UCC14341-Q1_技术文档

UCC14341-Q1

ZHCSRQ6A –FEBRUARY 2023 –REVISED MARCH 2023

UCC14341-Q1 汽车类1.5W、15V V_IN、25V V_OUT、高密度、

> 5kV_RMS、隔离式直流/直流模块

1 特性

3 说明

• 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：13.5V 至16.5V，绝对最大值为

32V

• 在13.5V < V_VIN< 16.5V 且T_A≤105°C 时，输出

功率为1.5W

• 可调节的(VDD –VEE) 输出电压（通过外部电阻

器）：在整个温度范围内为18V 至25V，调节精度

为±1.3%

• 可调节的(COM –VEE) 输出电压（通过外部电阻

器）：在整个温度范围内为2.5V 至(VDD –

VEE)，调节精度为±1.3%

• 通过展频调制和集成变压器设计降低电磁发射

• 使能、电源正常、UVLO、OVLO、软启动、短路、

功率限制、欠压、过压和过热保护

• CMTI > 150kV/µs

UCC14341-Q1 是一款高隔离电压直流/直流模块，旨

在为 IGBT 或 SiC 栅极驱动器供电。该模块集成了一

个变压器和具有专有架构的直流/直流控制器，可实现

高效率和非常低的电磁发射。高精度输出电压可提供更

高的系统效率，不会对功率器件栅极造成过应力。

这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，例如输入欠压锁

定、过压锁定、输出电压电源正常比较器、过热关断、

软启动时序、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。

器件信息

可订购器件型号⁽¹⁾

PUCC14341QDWNQ1

UCC14341QDWNRQ1

封装尺寸（标称值）

12.83mm × 7.50mm

封装

SSOP

(1) 如需了解所有可用封装，请参阅数据表末尾的可订购产品附

录。

• 符合面向汽车应用的AEC-Q100 标准

– 温度等级1：–40°C ≤T_J≤150°C

– 温度等级1：–40°C ≤T_A≤125°C

• 计划的安全相关认证：

PG

VDD

C_OUT2

R1

R2

R_LIM

ENA

VIN

RLIM

FBVDD

FBVEE

COM

Source/

emitter

C_OUT1

• – 符合DIN EN IEC 60747-17 (VDE 0884-17) 标

准的7071VPK 增强型隔离

V_IN

R3

R4

C_OUT3

C_IN

– 符合UL 1577 标准且长达1 分钟的5000VRMS

隔离

GNDP

VEE

– 符合CQC GB4943.1 标准的增强型绝缘

• 36 引脚宽体SSOP 封装

简化版应用

2 应用

• 混合动力、电动和动力总成系统(EV/HEV)

– 逆变器和电机控制

– 车载充电器(OBC) 和无线充电器

– 直流/直流转换器

VIN = 15V

(VDD-COM) = 18V

(VEE-COM) = -4V

• 电网基础设施

– 电动汽车充电站电源模块

– 直流充电（桩）站

– 串式逆变器

• 电机驱动器

– 交流逆变器和变频驱动器、机器人伺服驱动器

• 工业运输

典型上电序列

– 非公路用车电力驱动器

本文档旨在为方便起见，提供有关TI 产品中文版本的信息，以确认产品的概要。有关适用的官方英文版本的最新信息，请访问

www.ti.com，其内容始终优先。TI 不保证翻译的准确性和有效性。在实际设计之前，请务必参考最新版本的英文版本。

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内容

1 特性................................................................................... 1

2 应用................................................................................... 1

3 说明................................................................................... 1

4 修订历史记录.....................................................................2

5 器件比较............................................................................ 3

6 引脚配置和功能................................................................. 4

7 规格................................................................................... 6

7.1 绝对最大额定值...........................................................6

7.2 ESD 等级.................................................................... 6

7.3 建议运行条件.............................................................. 6

7.4 热性能信息..................................................................6

7.5 绝缘规格......................................................................7

7.6 安全相关认证.............................................................. 9

7.7 电气特性......................................................................9

7.8 安全限值....................................................................11

7.9 典型特性....................................................................12

8 详细说明.......................................................................... 13

8.1 概述...........................................................................13

8.2 功能方框图................................................................14

8.3 特性说明....................................................................15

8.4 器件功能模式............................................................ 24

9 应用和实施.......................................................................25

9.1 应用信息....................................................................25

9.2 典型应用....................................................................25

9.3 系统示例....................................................................31

9.4 电源相关建议............................................................ 32

9.5 布局...........................................................................32

10 器件和文档支持............................................................. 35

10.1 文档支持..................................................................35

10.2 接收文档更新通知................................................... 35

10.3 支持资源..................................................................35

10.4 商标.........................................................................35

10.5 静电放电警告.......................................................... 35

10.6 术语表..................................................................... 35

11 机械、封装和可订购信息............................................... 36

12 卷带封装信息.................................................................37

4 修订历史记录

注：以前版本的页码可能与当前版本的页码不同

Changes from Revision * (February 2023) to Revision A (March 2023)

Page

• 更新了“器件比较表”........................................................................................................................................3

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5 器件比较

表5-1. 器件比较表

输出(VDD-VEE) 可调范围

18V 至25V

V

_VIN范围

器件名称

典型电源

2W

隔离等级

基础型

UCC14240-Q1

21V 至27V

8V 至18V

1W

18V 至25V

UCC14141-Q1

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增强型

1.5W

10.8V 至13.2V

13.5V 至16.5V

18V 至25V

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6 引脚配置和功能

GNDP

PG

1

36

35

34

33

32

31

30

29

28

27

26

25

24

23

22

21

20

19

VEE

2

VEEA

FBVDD

FBVEE

RLIM

VEE

3

ENA

4

GNDP

VIN

5

6

VIN

7

VEE

GNDP

8

VDD

VEE

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

VEE

图6-1. DWN 封装，36 引脚SSOP（顶视图）

表6-1. 引脚功能

引脚

类型⁽¹⁾

说明

名称

编号

1、2、5、8、

9、10、11、

12、13、14、

15、16、17、

18

VIN 的初级侧接地连接。引脚1、2 和5 是模拟地。引脚8、9、10、11、12、13、14、15、16、

17 和18 是电源地。在覆铜上放置几个过孔以进行散热。请参阅布局指南。

GNDP

G

低电平有效电源正常开漏输出引脚。当(UVLO ≤V_VIN≤OVLO)、(UVP1 ≤(VDD –VEE) ≤

OVP1)、(UVP2 ≤(COM –VEE) ≤OVP2)、T_{J_Primary}≤TSHUTP_{PRIMARY_RISE}以及T_{J_secondary}

≤TSHUT_{SECONDARY_RISE}时，PG 保持低电平

PG

3

4

O

I

启用引脚。强制ENA 为低电平会禁用器件。上拉至高电平以启用正常的器件功能。建议最大值为

5.5V。

ENA

VIN

初级输入电压。引脚6 用于模拟输入，引脚7 用于电源输入。对于引脚7，将一个20µF 陶瓷电容

器从电源VIN 引脚7 连接到电源GNDP 引脚8。在引脚7 和引脚8 附近连接一个0.1µF 高频旁路

陶瓷电容器。

P

6、7

19、20、21、

22、23、24、

25、26、27、

30、31、36

VEE

G

用于VDD 和COM 的次级侧参考连接。VEE 引脚用于高电流返回路径。

来自变压器的次级侧隔离式输出电压。在VDD 和VEE 之间连接一个10µF 和一个并联的0.1µF 陶

瓷电容。0.1µF 陶瓷电容是高频旁路，必须靠近IC 引脚。

VDD

P

28、29

第二个次级侧隔离式输出电压电阻，用于限制从VDD 到COM 节点的拉电流和从COM 到VEE 的

灌电流。在RLIM 和COM 之间连接一个电阻以调节(COM –VEE) 电压。有关更多详情，请参阅

RLIM

32

R_LIM电阻器选型。

反馈(COM –VEE) 输出电压检测引脚用于调整输出(COM –VEE) 电压。在COM 和VEE 之间

连接一个电阻分压器，使中点连接到FBVEE，调节时的等效FBVEE 电压为2.5V。在低侧反馈电

阻并联一个330pF 陶瓷电容，用于高频去耦。用于高频旁路的330pF 陶瓷电容器必须紧挨着顶层

或底层（两层通过过孔连接）的FBVEE 和VEEA IC 引脚。

FBVEE

33

I

4

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表6-1. 引脚功能(continued)

引脚

类型⁽¹⁾

说明

名称

编号

反馈(VDD –VEE) 输出电压检测引脚用于调整输出(VDD –VEE) 电压。在VDD 和VEE 之间连

接一个电阻分压器，使中点连接到FBVDD，调节时的等效FBVDD 电压为2.5V。在低侧反馈电阻

并联一个330pF 陶瓷电容，用于高频去耦。用于高频旁路的330pF 陶瓷电容器必须紧挨着顶层或

底层（两层通过过孔连接）的FBVDD 和VEEA IC 引脚。

FBVDD

34

I

用于噪声敏感模拟反馈输入、FBVDD 和FBVEE 的次级侧模拟检测参考连接。将低侧反馈电阻和高

频去耦滤波电容连接到靠近VEEA 引脚和各自的反馈引脚FBVDD 或FBVEE。连接到次级侧栅极

驱动最低电压基准VEE。使用单点连接并将高频去耦陶瓷电容器靠近VEEA 引脚放置。请参阅布局

指南。

VEEA

35

G

(1) P = 电源，G = 地，I = 输入，O = 输出

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7 规格

7.1 绝对最大额定值

在自然通风条件下的工作温度范围内测得（除非另有说明）⁽¹⁾

参数

引脚

最小值

典型值

最大值

单位

-0.3

32

V

VIN 至GNDP

7

32

V

ENA、PG 至GNDP

–0.3

-0.3

VDD、VEE、RLIM、FBVDD、FBVEE 至VEE

总(VDD-VEE) 输出功率(T_A= 25^°C)

