Convertitori DC-DC isolati per gate driver SiC e applicazioni ad alta tensione

Murata ha ampliato la propria gamma di soluzioni per l’elettronica di potenza con la serie MGJ1T, nuovi convertitori DC-DC isolati da 1 W progettati per alimentare i circuiti gate driver high-side e low-side in inverter, sistemi di accumulo energetico, azionamenti industriali e altre applicazioni ad alta tensione.

La crescente diffusione dei semiconduttori di potenza SiC (carburo di silicio) permette di aumentare frequenze e velocità di commutazione nei sistemi di conversione dell’energia. Queste prestazioni pongono però requisiti sempre più stringenti in termini di isolamento elettrico, immunità ai transitori e contenimento del rumore ad alta frequenza.

È in questo scenario che si inserisce la nuova serie MGJ1T di Murata, costituita da convertitori DC-DC SMD da 1 W con isolamento fino a 6 kV DC, sviluppati specificamente per l’alimentazione isolata dei gate driver.

Convertitori DC-DC isolati per inverter, BESS e motor drive

I convertitori MGJ1T sono destinati a sistemi nei quali elevate tensioni operative e rapide commutazioni richiedono una separazione affidabile tra i circuiti di controllo e quelli di potenza.

Tra le principali applicazioni rientrano:

  • sistemi di accumulo di energia ESS e BESS;
  • inverter e sistemi di conversione della potenza;
  • microgrid;
  • infrastrutture di ricarica per veicoli elettrici;
  • azionamenti per motori industriali;
  • apparecchiature industriali ad alta tensione;
  • circuiti basati su semiconduttori di potenza SiC.

La serie utilizza la tecnologia proprietaria block-coil transformer di Murata, sviluppata per combinare elevato isolamento e ridotta capacità di accoppiamento. Questa architettura contribuisce a limitare il trasferimento del rumore ad alta frequenza attraverso la barriera di isolamento, un aspetto particolarmente importante nei sistemi caratterizzati da elevate velocità di commutazione.

Isolamento da 6 kV DC e CMTI superiore a 200 kV/µs

Uno degli elementi distintivi della serie MGJ1T è rappresentato dalle prestazioni di isolamento.

Ogni dispositivo viene sottoposto durante la produzione a un test HiPot a 6 kV DC per un secondo ed è qualificato allo stesso livello per un minuto. I convertitori sono inoltre conformi allo standard UL 62368-1 e offrono isolamento rinforzato con tensione di lavoro pari a 800 Vrms e tensione continua della barriera di isolamento di 2,2 kV DC.

La struttura interna garantisce inoltre 14 mm di creepage e clearance, contribuendo all’affidabilità nelle applicazioni ad alta tensione.

Particolarmente rilevante per i progetti basati su SiC è la Common-Mode Transient Immunity (CMTI) superiore a 200 kV/µs. A questa si aggiunge una capacità di isolamento tipica di appena 2,5 pF.

La combinazione delle due caratteristiche permette di ridurre l’accoppiamento del rumore ad alta frequenza attraverso la barriera di isolamento e favorisce una commutazione stabile anche in presenza di transitori molto rapidi.

Ingressi da 12, 15 e 24 V e doppie uscite regolate

La serie MGJ1T è disponibile con tensioni nominali di ingresso di 12 V, 15 V e 24 V e offre diverse configurazioni a doppia uscita regolata:

  • +15 V / -3 V;
  • +15 V / -5 V;
  • +18 V / -2,5 V.

Queste configurazioni consentono di adattare l’alimentazione alle esigenze dei circuiti gate driver utilizzati nei moderni sistemi di conversione della potenza.

I convertitori operano a una frequenza di commutazione di circa 700 kHz, con ripple e rumore tipici di 10 mVp-p ed efficienza fino al 77%. La regolazione viene mantenuta nelle diverse condizioni di carico e il dispositivo è progettato per garantire un avvio affidabile anche in presenza di carichi capacitivi.

Affidabilità anche in condizioni ambientali impegnative

Per consentire l’impiego in applicazioni industriali ed energetiche, Murata ha progettato la serie MGJ1T per funzionare in un intervallo di temperatura compreso tra -40 °C e +115 °C.

L’affidabilità è stata verificata attraverso test ambientali che comprendono cicli termici, umidità, vibrazioni, urti ed ESD secondo gli standard applicabili.

La caratterizzazione delle scariche parziali consente inoltre di valutare l’integrità della barriera isolante e individuare potenziali difetti di isolamento, contribuendo all’affidabilità nel lungo periodo.

Formato SMD per PCB ad alta densità

I convertitori DC-DC MGJ1T sono realizzati in un package compatto a montaggio superficiale (SMD), compatibile con i normali processi di rifusione lead-free e con le linee di assemblaggio automatizzato.

La fornitura in formato tape-and-reel ne facilita l’integrazione nei processi produttivi, mentre il package compatto permette l’impiego anche nei layout PCB ad alta densità. Le prestazioni termiche possono inoltre essere ottimizzate attraverso un’adeguata progettazione delle schede multistrato.

Con la serie MGJ1T, Murata risponde quindi alle esigenze dei moderni sistemi di elettronica di potenza, nei quali isolamento elevato, bassa capacità parassita e immunità ai transitori diventano parametri sempre più importanti per sfruttare le elevate velocità di commutazione offerte dai dispositivi SiC.

La serie è stata presentata al PCIM 2026 di Norimberga, dedicato alle tecnologie per l’elettronica di potenza, l’energia e il motion control.

In questo video, Ambrogio Brivio (BDM Power Products – Bu Industrial – South EU presso Murata) ci presenta tutti i dettagli della nuova serie MGJ1T.

Per maggiori informazioni sulla serie MGJ1T di Murata e per individuare la soluzione più adatta alle specifiche esigenze applicative, contatta gli esperti Darton. Il nostro team è a disposizione per fornire supporto tecnico nella scelta e nell’integrazione dei componenti.

Autore/Autrice

Redazione

La redazione di Darton è composta da professionisti esperti nel settore dell’elettronica, impegnati a offrire contenuti affidabili, aggiornati e utili per orientarsi nel mercato.

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