주식회사 무라타 제작소(이하, 당사)는 고전압 기기용 고절연 게이트 드라이버 전원 모듈 'MGJ1T 시리즈'(이하, 본 제품)를 개발하고 양산을 시작했다. 본 제품은 고절연(6kV DC)과 저절연 용량※1(2.5pF)을 동시에 실현했다. 에너지 저장 시스템(ESS※2／BESS※3), 차세대 전력 변환 시스템(SST※4), EV 충전 인프라, 산업용 모터 드라이브 등 고전압 환경에서도 게이트 드라이버 회로에 안정적인 전력을 공급한다.
최근 에너지 분야와 산업 기기 분야에서는 전력 기기의 고전압화와 반도체의 고속화가 진행 중이다. 예를 들어, EV 충전에서는 800V, BESS에서는 1,500V급 시스템 도입이 확대되고 있으며 향후에는 2,000V급 시스템으로의 전환도 예상되고 있다. 이러한 애플리케이션에서는 인버터 회로에 SiC※5 와 같은 차세대 파워 반도체가 사용되어 고속 스위칭 동작을 통한 고효율 전력 변환이 이루어지고 있다. 한편, 고전압 및 고속 스위칭 환경에서는 노이즈가 발생하기 때문에 반도체를 제어하는 게이트 드라이버 회로에는 노이즈의 영향을 최소화할 수 있는 절연 전원이 필요하다. 그러나 기존 절연형 전원 모듈에서는 높은 절연 내압을 확보하기 위해 절연 구조를 설계하면 절연 용량이 커져 결과적으로 고주파 노이즈가 전달되기 쉬워지므로 고절연성과 저노이즈 전달 특성을 동시에 실현하는 것이 중요한 과제로 여겨졌다. 특히, SiC 파워 반도체를 사용한 고속 스위칭 회로에서는 큰 노이즈가 발생하기 때문에 게이트 드라이버 회로의 오작동을 방지하고 고내압 환경에서 장기간 안정적으로 동작시키는 것이 중요하다.
이에 당사는 독자적인 블록 코일 트랜스 기술과 몰드 기술을 통해 고절연성과 저절연 용량을 동시에 실현한 본 제품을 개발했다. 본 제품은 6kV DC의 높은 절연 성능을 갖추고 절연 용량을 2.5pF로 낮게 억제해 절연부를 통해 전달되는 고주파 노이즈를 저감한다. 또한 급격한 전압 변화에 대한 내성을 나타내는 CMTI※6를 200kV/µs 이상으로 구현하여 SiC 파워 반도체 기반의 고속 스위칭 회로에서도 게이트 드라이버 회로의 안정적인 동작을 지원한다. 이를 통해 에너지 인프라와 산업 장비의 인버터 신뢰성 향상에 기여해 갈 것이다.
주식 회사 무라타 제작소는 기능성 세라믹을 기반으로 전자 디바이스의 연구 개발 • 생산 • 판매를 행하고 있으며, 재료부터 제품까지 일관 생산 체제를 구축하고 있습니다. 또한, 무라타 제품의 90%이상은 해외에서 판매되고 있으며, 국내외로 글로벌 회사를 전개하고 있습니다.