P_{OUT_VDD_MAX}

I_{RLIM_MAX_RMS_SOURCE}

2.5

W

从VDD 至RLIM 的RLIM 引脚最大均方根拉电流。

（在24,500 小时的使用寿命内平均运行时间为16%）

0.125

A)

A

从RLIM 至VEE 的RLIM 引脚最大均方根灌电流。

（在24,500 小时的使用寿命内平均运行时间为16%）

I_{RLIM_MAX_RMS_SINK}

T_J

-40

150

°C

工作结温范围

贮存温度

T_stg

–65

(1) 应力超出绝对最大额定值下所列的值可能会对器件造成永久损坏。这些列出的值仅仅是应力额定值，这并不表示器件在这些条件下以及

在建议运行条件以外的任何其他条件下能够正常运行。长时间处于绝对最大额定条件下可能会影响器件的可靠性。

7.2 ESD 等级

值

单位

人体放电模型(HBM)，符合AEC Q100-002⁽¹⁾标

准

±2000

V

V_(ESD)

静电放电

充电器件模型(CDM)，符合AEC Q100-011 标准

第7.2 节规定

±500

V

(1) AEC Q100-002 指示HBM 应力测试应符合ANSI/ESDA/JEDEC JS-001 规范。

7.3 建议运行条件

在自然通风条件下的工作温度范围内测得（除非另有说明）

引脚

最小值

典型值

最大值

单位

V_VIN

V_ENA

13.5

15

16.5

5.5

V

初级侧输入电压至GNDP

使能至GNDP

0

V

V_PG

5.5

电源正常至GNDP

VDD 至VEE

V_VDD

V_VEE

18

2.5

25

VDD-VEE

COM 至VEE

V_FBVDD

V_FBVEE

、

0

2.5

5.5

V

FBVDD、FBVEE 至VEE

T_A

-40

125

150

°C

环境温度

结温

(1)

T_J

(1) 请参阅“(VDD-VEE) 和(COM-VEE) 负载推荐工作区”部分，了解不同(VDD-VEE) 和(COM-VEE) 输出电压设置在各种温度和V_VIN条

件下的最大额定值。

7.4 热性能信息

DWN (SOIC)

热指标⁽¹⁾

单位

36 引脚

R_θJA

52.3

28.5

°C/W

结至环境热阻

R_θJC(top)

结至外壳（顶部）热阻

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DWN (SOIC)

热指标⁽¹⁾

单位

36 引脚

R_θJB

Ψ_JT

25.9

16.6

25.6

°C/W

结至电路板热阻

结至顶部特征参数

结至电路板特征参数

Ψ_JB

R_θJC(bot)

结至外壳（底部）热阻

–

(1) 有关新旧热指标的更多信息，请参阅半导体和IC 封装热指标应用报告。

7.5 绝缘规格

参数

测试条件

值

单位

通用

外部间隙⁽¹⁾

CLR

CPG

> 8

mm

µm

V

端子间的最短空间距离

端子间的最短封装表面距离

外部爬电距离⁽¹⁾

> 120

> 15.4

> 600

I

最小内部间隙（内部间隙–变压器电源隔离）

最小内部间隙（内部间隙–电容式信号隔离）

DIN EN 60112 (VDE 0303-11)；IEC 60112

符合IEC 60664-1

DTI

CTI

绝缘穿透距离

相对漏电起痕指数

材料组别

I-IV

额定市电电压≤300V_RMS

I-IV

额定市电电压≤600 V_RMS

过压类别

I-III

额定市电电压≤1000V_RMS

DIN EN IEC 60747-17 (VDE 0884-17)（计划认证目标）⁽²⁾

V_IORM

1414

1000

1414

7071

V_PK

V_RMS

V_DC

交流电压（双极）

最大重复峰值隔离电压

交流电压（正弦波），时间依赖型电介质击穿

(TDDB) 测试

V_IOWM

最大工作隔离电压

直流电压

V_TEST= V_IOTM，t = 60s（鉴定测试）；V_TEST

1.2 × V_IOTM，t = 1s（100% 生产测试）

=

V_IOTM

V_PK

最大瞬态隔离电压

最大脉冲电压⁽³⁾

在空气中进行测试，符合IEC 62368-1 标准的

1.2/50µs 波形

V_IMP

6250

V_PK

在油中进行测试（鉴定测试），符合IEC 62368-1

的1.2/50µs 波形

最大浪涌隔离电压⁽³⁾

V_IOSM

10000

方法a：I/O 安全测试子组2/3 后，V_ini= V_IOTM

，

pC

t_ini= 60s；V_pd(m)= 1.2 × V_IORM= 1696V_PK，t_m

=

≤5

10s

方法a：环境测试子组1 后，V_ini= V_IOTM，t_ini

=

视在电荷⁽⁴⁾

qpd

60s；V_pd(m)= 1.6 × V_IORM= 2262V_PK，t_m= 10s

方法b1：常规测试（100% 生产测试）和预调节

（类型测试），V_ini= 1.2 × V_IOTM，t_ini= 1s；

V_pd(m)= 1.875 × V_IORM= 2651V_PK，t_m= 1s

势垒电容，输入至输出⁽⁵⁾

隔离电阻，输入至输出⁽⁵⁾

V_IO= 0.4 sin (2πft)，f = 1MHz

V_IO= 500V，T_A= 25°C

C_IO

R_IO

< 3.5

> 10¹²

> 10¹¹

> 10⁹

pF

Ω

V_IO= 500V，100°C ≤T_A≤125°C

V_IO= 500V，T_S= 150°C

2

污染等级

气候类别

40/125/21

UL 1577（计划认证目标）

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参数

测试条件

值

单位

V_TEST= V_ISO= 5000V_RMS，t = 60s（鉴定测

试）；V_TEST= 1.2 × V_ISO= 6000V_RMS，t = 1s

（100% 生产测试）

V_ISO

5000

V_RMS

可承受的隔离电压

(1) 爬电距离和间隙应满足应用的特定设备隔离标准中的要求。请注意保持电路板设计的爬电距离和间隙，从而确保印刷电路板上隔离器的

安装焊盘不会导致此距离缩短。在特定的情况下，印刷电路板上的爬电距离和间隙变得相等。在印刷电路板上采用插入坡口和/或肋材等

技术有助于提高这些规格。

(2) 此耦合器仅适用于最大工作额定值范围内的安全电气绝缘。应借助合适的保护电路来确保符合安全额定值。

(3) 在空气或油中进行测试，以便确定隔离栅的固有浪涌抗扰度

(4) 视在电荷是局部放电(pd) 引起的电气放电。

(5) 将隔离栅每一侧的所有引脚都连在一起，构成了一个双端子器件。

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7.6 安全相关认证

VDE

UL

CQC

计划根据DIN EN IEC 60747-17 (VDE 0884-17) 进

行认证

计划根据UL 1577 组件认证计划进行认证

计划根据GB4943.1 进行认证

增强型绝缘最大瞬态隔离电压7071V_PK；最大重复

峰值隔离电压1414V_PK；最大浪涌隔离电压

10000V_PK

增强型绝缘，海拔≤5000m，热带气候，700V_RMS

单一保护，5000V_RMS

文件编号：（计划）

最大工作电压

证书编号：（计划）

7.7 电气特性

在工作温度范围（T_J= –40°C 至150°C）内，V_VIN= 13.5V 至16.5V，C_IN= 20µF，C_OUT= 10µF，R_LIM= 1kΩ，V_ENA

=

5V，除非另有说明。T_A= 25°C 且V_VIN= 15V 时的所有典型值。

参数

测试条件

最小值典型值最大值单位

输入电源（初级侧，所有电压均以GNDP 为基准）

V_VIN

13.5

15

16.5

600

V

初级侧输入电压至GNDP

输入电压范围

I_{VINQ_OFF}

µA

VIN 静态电流，已禁用

V_ENA= 0V；V_VIN= 13.5V 至16.5V

V_ENA= 5V；V_VIN= 13.5V 至16.5V；

(VDD-VEE) = 25V 调节；I_VDD-VEE

0mA。单路输出。

I_{VIN_ON_NO_LOAD}

35

mA

VIN 工作电流，已启用，空载

VIN 工作电流，已启用，满载

=

V_ENA= 5V；V_VIN= 13.5V 至16.5V；

(VDD-VEE) = 25V 调节；I_VDD-VEE

60mA。单路输出。

I_{VIN_ON_FULL_LOAD}

190

=

UVLOP 比较器（初级侧，所有电压均以GNDP 为基准）

V_{VIN_UVLOP_RISING}

11.4

12

12.6

11

V

VIN 欠压锁定上升阈值

V_{VIN_UVLOP_FALLIN}

9.975

10.5

VIN 欠压锁定下降阈值

G

OVLO 比较器（初级侧，所有电压均以GNDP 为基准）

V_{VIN_OVLO_RISING}

V_{VIN_OVLO_FALLING}

20.9

19

22

20

23.1

21

V

VIN 过压锁定上升阈值

VIN 过压锁定下降阈值

TSHUTP 热关断比较器（初级侧，所有电压均以GNDP 为基准）

TSHUTP_{PRIMARY_}

首次上电时，T_J需要低于140°C 才能

启用

150

15

160

20

170

25

°C

初级侧过热关断上升阈值

初级侧过热关断迟滞

RISING

TSHUTP_{PRIMARY_}

HYST

ENA 输入引脚（初级侧，所有电压均以GNDP 为基准）

V_{EN_IR}

V_{EN_IF}

I_EN

1.25

0.84

1.95

1.44

10

V

输入电压上升阈值，逻辑高电平

输入电压下降阈值，逻辑低电平

使能引脚输入电流

上升沿

下降沿

V_ENA= 5.0V

5

µA

PG 开漏输出引脚（初级侧，所有电压均以GNDP 为基准）

V_{PG_OUT_LO}

I_{PG_OUT_HI}

0.5

5

V

PG 输出低饱和电压

PG 漏电流

灌电流= 5mA，电源正常

V_PG= 5.5V，电源不正常

µA

初级侧控制（所有电压均以GNDP 为基准）

V_VIN= 15V；V_ENA= 5V；(VDD-VEE)

