TI最新电感集成封装技术MagPack，实现电源模块功率密度翻倍

如何在有限的空间上提高功率密度，并且提高EMI能力，是电源设计者们长期以来面临的挑战。而电源模块是应对这一挑战的方向。通过将各种无源器件集成到电源模块中，不仅能够实现功率密度的高效提升，还能帮助应对外置无源器件带来的EMI设计挑战。

电感是在电源设计中常会用到的外部无源器件之一。在开关电源中，电感用于储存能量，并在开关状态切换时释放能量，保证输出电压的稳定。在DC-DC转换器中电感更是起到关键作用，通过控制电感电流的变化实现电压的升降转换。

在传统的开关电源设计中，电感元件通常采用分立器件的形式。然而，随着设备尺寸的不断缩小和功能的不断增强，分立电感器的尺寸、效率和电磁干扰问题越来越突出。电感集成技术应运而生，通过将电感直接集成到电源模块中，既能提高功率密度，又能优化热管理和电磁兼容性。

在硅基电感的集成上，磁性材料、电性能优化、屏蔽结构等问题的研究，需要长时间的材料学科和制造工艺的技术积累。而TI近日在此方面实现了新的技术突破，宣布了其最新的电感集成封装技术“MagPack”，并发布了搭载这一新的封装技术的六款全新DC/DC电源模块产品。

MagPack磁性封装，将电源模块功率密度翻倍

据悉，MagPack磁性封装让电源模块在功率密度、散热和EMI性能上均实现了突破。与前代产品相比，采用 MagPack 封装技术，使得电源模块的尺寸缩小多达 50%，功率密度增加一倍，同时仍然保持出色的散热性能。采用了MagPack封装技术的业界超小型6A电源模块可将电磁干扰 (EMI) 辐射降低8dB，同时将效率提升高达2%。

“之所以强调封装技术，是因为创新的封装技术正在从根本上重塑电源模块这个产品；同时TI也认为这类封装技术是电源管理芯片创新的一个重要方向。”德州仪器升压-升降压开关稳压器产品线经理姚韵若表示，“无论是电路系统设计如何发展，工程师们对于功率密度的追求是永远不变的。我们的电源模块采用全新的封装方式，使我们的客户工程师能在有限的布局布线空间下，实现以前不可能达到的功率密度水平。”

据姚韵若透露，全新MagPack封装技术来自TI Kilby Labs历经近十年的努力，才取得的技术突破。这项全新的封装技术，结合了材料和工艺的改进：采用一种以专有新型设计材料制成的集成电感器，利用了TI特有的3D封装工艺，从而实现了在更大限度上减少电源模块的长度、宽度和高度。

而从TI的官方介绍来看，MagPack的优势有四点：

1-更高的功率密度和更小的解决方案尺寸：

MagPack 技术可以实现更高的功率密度和更小的整体解决方案尺寸。例如，TPSM82866A、TPSM82866C 和 TPSM82816 都比市场上的其他6A电源模块尺寸更小。

功率密度被测量为每平方毫米的输出电流。TPSM82866A 和 TPSM82866C 的功率密度几乎达到 1A/mm²。

2-高效率和良好的热性能：

MagPack 技术中的电感器与硅芯片相匹配，以减少 DC 和 AC 损耗。

这种优化的电感器和封装提供了高效率和低温升，使电源模块在高环境温度下也能可靠运行。

3-易用性提高，加快上市时间：

使用 MagPack 技术的设备集成了电感器，简化了电源设计中的选择和布线问题。

这些模块还减少了电磁干扰（EMI），提高了设计的易用性。

4-减少 EMI：

MagPack 技术使得电源模块实现了屏蔽，不仅仅是电感器屏蔽，而是整个芯片、开关节点都在屏蔽封装内。

这种屏蔽技术显著降低了辐射发射，提高了模块的EMI性能。

其实对于电感集成的封装技术，TI多年来一直在不断创新中。此前的Embedded µSiP、Leaded packages、µSiL和MicroSiP等封装技术也都提供了电感集成的相关产品，而此次MagPack的推出，进一步将电感集成的技术推向了新的高度。

