Texas Instruments UCC14141-Q1 5kVRMS 隔离式DC-DC模块是符合汽车标准的高隔离电压DC-DC电源模块，设计用于为IGBT或SiC栅极驱动器供电。UCC14141-Q1集成了变压器和DC-DC控制器，采用专有架构，实现了高密度和极低排放。高精度输出电压可提供更好的沟道增强，从而提高系统效率，同时不会对功率器件栅极造成过大压力。UCC14141-Q1的输入电压既支持电动汽车宽泛的LiFePO4 电池电压 (8V-18V)，也支持稳压的12V轨 (10.8V-13.2V)，输出功率各不相同。

数据手册：*附件：Texas Instruments UCC14141-Q1 5kVRMS隔离式直流-直流模块数据手册.pdf

Texas Instruments UCC14141-Q1是一款完全集成的模块，具有片上器件保护功能，需要非常少的外部元件，可提供额外的特性。这些特性包括输入欠压锁定、过压锁定、输出电压电源正常比较器、过热关断、软启动超时、可调隔离式正负输出电压、使能引脚和开漏输出电源正常引脚。

特性

• 采用隔离变压器的完全集成高密度隔离式直流/直流模块
• 隔离式直流/直流模块，用于驱动：IGBT、SiC FET
• 输入电压范围：8V至18V，绝对最大值为32V
• 10.8V < VIN < 13.2V，TA ≤ 85°C时输出功率：1.5W
• 8V < VIN < 18V，TA ≤ 85°C时输出功率：1W
• 可调 (VDD - VEE) 输出电压（使用外部电阻器）：15V至25V，全温度范围内调节精度为±1.3%
• 可调 (COM - VEE) 输出电压（使用外部电阻器）：2.5V至 (VDD - VEE)，全温度范围内调节精度为±1.3%
• 使能、电源良好、UVLO、OVLO、软启动、短路、功率限制、欠压、过压和过热保护
• 采用扩频调制和集成变压器，电磁辐射低
• CMTI >150kV/µs
• 符合汽车应用类AEC-Q100标准
  • 温度等级1：-40°C ≤ TJ ≤ 150°C
  • 温度等级1：-40°C ≤ TA ≤ 125°C
• 支持功能安全
  • 来辅助功能安全系统设计的文档
• 计划中的安全相关认证
  • 7071VPK 加强隔离，符合DIN EN IEC 60747-17 (VDE 0884-17) 标准
  • 5000VRMS 隔离1分钟，符合UL 1577标准
  • 强化绝缘，符合CQC GB4943.1标准
• 36引脚、宽SSOP封装

功能框图

德州仪器UCC14141-Q1隔离式DC/DC电源模块深度解析

一、产品核心特性

UCC14141-Q1是德州仪器(TI)推出的汽车级高密度隔离DC/DC电源模块，专为IGBT和SiC FET栅极驱动设计，具有以下突出特性：

• ‌超高隔离性能‌：>5kVRMS隔离电压，CMTI>150kV/μs
• ‌宽输入电压范围‌：8V至18V工作输入，支持12V电池直接连接
• ‌双路可调输出‌：
  • (VDD-VEE)输出范围：15V至25V（±1.3%精度）
  • (COM-VEE)输出范围：2.5V至(VDD-VEE)（±1.3%精度）
• ‌高效率设计‌：集成55mΩ高边/24mΩ低边MOSFET，最大95%占空比
• ‌完备保护机制‌：输入欠压/过压锁定、输出过流/短路保护、热关断等

二、关键技术创新

1. 集成磁隔离变压器

采用专利的MagLam变压器技术，实现：

• 16MHz高频开关（带扩频调制）
• 仅3.3mm×4mm×2mm封装尺寸
• 低寄生电容（<3.5pF）确保高CMTI
• 内置7071VPK增强隔离（符合DIN EN IEC 60747-17）

2. 智能双路输出控制

• ‌ 主输出(VDD-VEE) ‌：采用D-CAP3™自适应导通时间控制
• ‌ 次输出(COM-VEE) ‌：独特RLIM引脚电流限制架构
• 支持输出极性灵活配置（正/负/双正/双负）

3. 先进保护系统

• ‌输入保护‌：UVLO(7.8V)/OVLO(22V)带迟滞
• ‌输出保护‌：独立UVP/OVP比较器（±10%阈值）
• ‌热管理‌：双路温度监测（初级/次级独立）

三、典型应用设计

1. 电动汽车驱动系统

• ‌逆变器栅极驱动‌：为SiC MOSFET提供+15V/-5V偏置
• ‌设计要点‌：
  • 输出配置：VDD=20V, COM=5V, VEE=0V
  • RLIM电阻计算：考虑栅极电荷(Qg)和开关频率
  • 推荐COUT1B=22μF优化动态响应

2. 工业电机驱动

• ‌IGBT驱动电源‌：实现+18V/-3V输出
• ‌布局关键‌：
  • FBVDD/FBVEE走线远离开关节点
  • VEEA引脚需单点接地
  • 热焊盘必须连接至PCB地平面

四、性能参数详解

1. 电气特性

参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
输入电压	工作范围	8	12	18	V
(VDD-VEE)精度	全温度范围	-1.3	-	+1.3	%
开关频率	VIN=12V	-	16	-	MHz
静态电流	ENA=5V,无负载	-	40	-	mA

2. 保护阈值

• ‌热关断‌：150°C触发（20°C迟滞）
• ‌输出OVP‌：31V绝对最大值
• ‌输入UVLO‌：7.8V上升/7V下降阈值

五、设计注意事项

1. 电容选型指南

• ‌输入电容‌：20μF+0.1μF陶瓷电容组合
• ‌输出电容‌：
  • COUT1：10μF（紧靠VDD/VEE引脚）
  • COUT1B：根据Qg计算优化（见公式7）
  • COUT2/COUT3比值需匹配电压分配比

2. RLIM电阻计算

3. PCB布局规范

• ‌层叠设计‌：至少4层板，外层2oz铜厚
• ‌热管理‌：每侧布置≥48个 thermal via（12mil孔径）
• ‌隔离间距‌：保持8mm基本隔离距离

六、认证与可靠性

• ‌汽车认证‌：AEC-Q100 Grade 1（-40°C至125°C）
• ‌安全认证‌：
  • UL1577 5000VRMS（计划中）
  • CQC GB4943.1增强绝缘（计划中）
• ‌MTBF‌：>100年@1000VRMS工作电压（TDDB数据）