F_SW

15

90

MHz

kHz

开关频率

= 25V

仅在初级侧启动期间，在V_IN高于

UVLOP 且ENA 为高电平之后启动；

F_{SS_BURST_P}= 125kHz

F_SSM

展频调制(SSM) 三角波形的频率

仅在初级侧启动期间，在V_IN高于

UVLOP 且ENA 为高电平之后启动；

F_{SS_BURST_P}= 125kHz

三角波形展频调制(SSM) 期间载波频

率的SSM 百分比变化

F_CARRIER的SSM

百分比变化

5

%

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在工作温度范围（T_J= –40°C 至150°C）内，V_VIN= 13.5V 至16.5V，C_IN= 20µF，C_OUT= 10µF，R_LIM= 1kΩ，V_ENA

5V，除非另有说明。T_A= 25°C 且V_VIN= 15V 时的所有典型值。

=

参数

测试条件

最小值典型值最大值单位

当VIN 高于UVLOP 且ENA 为高电平

时计时器开始工作，当电源正常引脚指

示正常时复位

t_{SOFT_START_TIME_O}

28.4 ms

初级侧软启动超时

UT

(VDD-VEE) 输出电压（次级侧，所有电压均以VEE 为基准）

V_{VDD_RANGE}

18

25

V

(VDD-VEE) 输出电压范围

次级侧(VDD-VEE) 输出电压，在负

载、线性变化和温度范围内，通过外部

电阻分压器进行外部调节

V_{VDD_DC_ACCURAC}

-1.3

1.3

%

(VDD-VEE) 输出电压直流调节精度

Y

(VDD-VEE) 调节迟滞比较器（次级侧，所有电压均以VEE 为基准）

V_{FBVDD_REF}

2.4675

9

2.5 2.5325

V

(VDD-VEE) 的反馈调节基准电压

(VDD-VEE) 稳压输出

VISO1 迟滞比较器迟滞设置。

VFB 引脚迟滞。[例如：如果外部电阻

分压器增益为1/10V/V，VISO1 将是

10 倍；当VFB = 2.5V 时，VISO1 =

25V]；请参阅“说明”

V_{FBVDD_HYSTCMP_H}

10

12.3

mV

迟滞设置1

YST

(COM-VEE) 输出电压（次级侧，所有电压均以VEE 为基准）

(VDD-

VEE)

次级侧(COM-VEE)，通过外部电阻分

压器进行调节

V_{VEE_RANGE}

2.5

V

(COM-VEE) 输出电压范围

次级侧(COM-VEE)

(COM-VEE)

输出电压直流

调节精度

输出电压，在负载、线性变化和温度范

围内，通过外部电阻分压器

进行外部调节

V_{VEE_DC_ACURACY}

1.3

%

–1.3

VISO2 调节迟滞比较器（次级侧，所有电压均以VEE 为基准）

V_{FBVEE_REF}

2.4675

2.5 2.5325

0.73

V

(COM-VEE) 的反馈调节基准电压

(COM-VEE) 稳压输出

V_{RLIM_SHORT_CHRG}

用于退出PWM 的Rlim 短路充电比较

器上升阈值

上升阈值

_CMP_RISE

t_{RLIM_SHORT_CHRG_}

RLIM 引脚短路充电PWM 模式期间的 RLIM 引脚< 0.645V，而FBVEE 引脚

< 2.48V

1.2

5

us

导通时间

ON_TIME

t_{RLIM_SHORT_CHRG_}

RLIM 引脚短路充电PWM 模式期间的 RLIM 引脚< 0.645V，而FBVEE 引脚

< 2.48V

关断时间

OFF_TIME

(VDD-VEE) UVLO 比较器（次级侧，所有电压均以VEE 为基准）

V_{VDD_UVLO_RISING}

V_{VDD_UVLO_HYST}

0.9

0.2

V

(VDD-VEE) 欠压锁定上升阈值

(VDD-VEE) 欠压锁定迟滞

FBVDD 处的电压

(VDD-VEE) OVLO 比较器（次级侧，所有电压均以VEE 为基准）

V_{VDD_OVLOS_RISING}

29.45

27.55

31

29

32.55

30.45

V

(VDD-VEE) 过压锁定上升阈值

电压范围为VDD 至VEE，上升

V_{VDD_OVLOS_FALLIN}

(VDD-VEE) 过压锁定下降阈值

电压范围为VDD 至VEE，下降

G

软启动（次级侧，所有电压均以VEE 为基准）

软启动后、PG 之前，(VDD-VEE) UVP

t_blankout

3

ms

和(COM-VEE) UVP 及OVP 的消隐时

间

(VDD-VEE) UVP，欠压保护比较器（次级侧，所有电压均以VEE 为基准）

(VDD-VEE) 欠压保护上升阈值，V_UVP

V_{VDD_UVP_RISING}

V_{VDD_UVP_HYST}

2.175

2.7

2.25

20

2.35

V

= V_REF× 90%

mV

(VDD-VEE) 欠压保护迟滞

(VDD-VEE) OVP，过压保护比较器（次级侧，所有电压均以VEE 为基准）

(VDD-VEE) 过压锁定上升阈值，V_OVP

V_{VDD_OVP_RISING}

= V_REF× 110%

2.75

2.825

V

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在工作温度范围（T_J= –40°C 至150°C）内，V_VIN= 13.5V 至16.5V，C_IN= 20µF，C_OUT= 10µF，R_LIM= 1kΩ，V_ENA

=

5V，除非另有说明。T_A= 25°C 且V_VIN= 15V 时的所有典型值。

参数

测试条件

最小值典型值最大值单位

V_{VDD_OVP_HYST}

20

mV

(VDD-VEE) 过压保护迟滞

(COM-VEE) UVP，欠压保护比较器（次级侧，所有电压均以VEE 为基准）

(COM-VEE) 欠压保护上升阈值，V_UVP

V_{VEE_UVP_RISING}

V_{VEE_UVP_HYST}

2.1

2.7

2.25

20

2.4

V

= V_REF× 90%

mV

(COM-VEE) 欠压保护迟滞

(COM-VEE) OVP，过压保护比较器（次级侧，所有电压均以VEE 为基准）

(COM-VEE) 过压保护上升阈值，V_OVP

V_{VEE_OVP_RISING}

= V_REF× 110%

2.75

20

2.825

V

V_{VEE_OVP_HYST}

mV

(COM-VEE) 过压保护迟滞

TSHUTS 热关断比较器（次级侧，所有电压均以VEE 为基准）

首次上电时，Tj 需要低于140^oC 才能

启用。

TSHUTS_SECONDAR

155

15

160

20

165

25

°C

次级侧过热关断上升阈值

次级侧过热关断迟滞

Y_RISE

TSHUTS_SECONDAR

Y_HYST

CMTI（共模瞬态抗扰度）

CMTI

150

V/ns

以GNDP 为基准的正VEE

以GNDP 为基准的负VEE

共模瞬态抗扰度

-150

集成式MAGLAM 变压器（初级侧至次级侧。注意：这些值对于每个XFMR 版本都是唯一的）

N

2.02

-

变压器有效匝数比

次级侧至初级侧

7.8 安全限值

参数

测试条件

_θJA= 52.3°C/W，V_VIN= 16.5V，T_J= 150°C，

T_A= 25°C，P_OUT= 2W ^{(1) (2)}

_θJA= 52.3°C/W，V_VIN= 13.5V，T_J= 150°C，

T_A= 25°C，P_OUT= 1.3W ^{(1) (2)}

最大值

单位

R

216

449

mA

I_S

安全输入均方根电流

R

_θJA= 52.3°C/W，V_VIN= 15V，T_J= 150°C，T_A

P_S

T_S

2.39

150

W

安全功率耗散（输入功率- 输出功率）

= 25°C，P_OUT= 2.3W ^{(1) (2)}

(1) (2)

°C

安全温度

(1) 最高安全温度T_S具有与为器件指定的最大结温T_J相同的值。I_S和P_S参数分别表示安全电流和安全功率耗散。请勿超出I_S和P_S的最

大限值。这些限值随环境温度T_A的变化而变化。

(2) 在“热性能信息”表中，结至空气热阻R_θJA是安装在引线式表面贴装封装、高K JEDEC 测试板上的器件的热阻。可以使用这些公式

计算每个参数的值：T_J= T_A+ R_θJA× P，其中P 为器件中耗散的功率。T_J(max)= T_S= T_A+ R_θJA× P_S，其中T_J(max)为最大允许结温。

