尺寸更小 干扰更少 MagPack(TM) 封装技术带来电源模块全新优化 原创

电磁干扰（EMI）是电源设计中一个重要挑战，‌它主要在于‌辐射干扰和传导干扰方式影响设备的正常运作，导致设备性能下降，‌甚至引发安全隐患。‌辐射干扰一般是电磁波通过空气传播到设备内部，‌引起干扰。‌辐射干扰的耦合机制主要包括天线对天线耦合、‌场对线耦合和线对线感应耦合

随着电子设备向更高功率密度和小型化发展，EMI问题的影响愈加显著。2023年IEEE发布的报告显示，约70%的电子设备性能降级问题可归咎于EMI干扰。同样的，有调查显示，60%的电子设计工程师认为管理EMI是设计过程中的主要挑战之一，尤其是在高性能计算和通信设备领域。

想要在更小的空间内，实现更大功率，更低系统成本、更强系统功能的前提下满足EMI标准，成为了让电源工程师头痛的问题。

“TI此次带来的产品，就是帮助客户解决功率密度和EMI痛点的产品。”德州仪器升压—升降压开关稳压器产品线经理姚韵若这样说。

德州仪器升压—升降压开关稳压器产品线经理 姚韵若

德州仪器（TI）新推出的六款电源模块通过采用其专有的全新磁性封装技术——MagPack™，为工程师提供了一种既紧凑且高效的解决方案。MagPack™技术采用3D封装成型工艺，可显著降低电磁干扰（EMI），满足工业、企业和通信设备设计的高标准要求，同时实现了在更小体积电源模块中，更大的功率输出。

EMI辐射降低 8dB 效率提升 2%

MagPack™依托3D 封装成型工艺可以更大限度地减小高度、宽度和深度，其采用的专有新型设计材料制成的集成电感器由德州仪器 Kilby Labs 的研发专家率先推出，可确保为客户提供安全的供应，缩短其产品上市时间 。

基于MagPack技术的电源模块配备了屏蔽保护。这种屏蔽不仅仅是对电感进行屏蔽，整个芯片、电感和开关节点都被封装在一个屏蔽的包装中。此外，无论是在电源模块还是系统内，具备MagPack技术的电源模块的尺寸及包内的优化布线使得噪声信号的路径更短、更小。对比未使用MagPack技术和使用该技术的TPSM82866A的初步测量辐射发射数据。水平极化的峰值发射降低了约2db，垂直极化的峰值发射降低了约8db。

未使用MagPack技术的TPSM82866A的辐射数据

（来源：TI）

使用MagPack技术的TPSM82866A的辐射数据

（来源：TI）

姚韵若介绍说，与前代产品相比，采用MagPack™ 封装技术，不仅可助力业界超小型6A电源模块可将电磁干扰 (EMI)辐射降低8dB，同时也能将效率提升高达2%。

姚韵若进一步强调，TI提出的解决方案最终使得客户能够方便地通过相应的EMI/EMC的标准。为了能够满足这些行业标准，TI在先期开发时，会做相应的调研，在开关管驱动设计和封装的设计环节中都会都会根据调研有的结果作相应的考虑和挑战，使得TI产品都能够符合行业标准。

电源解决方案尺寸缩小50%

除了针对EMI的优化，创新的MagPack™技术，使得电源模块的尺寸缩小多达50%，在保持同样的散热性能的前提条件下，电源模块的功率密度增加一倍。

TPSM82886系列产品提供了两种规格：一种配备了I2C接口，另一种则是非I2C接口，分别通过料号中的"A"和"C"来区分。这些产品内部支持多达13种不同的输出电压选项，能够适应各种不同的输出电压需求。对于TPSM82816这款电源模块，它具备可调节的开关频率以及能够与外部时钟信号同步的开关频率功能，这使得在系统设计时可以方便地同步各个电源设备的开关频率，优化整体性能。

Texas Instruments的电源模块尺寸非常小。姚韵若解释说，新的电路模块可以在每平方毫米提供1A的电流输出能力。与前一代产品相比，整体解决方案的尺寸可以缩小多达50%。电源模块的平均电源转换效率也提升了2%。就TPSM82816这一型号而言，效率比前一代产品提高了4%，热阻降低了17%，并且安全工作温度区间提高了10度。这代表了在电源模块技术上的一个重大飞跃。

尺寸缩小的设计方案，为设计人员提供了更大的设计灵活性和空间利用率。这缘于电源模块将电源芯片与变压器或电感器整合在单个封装模块内，因此可以简化电源设计，节省宝贵的印刷电路板 (PCB)布板空间。且MagPack™封装技术采用德州仪器特有的3D封装成型工艺，可更大限度地减小电源模块的高度、宽度和深度，从而在更小的空间内提供更大的输出功率。

优化策略层面上，姚韵若提到，首先，TI对封装设计进行了优化，使得热能更有效地从芯片内部传导到PCB板上，这是改进的第一个关键点。其次，电源模块的优化不仅仅局限于封装层面。TI的工程师通过先进的制造工艺，极大地提升了电源芯片本身的效率转换。这两点优化共同确保了我们电源模块在性能和效率上的显著提升。

从行业上讲，尺寸的减少不仅代表着电源模块可以轻松地集成进更小巧的设备中，还意味着整体设备的设计可以更加紧凑，从而提供给最终用户更为便携和实用的产品。尤其在工业自动化、企业级服务器和通信设备等领域，设备的小型化能够带来更高的安装灵活性和更低的运维成本。尺寸的减小也带来了更好的热管理性能。较小的封装减少了热量在设备内部的积聚，有助于提高设备的可靠性和延长寿命。

面对AI技术不断演进，带来的高性能计算（HPC）的需求不断攀升，MagPack™ 封装技术带来的高功率密度、低温、低EMI辐射、高转换效率的电源系统设计对于需要长时间连续运行且对热管理的要求极高的设备和数据中心尤为重要。

姚韵若举例说，装载伺服器机柜的物理尺寸是不变的，但是由于AI等大量技术的应用，单个伺服器单元需要处理的数据量是过去的几倍，也就意味着相应的服务器单元电力需求是过去的几倍，通过采用最新的电源管理芯片，可以帮助工程师们提高电源转化效率、提升电源工艺密度、降低整体解决方案成本。

目前，采用 MagPack 封装技术的德州仪器新型电源模块现支持预量产。