领域，随着AI技术发展带来的算力需求激增，功率需求同步扩大。为了提升整体效率，电源架构正向800V演进。从AC转DC到800V，再从800V向下转换的各个环节中，隔离电源均不可或缺。

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TI在800V架构上投入了大量资源，例如在热插拔方案中，UCC34141恰好契合需求。对于800V转6V的DC/DC应用，为实现更高效率，需要采用三电平拓扑，并搭配650V GaN器件以降低输出结电容。在多电平需求下，偏置电源需要具备更强的CMTI性能，UCC34141可提供250V/ns的CMTI能力，在此类场景中获得广泛应用。

值得一提的是，在数据中心应用中，从800V到6V，再由6V转到1V以下或0.75V，TI还提供了多相电源的降压变换器，形成完整的电源链。

冀玉丕提到，TI在电源模块领域的技术积累不仅限于IsoShield™。早在2024年6月，TI就推出了MagPack™封装技术，这种集成了磁性封装的技术通过合理利用空间，在更小的尺寸中大幅提高电源模块的功率密度。加上包含350余款采用优化封装的电源模块的全面产品组合，TI能够帮助工程师在任何电源设计或应用中更大限度地提高功率密度，同时降低材料成本和缩短设计时间。

在2026年APEC展会上，TI就展示了其在多个领域的最新进展，包括数据中心、人形机器人、USB Type-C®、可持续能源以及48V汽车架构等。特别值得关注的是，TI在一款高功率、高性能的汽车级300kW碳化硅牵引逆变器参考设计中，展示了采用IsoShield™技术的隔离式电源模块。

关于供货情况，目前UCC34141-Q1处于预生产阶段，而UCC33420则已开放购买。

为了加速市场落地，TI还提供了相应的评估模块UCC34141EVM-116和UCC33420EVM-080，以及配套的技术文章《采用IsoShield™技术的隔离式电源模块可将解决方案尺寸缩减多达70%》。工程师还可以通过数据表获取输入输出电容选型、PCB布局摆放以及散热优化等详细设计建议。