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7.9 典型特性

热降额功率通过评估板获得，该评估板与“布局示例”部分中所示的EVM 类似。

图7-1. SOA 降额曲线

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8 详细说明

8.1 概述

UCC14341-Q1 器件适用于布板空间有限且需要更多集成的应用，还适用于为满足所需隔离规范而采用体积庞大

且价格昂贵的电源变压器的超高电压应用。器件具有低厚度、低重心和轻重量特性，与使用大型大体积变压器的

系统相比，可提供更高的振动耐受度。该器件易于使用，可在优化栅极电压来实现最高效率时根据需要灵活调整

正负输出电压，同时以其严格的电压调节精度保护栅极氧化物免受过应力影响。

这款器件集成了一个高效、低辐射隔离式直流/直流转换器，可为牵引逆变器电机驱动器、工业电机驱动器或其他

高压直流/直流转换器中的 SiC 或 IGBT 功率器件的栅极驱动器供电。对于稳压电源轨的 13.5V < V_VIN< 16.5V，

该直流/直流转换器提供大于1.5W 的功率。

集成式直流/直流转换器采用开关模式操作和专有的电路技术来降低功率损耗并提高效率。专用控制机制、时钟方

案和片上变压器带来了高效率和低辐射。

集成变压器可在宽温度范围内提供电力输送，同时保持 5000V_RMS隔离和 1000V_RMS连续工作电压。变压器的低

隔离电容可提供高CMTI，从而实现快速dv/dt 开关和更高的开关频率，同时降低噪声。

V_VIN电源为初级侧电源控制器供电，该控制器负责开关连接到集成式变压器的输入级。电源传输到次级侧输出

级，并调节到(VDD–VEE) 引脚和FBVDD 引脚之间连接的电阻分压器（相对于VEE 引脚）设置的电平。输出电

压通过外部电阻分压器进行调节，从而实现宽(VDD–VEE) 范围。

为了获得理想性能，请确保 V_VIN输入电压保持在建议的工作电压范围内。请勿超过绝对最大额定电压，避免输入

引脚承受过大的应力。

快速滞环反馈突发控制环路监控 (VDD–VEE)，并确保输出电压保持在迟滞范围内，同时在负载和线路瞬态期间

具有低过冲和下冲。突发控制环路可在满载条件下实现高效运行，并可在整个 V_VIN范围内实现宽 VOUT 调节能

力。欠压锁定 (UVLO) 保护功能可监控输入电压引脚 VIN，并具有迟滞和输入滤波器，确保在嘈杂条件下实现稳

健的系统性能。过压锁定 (OVLO) 保护可监控输入电压引脚 VIN，通过禁用开关并降低内部峰值电压来防止过压

应力。在整个上电时间内提供受控软启动时序，可在为输出电容器和负载充电的同时限制峰值输入浪涌电流。

UCC14341-Q1 还提供了第二个输出轨 (COM–VEE)，用作栅极驱动器的负偏置，可实现更快的 IGBT 关断开

关，还可在 SiC 器件快速开关期间防止不必要的导通。(COM–VEE) 具有一个简单、快速且高效的偏置控制器，

可确保在PWM 开关期间调节正负电源轨。COM 引脚可连接 SiC 器件的源极或 IGBT 器件的发射极。借助外部限

流电阻器，设计人员可以根据栅极驱动系统的需求对灌电流和拉电流峰值进行编程。

故障保护和电源正常状态引脚为主机控制器提供了一种机制，用于监控直流/直流转换器的状态，并为栅极驱动器

提供正确的电源和 PWM 控制信号时序控制。故障保护包括欠压、过压、过热关断和隔离通道通信接口看门狗计

时器。

典型的软启动斜升时间大约为 3ms，但会根据输入电压、输出电压、输出电容和负载而变化。如果任一输出短路

或过载，器件将无法在 28.4ms 软启动看门狗计时器保护时间内上电，因此器件会锁存以提供保护。可通过切换

ENA 引脚或为VIN 下电上电来复位锁存器。

输出负载必须保持低电平，直到启动完成且 PG 引脚为低电平。上电时，在 PG 引脚指示电源正常（拉低逻辑电

平）之前，请勿对(VDD–VEE) 或(COM–VEE) 输出施加重负载，避免通过提供电源来斜升电压的问题。

TI 建议使用 PG 状态指示器作为开始将 PWM 信号传输至栅极驱动器的触发点。PG 输出通过提供有关 (VDD–

VEE) 和 (COM–VEE) 输出何时都达到其调节阈值 ±10% 范围内的可靠闭环指示，消除了输出何时就绪的任何歧

义。

在 PG 变为低电平之前，请勿让主机开始将 PWM 传输到栅极驱动器。此操作通常在 V_VIN> V_{VIN_UVLOP}且 ENA

变为高电平后不到 28.4ms 时发生。PG 状态输出指示电源在 (VDD–VEE) 和 (COM–VEE) 软启动后正常，并且

处于±10% 的调节范围内。

如果主机不监测PG，请确保主机在V_VIN> V_{VIN_UVLOP}且ENA 变为高电平35ms 之前，不会开始将PWM 传输到

栅极驱动器，以便在VDD 和VEE 软启动后有足够的时间使电源正常。

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8.2 功能方框图

VIN

VDD

Q1

Q2

Q3

Q4

Source

D1

D3

RLIM

Sink

D2

D4

GNDP

VEE

Gate-drive logic

and

level shifting

Oscillator

SSM

FBVEE

Enable

Power off/on

FBVDD

ENA

PG

Secondary-

side feedback

regulation

and

RX

TX

Primary-side

controller and

fault monitoring

+

fault monitoring

VREF

VEEA

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8.3 特性说明

8.3.1 功率级运行

UCC14341-Q1 模块在初级侧使用有源全桥逆变器，在次级侧使用无源全桥整流器。小型集成变压器具有相对较

高的载波频率，可减小尺寸以集成到 36 引脚 SOIC 封装中。功率级载波频率在 11MHz 至 18MHz 范围内运行。

功率级载波频率由具有前馈控制的输入电压决定：当 V_VIN为 12V 时，频率为 18MHz；当 V_VIN为 18V 时，频率

为 11MHz；当 V_VIN介于 12V 和 18V 之间时，随着 V_VIN电压上升，频率会从 18MHz 逐渐降低到 11MHz。扩频

调制(SSM) 用于减少辐射。器件会维持ZVS 运行以降低开关功率损耗。

UCC14341-Q1 模块可生成两个稳压输出。它可以配置为单输出转换器（仅 VDD 至 VEE）或双输出转换器

（VDD 至 VEE 和 COM 至 VEE）。即使模块使用 VEE 作为参考点来生成两个正输出电压，输出也可以使用

COM 作为参考点并成为正输出和负输出。

这两个输出通过迟滞控制进行独立控制。此外，VDD-VEE 是主输出，而 COM 到 VEE 使用主输出作为其输入，

可产生第二个稳压输出电压。

8.3.1.1 VDD-VEE 电压调节

VDD-VEE 输出是模块的主输出。功率级操作由 FBVDD 引脚上检测到的 VDD-VEE 电压决定。如图 8-1 所示，

VDD-VEE 电压通过分压器 R_{FBVDD_TOP}和 R_{FBVDD_BOT}检测。当 FBVDD 电压低于关断阈值(大约比 V_{FBVDD_REF}