姚韵若强调，最新的MagPack技术的电源模块制造均是在TI内部封装测试工厂完成的，确保了产品的质量以及供应链的安全和可靠性，从而给客户带来了更多的价值。

全新电感集成电源模块，助力全面电源设计

搭载MagPack封装技术的电源模块，TI一口气推出了6款。“直接同时开发六款产品其实是因为我们非常看好我们采用的新型磁性封装技术MagPack，我们相信这个技术能够最终给客户带来相应的价值。”

这6款电源模块中，TPSM82866A和TPS82866C均是6A降压模块，电压范围为2.4～5.5V；其中TPS82866C集成了I2C接口。TPSM828303是3A降压模块，电压范围是2.25～5.5V，特色是集成滤波电容实现了低噪声。TPSM82816和TPSM82813分别是6A和3A的模块，特色是具备外部时钟同步功能。TPSM81033则是一个同步升压模块，具备电源状态指示、提供5.5V、5.5A谷值电流限制，适用于对电源管理要求严格的应用。

这些模块的共同特点是采用了MagPack集成电感器封装技术，提供了高效的电源管理解决方案，适用于需要高功率密度、低噪声和精确电压控制的应用场景。同时，大部分模块还支持TI的DSC-Control控制方式，能够实现在不同工作状态下电源模块的功耗和精度平衡。

此次推出的六款电源模块的应用领域是非常广阔，目前主要应用在工业领域。使用电源模块，也就意味着客户工程师不需要花更多的精力逐一验证各种的元器件，而是将电源芯片的验证和电感的验证结合在一起。TI的电源模块都具有非常高的性价比，因为不仅仅帮助客户工程师解决了他们在电源设计方面的痛点，同时也给他们带来更快的设计开发周期。

姚韵若表示，“对于电源芯片产业和相关产品来说，其中很重要的一点就是功率密度，第二是EMI；我们的电源模块能够给客户带来这方面的优势或价值，帮助客户解决功率密度和EMI的问题和痛点。这些电源模块可以用在多样的工业类的应用场景中，比如医疗设备，包括手持式的医疗设备和对体积比较敏感的医疗设备。另外还有光模块应用，因为光模块的尺寸大小是固定的，但目前通信或数据量处理要求光模块在单位时间内处理更多地数据量（从400G到800G甚至1.6T）；电源模块的高功率密度就可以给光模块在同样的PCB板面积下面提供更高的传输速度。在未来工业类、消费类、通讯类等众多应用场景都会用到更多的电源模块。”

电源模块未来：设计、工艺和封装相辅相成，集成度进一步提高

对于电源模块的未来，集成度的进一步提升是趋势。随着技术本身的发展可能会把越来越多的无源器件集成在一个系统上面。例如对于隔离电源产品，目前将变压器集成到里面，将来也可能把上管或下管的bootstrap电容集成在里面，甚至有可能会把一些光耦集成到一起。“随着技术的发展，越来越多的客户会希望产品是高集成度的、尺寸缩小、容易使用、开发周期短，或者是验证成本低，这可能会是未来多年的趋势。”姚韵若分享到。

在这种集成度逐步提高的趋势下，其实对于电源IC和模块厂商而言，考验的是全方位的能力。因为随着工艺制程的逐步提升带来的是芯片的面积越来越小，但是没有相应的一些新型的封装技术很难发挥这种小芯片的优势——比如说芯片的散热问题会倒逼芯片设计者去思考封装应该是怎么样的、封装限制点在哪里。

而TI在封装、工艺制程、IC设计领域有很多优秀的工程师，并积累了很多的知识。此次开发的六款MagPack电源模块，就来自TI的Kilby Labs研究院集结了TI在芯片设计、封装、材料和工艺等方面的人才，才能一起开发出这么多优秀的电源模块产品。

姚韵若表示，除了这6款搭载了MagPack封装技术的新品之外，TI的目标是在MagPack技术上逐步推出更高输出功率的电源模块，比如10A甚至20A的电源模块。而在像隔离和马达驱动类的产品上，也都有可能会用上这一最新的技术。