高 10mV 时)，功率级将运行，向次级侧供电，并使 VDD-VEE 输出电压上升。输出达到关断阈值后，功率级将关

闭。输出电压会因负载电流而下降。当输出电压降至导通阈值（大约比 V_{FBVDD_REF}小10mV）以下后，功率级将

再次开启。借助精确的电压基准和迟滞控制，可以高精度调节 VDD-VEE 输出电压。为了提高抗噪性能，应在

FBVDD 和VEE 引脚之间添加一个 330pF 的小型电容器。过大的电容器会减慢迟滞环路，并可能导致输出电压纹

波过大，甚至造成稳定性问题。

Power stage

VIN

VDD

R_{FBVDD_TOP}

FBVDD

GNDP

C_OUT1

–

+

C_FBVDD

R_{FBVDD_BOT}

V_{FBVDD_REF}

VEE

图8-1. VDD-VEE 电压调节

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8.3.1.2 COM-VEE 电压调节

COM-VEE 输出将 VDD-VEE 输出作为其输入，并产生稳定的输出电压。尽管工作原理并不完全相同，但它可被

视为VDD-VEE 的LDO 输出。由于其输入电压为VDD-VEE，来自COM-VEE 的最大输出电压是VDD 和VEE 之

间的电压。

COM-VEE 输出稳压器级使用与外部限流电阻器(R_LIM) 串联的内部高侧或低侧FET 对COM-VEE 输出电压进行充

电或放电。迟滞控制用于控制两个 FET 的开关实例，可实现精确调节的 COM-VEE 电压。如图 8-2 所示，COM-

VEE 输出电压通过 FBVEE 引脚上的分压器 R_{FBVEE_TOP}和 R_{FBVEE_BOT}进行检测。TI 建议在 FBVEE 引脚上使用

一个330pF 电容器来滤除开关频率噪声。当FBVEE 上的电压低于充电阈值（比V_{FBVEE_REF}低20mV）时，充电

电阻器保持导通状态，放电电阻器保持关断状态。COM-VEE 输出电压会上升。当FBVEE 电压达到停止充电阈值

（比 V_{FBVEE_REF}高 20mV）后，充电电阻器将关断。输出电压会停止上升。当充电电阻器关断时，放电电阻器由

另一个迟滞控制器根据FBVEE 引脚电压、基准电压V_{FBVEE_REF}和20mV 的迟滞进行控制。

COM-VEE 输出稳压器级将防止在 COM-VEE 短路期间使高侧 FET 长时间保持导通。该保护功能通过监控 RLIM

引脚电压和控制高侧 FET 占空比来实现。当 COM 引脚电压低于 0.645V，而 FBVEE 电压低于 2.48V 时，高侧

FET 约 20% 的占空比控制会覆盖 COM-VEE 稳压器的迟滞控制，每个占空比中的典型导通时间和关断时间分别

为

t_{RLIM_SHORT_CHRG_}

和

t_{RLIM_SHORT_CHRG_}

。当

COM

引脚电压高于

ON_TIME

OFF_TIME

V

_{RLIM_SHORT_CHRG_CMP_RISE}时，占空比控制将被禁用，迟滞控制将恢复正常运行。

VDD

C_OUT2

RLIM

COM

R_Charge

+

–

V_{FBVEE_REF}

R_LIM

SW

20 mV

R_{FBVEE_TOP}

FBVEE

C_OUT3

SW

+

–

R_Discharge

V_{FBVEE_REF}

1.25 mV

R_{FBVEE_BOT}

C_FBVEE

VEE

图8-2. COM-VEE 电压调节

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2.52V

2.50125V

VFBVEE_REF = 2.5V

2.48V

TurnON

Charge FET

TurnON

Charge FET

TurnOFF

CHARGE FET

Discharge Comparitor

Discharge Control

TurnON

Discharge FET

图8-3. COM-VEE 电压调节图

8.3.1.3 功率处理能力

最大功率处理能力由电路运行和热条件决定。对于给定的输出电压，在触发热保护之前，最大功率会随输入电压

的增加而增加。该器件实施了过功率保护(OPP)，可限制最大输出功率并降低高输入电压下的功率级RMS 电流。

OPP 由从输入电压到OPP 突发占空比(D_OPP) 的前馈控制来实现。D_OPP在(VDD-VEE) 调节的主反馈环路的“大

型”突发导通时间内添加“小型”突发。当输入电压增加时，D_OPP会自动降低以限制平均输出功率。

在高环境温度下，热性能决定了最大功率和安全工作区 (SOA)。检测到过热后会触发保护性热关断。变压器和器

件具有高效和优化的热设计并采用小型封装，可在高环境温度下提供高功率处理能力。

(VDD-VEE)

OPP burst

(VDD-VEE) burst

图8-4. 带小型突发的过功率保护示意图

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8.3.2 输出电压软启动

图 8-5 展示了 UCC14341-Q1 软启动时两个输出轨的上电图。在 V_VIN> V_{VIN_UVLOP}并且 ENA 被拉高后，软启动

序列开始并以软占空比增量进行突发占空比控制。随着时间的推移，突发占空比由初级侧控制信号(D_{SS_PRI}) 逐渐

从12.5% 增加到 50%，因此 V_VDD-VEE和V_COM-VEE都以受控的浅上升斜率按比例增加。当V_VDD-VEE增加到高于

V

_{VDD_UVLOS}时，反馈环路通信通道有足够的偏置电压，因此次级侧的突发反馈控制将接管。因此，D_{SS_PRI}会被

拉高，不再影响突发占空比。突发占空比通过比较V_FBVDD和V_REF来确定。V_REF以七个增量步长从0.9V 增加到

2.5V，其中第一个 0.4V 阶跃将 V_REF从 0.9V 升压到 1.3，然后接下来的六个 0.2 阶跃将 V_REF从 1.3 升压到

2.5V。每个阶跃持续 128µs。在 V_VDD-VEE> V_{VDD_UVP}后，V_COM-VEE的 RLIM 拉电流/灌电流稳压器将被启用。

RLIM 引脚的拉电流或灌电流极性通过比较V_FBVEE和V_REF来确定，从而使V_COM-VEE保持在严格的稳压范围内。

在 V_VDD-VEE或 V_COM-VEE上升至其 UVP 阈值以上后，V_VDD-VEEUVP 和 V_COM-VEEUVP 及 OVP 的消隐时间为

3ms（典型值），然后通过拉低 PG 电压来发出电源正常信号。仅在启动期间发出电源正常信号之前应用 3ms

（典型值）的消隐时间。它为 V_VDD-VEE和 V_COM-VEE提供了足够的时间，使其能够在启动后稳定在其调节滞环

内，从而使转换器不会在启动期间因过冲或下冲而关断。

软启动功能大大降低了上电期间的输入浪涌电流。此外，如果 V_VDD-VEE无法在 28.4ms 内达到 V_{VDD_UVLOS}，则

器件会在安全状态下关断。28.4ms 软启动超时功能可在上电前输出短路情况下保护模块。

VIN

V_{IN_UVLOP}

t_delay

UVLOP

ENA

PG

D = 12.5%

D = 25%

D = 50% D = 100%

D_SS(PRI)

VDD_UVLOS

Comparator_Enable

2.5V

128µs

V_{VDD_OVP}

V_REF

V_{VDD_UVP}

V_{VEE_OVP}

V_{VEE_UVP}

V_{VDD_UVLOS}

V_VDD-VEE

V_COM-VEE

RLIM Comparator_Enable

图8-5. 输出电压软启动图

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8.3.3 ENA 和PG

初级侧上的ENA 输入引脚和PG 输出引脚使用5V TTL 和3.3V LVTTL 电平逻辑阈值。

高电平有效使能输入 (ENA) 引脚用于打开模块的隔离式直流/直流转换器。可以使用 3.3V 或 5V 逻辑轨。将 ENA

引脚电压保持在 5.5V 以下。ENA 引脚电压高于使能阈值 V_{EN_IR}后，UCC14341-Q1 使能并开始开关，然后经过

软启动过程并向次级侧供电。当ENA 引脚电压降至禁用阈值V_{EN_IF}以下后，UCC14341-Q1 将禁用并停止开关。

ENA 引脚还可用于在 UCC14341-Q1 器件进入保护安全状态模式后对其进行复位。检测到故障后，保护逻辑将锁

存并将器件置于安全状态。当所有故障都清除时，可以使用 ENA 引脚来清除 UCC14341-Q1 锁存，方法是将

ENA 引脚电压降至 V_{EN_IF}以下并保持超过 150μs，然后切换回 3.3V 或 5V。器件随后将退出闭锁模式，并启动

软启动。图8-6 展示了闭锁复位时序。

ENA

150 µs

Latched-off

Latch-off state

Latch-off reset

Run

Power-stage state

Stop

图8-6. 使用ENA 引脚的闭锁复位

低电平有效电源正常 (PG) 引脚为开漏输出，用于指示模块何时不存在故障（短路）且输出电压在其调节设定点的

±10% 范围内。将 PG 引脚上的上拉电阻 (> 1kΩ) 连接到 5V 或 3.3V 逻辑轨。将 PG 引脚电压保持在 5.5V 以

下，同时不超过其建议的工作电压。PG 引脚的逻辑可通过图8-7 来说明。

1.1×V_{FBVDD_REF}

+

–

FBVDD

+

–

0.9×V_{FBVDD_REF}

Isolation

+

1.1×V_{FBVEE_REF}

PG

–

FBVEE

+

–

0.9×V_{FBVEE_REF}

Protections (Over-temperature, output over

voltage, input UVLO, input OVLO)

+

ENA

V_{EN_IR}/V_{EN_IF}

GNDP

–

图8-7. PG 引脚逻辑

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8.3.4 保护功能

UCC14341-Q1 器件具有完整的保护功能，包括输入欠压锁定、过压锁定保护、输出欠压保护、过压保护、过功

率保护和过热保护。输入欠压和过压锁定保护功能具有自动恢复响应。所有其他保护功能都具有闭锁响应。触发

闭锁响应保护后，转换器会进入闭锁状态并永久停止开关。通过将 V_VIN电压降至锁存复位下降阈值

V

_{VIN_RESET_FALLING}以下，可以恢复闭锁状态。也可以通过将 ENA 引脚电压降至使能阈值V_{EN_IF}以下来复位闭锁

状态。

8.3.4.1 输入欠压锁定

UCC14341-Q1 可接受 13.5V 至 16.5V 的宽输入电压范围。当输入电压变得过低时，要么因为变压器匝数比限制

而无法调节输出，要么转换器的电流应力会过大。无论哪种方式，转换器都必须关闭以保护系统。

当V_VIN电压低于UVLO 阈值V_{VIN_UVLOP_FALLING}时，UCC14341-Q1 会进入输入欠压锁定。在UVLO 模式下，转

换器会停止开关。VIN 引脚电压低于 RESET 下降阈值 V_{VIN_RESET_FALLING}，UCC14341-Q1 会复位所有保护。之

后，在V_VIN电压高于UVLO 阈值V_{VIN_UVLOP_RISING}后，转换器会被启用。根据ENA 引脚电压，转换器可以开始

开关，完成软启动过程或在禁用模式下，等待ENA 引脚电压变为高电平。

8.3.4.2 输入过压锁定

输入过压锁定保护用于保护UCC14341-Q1 器件免受过压损坏。它具有自动恢复响应。当V_VIN引脚电压高于输入

过压锁定阈值 V_{VIN_OVLO_RISE}时，开关将停止，转换器会停止向次级侧发送能量。在输入过压锁定保护之后，在

V_VIN引脚电压降至恢复阈值 V_{VIN_OVLO_FALLING}以下后，根据 ENA 引脚电压状态，转换器可以恢复运行，完成整

个软启动过程，或者在禁用模式下，等待ENA 引脚变为高电平。输入过压锁定不会复位其他闭锁保护。

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8.3.4.3 输出过压保护

UCC14341-Q1 器件通过 FBVDD 和FBVEE 引脚检测输出电压，以便控制输出电压。为了防止输出电压过高而损

坏负载或 UCC14341-Q1 器件本身，UCC14341-Q1 器件配备了输出过压保护功能。根据反馈引脚电压和输出电

压，有两个过压保护级别。

在正常工作期间，由于负载瞬态或两个输出之间的负载不平衡，输出电压可能会超过其调节电平。根据 FBVDD

和FBVEE 上的引脚电压，在电压超过阈值 V_{VDD_OVP_RISE}或V_{VEE_OVP_RISE}（比目标调节电压高 10%）后，转换

器会立即停止开关。

在极少数情况下，分压器会发生故障并提供错误的输出电压信息。继而，控制环路可能将输出电压调节到错误的

电压电平。UCC14341-Q1 器件还配备了失效防护过压保护功能。当 VDD-VEE 电压高于过压保护阈值

V_{VDD_OVLOS_RISE}后，转换器会立即关闭。该失效防护保护电平设置为 31V。它旨在保护 UCC14341-Q1 器件，

而不是负载。此设计必须确保电压反馈分压器在所有条件下都能正常运行。

输出过压保护具有闭锁响应。

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8.3.4.4 过功率保护

过功率保护 (OPP) 限制了最大平均输出功率。当输出过载时，务必要关断模块，防止其进一步损坏或将故障传播

到整个系统的其他部分。由于开关频率极高，实施传统的逐周期电流限制是不切实际的。UCC14341-Q1 器件依

赖于过功率保护(OPP) 与输出欠压保护协同工作。

如功率处理能力所述，通过输入电压前馈和“小幅”突发占空比调整，UCC14341-Q1 的最大电力输送能力得到

了良好控制。图8-8 展示了OPP 对Vin 和最大输出功率之间关系的影响。

Max

Power

Disable OPP

Enable OPP

Vin

图8-8. 不同输入电压条件下的最大输出功率

当负载超过最大电力输送能力时，输出电压开始下降。当输出电压降至欠压保护阈值以下时，会触发输出欠压保

护，并且器件会锁存至安全状态。

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8.3.4.4.1 输出欠压保护

输出电压欠压保护基于 FBVDD 和 FBVEE 引脚电压。当 FBVDD 引脚电压低于其 UVP 阈值 V_{VDD_UVP_FALL}，或

FBVEE 引脚电压低于其 UVP 阈值V_{VEE_UVP_FALL}时，便会激活欠压保护。UCC14341-Q1 会停止开关，并且PG

引脚会变为开路。

在软启动期间，输出电压从零开始上升。FBVDD 和 FBVEE 引脚电压低于 UVP 阈值。软启动期间会禁用 UVP。

如果软启动完成后引脚电压无法达到 UVP 恢复阈值（V_{VDD_UVP_RISE}、V_{VEE_UVP_RISE}），则会激活欠压保护。

UCC14341-Q1 会停止开关，并且PG 引脚会变为开路。

欠压保护具有闭锁响应。激活后，可以通过将 V_VIN下电上电来清来除闭锁状态。切换 ENA 引脚也可以复位闭锁

状态。有关详细信息，请参阅ENA 和PG 部分。

8.3.4.5 过热保护

UCC14341-Q1 集成了初级侧功率级、次级侧功率级以及隔离变压器。功率转换导致的功率损耗会导致模块温度

高于环境温度。为了确保电源模块的安全运行，UCC14341-Q1 器件配备了过热保护功能。器件会检测初级侧功

率级和次级侧功率级的温度并与过热保护阈值进行比较。如果初级侧功率级温度高于TSHUTP_{PRIMARY_RISE}，或者

次级侧功率级温度高于 TSHUTS_{SECONDARY_RISE}，模块将进入过热保护模式。模块将停止开关；PG 引脚会变为

开路。保护后，模块将进入闭锁模式。当功率级温度降至过热恢复阈值以下时，V_VIN下电上电或切换ENA 引脚电

压会使模块退出闭锁模式。根据 ENA 引脚电压，模块要么开始开关，向次级侧供电，要么在待机模式下等待

ENA 引脚电压变为高电平。

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8.4 器件功能模式

根据输入和输出条件、ENA 引脚电压以及器件温度，UCC14341-Q1 会采用以下其中一种工作模式。

1. 禁用模式。在此模式下，模块处于关闭状态，但会等待ENA 引脚变为高电平以开始工作。

2. 软启动模式。在此模式下，模块开始向次级侧供电。初级侧运行占空比和次级侧基准逐渐升高，来减少对模块

的应力。

3. 正常运行模式。在此模式下，模块正常运行，向次级侧供电。

4. 保护模式、自动恢复。在此模式下，由于输入UVLO 或OVLO 保护，模块处于关闭状态。在输入电压故障清

除后，根据ENA 引脚电压条件，如果ENA 引脚电压为低电平，它将变为禁用模式，或者它将通过软启动模

式进入正常运行模式。

5. 保护模式、闭锁。在此模式下，由于其他保护措施，模块处于关闭状态。即使导致保护的故障被清除，模块仍

会保持关闭状态。V_VIN上电下电操作必须先确保输入电压低于模拟UVLO 下降阈值

(V_{VIN_ANALOG_UVLOP_FALLING}) 以复位闭锁状态，否则ENA 引脚会先切换至低电平(OFF)，然后切换至高电平

(ON)。

表8-1 列出了此器件的电源功能模式。ENA 引脚有一个内部弱接地下拉电阻，但是TI 不建议将此引脚保持开路。

表8-1. 器件功能模式

输入

输出

工作模式

V_{(VDD –VEE)}

V_{(COM –VEE)}

V_VIN

ENA

X

PG 开漏

故障

X

隔离式输出1

隔离式输出2

保护模式、自动

恢复

V_VIN< V_{VIN_UVLOP_RISING}

OFF

关闭

高

低

高

V_{VIN_UVLOP_RISING}< V_VIN

V_{VIN_OVLO_RISING}

<

X

低电平

高电平

X

禁用模式

V_{VIN_UVLOP_RISING}< V_VIN

V_{VIN_OVLO_RISING}

<

无故障

有故障

X

在设定点调节

关闭

在设定点调节

关闭

正常运行

V_{VIN_UVLOP_RISING}< V_VIN

V_{VIN_OVLO_RISING}

保护模式、闭锁

保护模式、自动

恢复

V_VIN> V_{VIN_OVLO_RISING}

OFF

关闭

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9 应用和实施

备注

以下应用部分中的信息不属于 TI 元件规格，TI 不担保其准确性和完整性。TI 的客户负责确定元件是否

适合其用途，以及验证和测试其设计实现以确认系统功能。

9.1 应用信息

UCC14341-Q1 器件适用于布板空间有限且需要更多集成的应用。该器件还适用于为满足所需隔离规范而采用体

积庞大且价格昂贵的电源变压器的超高电压应用。

9.2 典型应用

下图展示了为隔离负载供电的UCC14341-Q1 器件配置的典型应用原理图。

GNDP

PG

VEE

VEEA

FBVDD

FBVEE

RLIM

VEE

VDD

C_OUT2

PG

ENA

R_LIM

GNDP

COM

R_{FBVEE_TOP}

VIN

V_IN

VEE

C_IN

VIN

VDD

GNDP

C_FBVEE

VDD

R_{FBVEE_BOT}

C_OUT3

VEE

R_{FBVDD_TOP}

C_OUT1

C_FBVDD

R_{FBVDD_BOT}

图9-1. 双路可调输出配置

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GNDP

VEE

VEEA

FBVDD

FBVEE

RLIM

VEE

VDD

R_{FBVDD_TOP}

PG

ENA

GNDP

R_LIM

R_{FBVDD_BOT}

(optional)

C_FBVDD

VIN

V_IN

VEE

C_IN

VIN

VDD

GNDP

C_OUT2

VDD

VEE

C_OUT1

图9-2. 单路可调输出配置

9.2.1 设计要求

使用 UCC14341-Q1 模块进行设计很简单。首先，选择单路输出还是双路输出。确定每个输出的电压，然后通过

电阻分压器设置调节。功率器件的栅极电荷决定了栅极驱动器输入端所需的输出去耦电容大小。计算双路输出用

于调节(COM–VEE) 电压轨的RLIM 电阻器值。最后，按照以下步骤添加推荐的输入和输出电容器。

9.2.2 详细设计过程

将陶瓷去耦电容器放置在尽可能靠近器件引脚的位置。对于输入电源，请将电容器放在引脚 6 至7 (VIN) 和引脚8

至 9 (GNDP) 之间。对于隔离式输出电源 (VDD–VEE)，请将电容器放在引脚 28 至 29 (VDD) 和引脚 30 至 31

(VEE) 之间。对于隔离式输出电源 (COM–VEE)，请在 RLIM 引脚和栅极驱动器 COM 电源输入端之间放置一个

RLIM 电阻器。还应在栅极驱动器电源引脚（COM 和 VEE）和栅极驱动器电源引脚（VDD 和 VEE）处放置去耦

电容器，并根据以下元件计算部分的值进行计算。这些位置对所有去耦电容特别重要，因为这些电容提供与电源

驱动电路的快速开关波形相关的瞬态电流。确保电容器电介质材料与目标应用温度兼容。

9.2.2.1 电容器选型

UCC14341-Q1 器件提供隔离式输出 VDD-VEE 作为其主输出。该器件还使用 VDD-VEE 作为其电源，提供了另

一个输出 COM-VEE。由于两个输出都与输入隔离，并且共用 VEE 作为公共参考点，因此UCC14341-Q1 输出可

配置为两个正输出、两个负输出或一正一负两个输出。UCC14341-Q1 输出也可用作单个正输出或单个负输出。

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当模块配置为一正一负两个输出时，务必要正确选择输出电容比 C_OUT2和 C_OUT3，来优化调节并避免导致过压或

欠压故障。

表9-1. 计算出的电容器值

值(µF)

电容器

说明

在VIN 引脚附近并联放置一个20μF 和一个0.1μF 高频去耦电容器。当从电压源到VIN 引

脚的串联阻抗较大时，可以使用大于20uF 的电容来减少电压纹波。

C_IN

20 + 0.1

添加一个10μF 和一个0.1μF 电容器，用于对(VDD–VEE) 进行高频去耦。应靠近VDD 和

VEE 引脚放置。可以使用大于10uF 的电容来降低输出电压纹波。

C_OUT1

10 + 0.1

C_OUT2

C_OUT3

请见下方

栅极驱动器引脚上需要大容量去耦输出充电电容器。C_OUT2和C_OUT3电容比对于在充电或放

电开关周期内优化双路输出分压器精度非常重要。

C_OUT2和C_OUT3的选择基于栅极驱动器负载的栅极电荷要求、启动期间的电荷平衡，以及预期的最大电流负载。

在启动期间，C_OUT2和 C_OUT3之间的比率必须等于 (COM−VEE) 和 (VDD−COM) 之间的比率，并由 VDD-COM

和 COM-VEE 的负载电流偏移，以便使 COM 到 VEE 和 VDD 到 VEE 电压同时达到稳定状态，如方程式 1 所

示。

先根据功率器件（无论是IGBT 还是SiC 功率MOSFET）的栅极电荷Q_{G_Total}计算C_OUT2值，以及在栅极导通期

间相对于施加的正栅极电压VDD 至COM 所需的压降百分比。

其中

Q

G_Total

C

=

(1)

OUT2

Percent_Cdroop

× V

VDD − COM

100

• Q_{G_Total}是电源开关的总栅极电荷

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然后根据输出电压比、预期负载电流和输出电容器的变化，计算C_OUT3值。

C

× V

× I

− I

OUT2

VDD − COM

MAX_POWER

COM − VEE

VDD − COM

C

=

(2)

OUT3

V

× I

− I

COM − VEE

MAX_POWER

其中负载 I_VDD-COM和 I_COM-VEE分别是负载电流，而 I_{MAX_POWER}等于 25^oC 环境温度下的 SOA 最大功率

(P_{MAX_SOA}) 除以V_VDD-VEE输出电压。

I

= I

+ I

(3)

(4)

VDD − COM

COM − VEE

Q_Driver_VDD −COM

Otℎer_load_VDD −COM

+ I

Otℎer_load_COM − VEE

= I

Q_Driver_COM − VEE

其中

• I_(VDD-COM)是从VDD 到COM 的总电流，不包括平均栅极驱动电流。

• I_(COM-VEE)是从COM 到VEE 的总电流，不包括平均栅极驱动电流。

• I_{Q_DRIVER_VDD-COM}是栅极驱动器来自(VDD–COM) 的最大静态电流，并必须包含通过外部逻辑从VDD 拉取

的任何电流。

• I_{Q_DRIVER_COM-VEE}是栅极驱动器来自(COM–VEE) 的最大静态电流。

• I_{Other_load_VDD-COM}是外部逻辑从(VDD–COM) 拉取的最大电流。

• I_{Other_load_COM-VEE}是外部逻辑从(COM–VEE) 拉取的最大电流。

和

P

MAX

I

=

(5)

POWER

V

VDD − VEE

在25^oC 环境温度下，可以从提供的SOA 曲线中提取P_MAX近似值。

根据预期变化 C_{OUT2_maximum}，使用最坏情况下的电容器值计算 C_OUT3。此操作可确保电容比在启动期间会将

COM-VEE 电压推至略低于目标调节值的值。

备注

C

_OUT2和C_OUT3是VDD 和VEE 输出上的总电容。它们包括来自隔离式辅助电源和栅极驱动器电路的电容器。

_OUT2和C_OUT3的大小由栅极驱动器负载栅极电荷和纹波电压要求决定。然后可以使用 C_OUT1来降低总纹波电压

C

并缩短启动时间。

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9.2.2.2 R_LIM电阻器选型

当模块配置为双路正输出或双路负输出时，RLIM 电阻器是真正的限流电阻器。利用方程式 6，将 RLIM 电阻器值

设置为V_COM-VEE所需的最大负载电流。I_{VOUT2_max}是V_COM-VEE输出的最大负载电流。

V

COM − VEE

R

=

− R

(6)

LIM

LIM_INT

I

VDD − COM _max

R_{LIM_INT}是内部开关电阻值，典型值为30Ω。

对于隔离式栅极驱动器应用，需要一个正输出和一个负输出。在这种情况下，VDD-VEE 是总输出电压，中间点成

为参考点。由于 VDD 和 VEE 之间的总电压始终通过 FBVDD 反馈进行调节，因此 RLIM 引脚只需调节中点电

压，以便能够提供正确的正负电压。可以通过FBVEE 引脚来实现RLIM 控制，如COM-VEE 电压调节中所述。

根据电容器选型，选择与电压比成正比的输出电容比时，电容器将形成分压器。中点电压必须自然提供正确的正

负电压。同时，对于栅极驱动器电路，导通期间从正电源轨电容器拉出的栅极电荷会在关断期间反馈到负电源轨

电容器，两个输出电源轨负载必须始终保持平衡。但是，由于栅极驱动器电路静态电流不平衡以及两个电源轨的

电容容差，中点电压可能会随着时间的推移而发生偏移。RLIM 引脚提供相反的电流，可将中点电压保持在正确的

电平。

如图 9-3 (a) 所示，在不考虑栅极电荷的情况下，栅极驱动器电路静态电流会以不同的方式加载正电源轨和负电源

轨。净电流显示为中点的直流失调电流。

如图 9-3 (b) 所示，每次栅极驱动器电路打开主电源开关时，它都会将电荷从正负电源轨输出电容器中拉出。当模

块功率级向次级侧供电，使这些电容器刷新时，会将相同的电荷馈入这两个电容器中。如果电容器值完全匹配，

则电容中的电压上升将成比例。正负电压不会改变。但是，由于电容器容差，电容器值并不完全匹配。电压将以

不同的比率上升，其中较小的电容器上升得更快。随着时间的推移，中点电压 COM 将拉至另一个值。其中一个

电容器上的负载将导致电压不平衡。RLIM 功能可抵消电压不平衡并使COM 电压恢复到稳压状态。

VDD=Q/C_OUT2

VEE=Q/C_OUT3

ISO Driver

I_{q_off}=I_{q_VDD}−I_{q_VEE}

VDD/ VEE=C_OUT3/C_OUT2

VDD

RLIM

VEE

VDD

RLIM

VEE

Q

C_OUT2

I_{q_VDD}

VIN

VDD

VEE

VIN

COM

I_{q_off}

OUT

COM

VEE

COM

Q

COM

I_{q_VEE}

GNDP

C_OUT3

GNDP

COM

VEE

(a) 负载电流不平衡

(b) 电容不平衡

图9-3. 电压不平衡来源

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由于这两个影响，RLIM 必须提供足够的电流来补偿此失调电流。RLIM 必须足够低以提供足够的电流，但不能太

低，否则会在栅极驱动器的每个导通和关断边沿纠正中点电压，并产生过多的功率损耗。

使用以下公式选择的 R_LIM电阻器可以为负载提供足够的电流，其中 R_LIM值以这两个公式中的较低者为准。方程

式7 展示了因为电容器变化和栅极驱动器静态电流(I_Q) 而产生的拉电流。方程式8 展示了因为电容器变化和 I_Q而

产生的灌电流。

R

(7)

(8)

LIM_MAX

V

VDD − COM

=

C

× 1 − ∆ C

C

OUT3

× 1 − ∆ C

OUT3

× 1 − ∆ C

OUT3

−

× Q

× f

+

I

− I

COM − VEE VDD − COM

G_Total

SW

C

+ C

C

+ C

OUT2

OUT3

OUT2

OUT3

− R

LIM_INT

R

LIM_MAX

V

COM − VEE

=

C

× 1 − ∆ C

C

OUT2

× 1 − ∆ C

OUT2

+ C × 1 − ∆ C

OUT3

OUT2

× Q

× f

− I

COM − VEE VDD − COM

G_Total

SW

C

+ C

C

OUT2

OUT3

OUT2

OUT3

− R

LIM_INT

RLIM 值选择以下两者中的较小者：1) 电容器不平衡和负载所需的 RLIM 值，或 2) 在给定负载电流的情况下，在

1.5ms 内响应V_COM-VEE10% 过冲所需的RLIM 值。

其中

V

COM − VEE

R

=

− R

(9)

LIM_MAX_for_oversℎoot

LIM_INT

0 . 10 × V

COM − VEE

C

×

+ I

− I

VDD − COM COM − VEE

OUT3_max

1 . 5 ms

• Q_{G_Total}是电源开关的总栅极电荷。

• f_SW是栅极驱动器负载的开关频率。

R_LIM值决定(COM–VEE) 调节的响应时间。R_LIM值过低会导致振荡并可能使(VDD–VEE) 过载。R_LIM值过高可

能会因响应缓慢而导致失调电压误差。如果 R_LIM大于上述计算值，则没有足够的电流来为输出电容器充电，从而

导致电荷不平衡，其中电压无法保持调节，并最终超过 OVP2 或 UVP2 故障阈值，这时器件将关断以提供保护。

选择的R_LIM值应当比两个计算结果中的较小值小10%。

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9.3 系统示例

UCC14341-Q1 模块设计为允许微控制器主机通过 ENA 引脚来启用它，可实现正确的系统时序控制。/PG 输出还

允许主机监控模块的状态。当没有故障且输出电压处于设定目标输出电压的 ±10% 范围内时，/PG 引脚变为低电

平。输出电压用于为IGBT 或SiC FET 功率器件的栅极驱动器供电。在/PG 引脚变为低电平后，主机可以开始向

栅极驱动器发送 PWM 控制，以便确保正确进行时序控制。下面展示了双输出配置的系统图和单输出配置的系统

图。

VIN

VDD

VISO1 = 25V

VDD

VIN

CIN

GNDP

COUT2

Buck

RLIM

COUT1

EMITTER/

SOURCE

400-800V

RLIM

Open- Drain

From Battery

COM

/PG

COUT3

ENA

5V/3.3V

VEE

EMITTER/

SOURCE

Microcontroller

VDD

VCC

5V/3.3V

VVCCCC

^/PP^GG^_BIAS

PWM

Control

GATE

VEE

PWM

EN

ON_BIAS

To Motor

GNDP

-

Similar Isolated DC DC + Isolated Gate Driver Block as Above

图9-4. 双输出系统配置

VIN

VDD

VISO1 = 25V

VDD

VIN

CIN

GNDP

Buck

RLIM

COUT

400-800V

RLIM

Open- Drain

From Battery

/PG

ENA

5V/3.3V

GATE

VEE

EMITTER

/ SOURCE

EMITTER

/ SOURCE

Microcontroller

VDD

VCC

5V/3.3V

VVCCCC

^/PP^GG^_BIAS

PWM

Control

GATE

VEE

PWM

EN

ON_BIAS

To Motor

GNDP

-

Similar Isolated DC DC + Isolated Gate Driver Block as Above

图9-5. 单输出系统配置

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9.4 电源相关建议

UCC14341-Q1 的建议输入电源电压 (V_VIN) 介于 13.5V 和 16.5V 之间。为了帮助确保可靠运行，必须在尽可能靠

近电源引脚的位置放置足够的去耦电容器。本地旁路电容器必须放置在输入端的VIN 和GNDP 引脚之间；隔离式

输出电源的 VDD 和VEE 之间；以及低电压输出电源的COM 和VEE 之间。TI 建议使用低 ESR 的陶瓷表面贴装

电容器。TI 进一步建议放置两个这样的电容器：一个值为 2.2μF 的电容器用于电源旁路，另一个并联的 0.1μF

电容器用于高频滤波。输入电源必须具有适当的额定电流，来支持终端应用所需的输出负载。

9.5 布局

9.5.1 布局指南

UCC14341-Q1 集成隔离式电源解决方案可简化系统设计并减少使用的电路板面积。请遵循这些指南进行正确的

PCB 布局，以便实现理想性能。

• 将去耦电容器尽可能靠近器件引脚放置。对于输入电源，将电容器放在引脚7（电源VIN）和引脚8–18（电

源GNDP）之间。对于隔离式输出电源，将电容器放在引脚28、29 (VDD) 和引脚19–25、30–31、35-36

(VEE) 之间。该位置对输入去耦电容特别重要，因为该电容提供与电源驱动电路的快速开关波形相关的瞬态电

流。

• 由于该器件没有用于散热的散热焊盘，因此器件通过各自的GND 引脚散热。确保GNDP 和VEE 引脚上有充

足的覆铜（最好是接地层的连接），以便实现理想的散热效果。

• 在空间和层数允许的情况下，TI 建议通过多个通孔将VIN、GNDP、VDD 和VEE 引脚连接到内部接地平面或

电源平面。或者，使连接到这些引脚的走线尽可能宽，以便更大限度地减少损耗。

• 通过在布线时分离布线，并尽可能在FBVEE 引脚附近使用过孔来实现不同层的反馈连接布线，从而更大限度

地减少RLIM 引脚和FBVEE 引脚之间的电容耦合。

• 建议至少使用两层，以便实现热性能良好的PCB 设计。内层可用于在GNDP 和VEE 之间创建高频旁通电容

器，从而减轻辐射发射。

• 密切注意PCB 外层的初级接地层(GNDP) 和次级接地层(VEE) 之间的间距。如果两个接地层的间距小于

UCC14341-Q1 封装的间距，则系统的有效爬电距离和间隙将减小。

• 为确保初级侧和次级侧之间的隔离性能，请避免在UCC14341-Q1 模块下方放置任何PCB 迹线或覆铜。

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9.5.2 布局示例

下图中所示的布局示例来自评估板UCC14341-Q1EVM、UCC14341EVM-069 并基于图9-1 设计。

图9-6. UCC14341-Q1EVM，PCB 顶层，组装

图9-7. UCC14341-Q1EVM，信号层2（与第3 层相同）

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图9-8. UCC14341-Q1EVM，信号层3（与第2 层相同）

图9-9. UCC14341-Q1EVM，PCB 底层，组装（镜像视图）

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10 器件和文档支持

10.1 文档支持

10.1.1 相关文档

请参阅如下相关文档：

• 德州仪器(TI)，UCC14240EVM-052 适用于需要正偏置单电源和正/负偏置双电源的牵引逆变器栅极驱动器IC

偏置应用用户指南。

• 德州仪器(TI)，隔离相关术语

10.2 接收文档更新通知

要接收文档更新通知，请导航至 ti.com 上的器件产品文件夹。点击订阅更新进行注册，即可每周接收产品信息更

改摘要。有关更改的详细信息，请查看任何已修订文档中包含的修订历史记录。

10.3 支持资源

TI E2E^™支持论坛是工程师的重要参考资料，可直接从专家获得快速、经过验证的解答和设计帮助。搜索现有解

答或提出自己的问题可获得所需的快速设计帮助。

链接的内容由各个贡献者“按原样”提供。这些内容并不构成 TI 技术规范，并且不一定反映 TI 的观点；请参阅

TI 的《使用条款》。

10.4 商标

TI E2E^™is a trademark of Texas Instruments.

所有商标均为其各自所有者的财产。

10.5 静电放电警告

静电放电(ESD) 会损坏这个集成电路。德州仪器(TI) 建议通过适当的预防措施处理所有集成电路。如果不遵守正确的处理

和安装程序，可能会损坏集成电路。

ESD 的损坏小至导致微小的性能降级，大至整个器件故障。精密的集成电路可能更容易受到损坏，这是因为非常细微的参

数更改都可能会导致器件与其发布的规格不相符。

10.6 术语表

TI 术语表

本术语表列出并解释了术语、首字母缩略词和定义。

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11 机械、封装和可订购信息

下述页面包含机械、封装和订购信息。这些信息是指定器件可用的最新数据。数据如有变更，恕不另行通知，且

不会对此文档进行修订。有关此数据表的浏览器版本，请查阅左侧的导航栏。

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12 卷带封装信息

REEL DIMENSIONS

TAPE DIMENSIONS

K0

P1

W

B0

Reel

Diameter

Cavity

A0

A0 Dimension designed to accommodate the component width

B0 Dimension designed to accommodate the component length

K0 Dimension designed to accommodate the component thickness

Overall width of the carrier tape

W

P1 Pitch between successive cavity centers

Reel Width (W1)

QUADRANT ASSIGNMENTS FOR PIN 1 ORIENTATION IN TAPE

Sprocket Holes

Q1 Q2

Q3 Q4

Q1 Q2

Q3 Q4

User Direction of Feed

Pocket Quadrants

卷带

宽度W1

(mm)

A0

(mm)

B0

(mm)

K0

(mm)

P1

(mm)

W

(mm)

Pin1

象限

卷带

直径(mm)

封装

类型

SPQ

器件

封装图

引脚

UCC14240-Q1

SSOP

DWN

36

750

330.0

16.4

10.85

13.4

4.0

16.0

Q1

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TI“按原样”提供技术和可靠性数据（包括数据表）、设计资源（包括参考设计）、应用或其他设计建议、网络工具、安全信息和其他资源，

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邮寄地址：Texas Instruments, Post Office Box 655303, Dallas, Texas 75265


型号：	UCC14341-Q1
厂家：	TEXAS INSTRUMENTS
描述：	具有集成变压器的汽车级、1.5W、15V 输入电压、稳压、5kVRMS 隔离式直流/直流模块变压器
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相关型号：

UCC1570

UCC15701

UCC15701J

UCC15701L

UCC15701_05

UCC15702

UCC15702J

UCC1570J

UCC1570L

UCC1580

UCC1580-

UCC1580-1