探索 Murata NMG 系列隔离式 2W 单输出 DC - DC 转换器

在电子设计领域，电源管理至关重要，DC - DC 转换器作为关键组件，其性能直接影响整个系统的稳定性和效率。今天，我们来深入了解 Murata Power Solutions 的 NMG 系列隔离式 2W 单输出 DC - DC 转换器。

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一、产品亮点速览

NMG 系列转换器具备诸多令人瞩目的特点，使其在市场中脱颖而出。

1. 安全认证

获得 UL 60950 认可，这为产品在电气安全方面提供了可靠的保障，能让工程师们在设计时更加放心。

2. 高效节能

拥有高达 80% 的效率，意味着在能量转换过程中能有效减少损耗，降低系统发热量，提升整体能效。

3. 宽温性能

在 - 40°C 至 85°C 的宽温度范围内，能保持 2W 的满负荷输出。这一特性使其适用于各种恶劣的工业和户外环境，大大拓展了产品的应用范围。

4. 标准化设计

采用行业标准引脚排列，方便与其他电路进行集成，减少了设计的复杂性和时间成本。同时，内部采用 SMD 结构，无需外部组件，进一步简化了设计流程。

5. 长寿命设计

平均无故障工作时间（MTTF）最高可达 390 万小时，这体现了产品的高可靠性和稳定性，降低了系统的维护成本和停机风险。

二、详细规格剖析

1. 选型指南

NMG 系列提供了多种输入输出电压组合，以满足不同的应用需求。以下是部分型号的关键参数：	订单代码	标称输入电压 (V)	输出电压 (V)	输出电流 (mA)	额定负载下输入电流 (mA)	负载调整率 (Typ) (%)	负载调整率 (Max) (%)	纹波与噪声 (Typ) (mVp - p)	纹波与噪声 (Max) (mVp - p)	效率 (Min.) (%)	效率 (Typ.) (%)	隔离电容 (pF)	MTTF (kHrs)	推荐替代型号
NMG0505SC	5	5	400	470	5.7	7.3	28	35	81	83	33	3956
NMG1212SC	12	12	167	190	2.4	2.9	13	25	85	88	74	2235

在选择合适的型号时，工程师们需要综合考虑输入输出电压、电流要求、负载调整率、纹波与噪声等参数，以确保满足具体应用的需求。

2. 输入特性

不同输入电压类型的连续工作电压范围如下：

• 5V 输入类型：4.5V - 5.5V
• 12V 输入类型：10.8V - 13.2V
• 15V 输入类型：13.5V - 16.5V
• 24V 输入类型：21.6V - 26.4V

反射纹波电流的典型值为 7.5mA p - p，最大值为 15mA p - p。了解这些输入特性，有助于工程师合理设计输入电路，确保转换器的稳定运行。

3. 输出特性

该系列转换器的额定功率在 - 40°C 至 85°C 温度范围内为 2W，这表明其在宽温环境下能持续稳定地输出功率。

4. 隔离特性

隔离测试电压为 1000VDC（闪测 1 秒），电阻在 Viso = 1000VDC 时为 10GΩ。良好的隔离性能可以有效防止电气干扰，提高系统的安全性和稳定性。

5. 一般特性

不同输出类型的开关频率有所不同，24V 输出类型为 70kHz，其他类型为 60kHz。开关频率的选择会影响转换器的性能和效率，工程师在设计时需要根据具体需求进行权衡。

6. 温度特性

• 工作温度范围为 - 40°C 至 85°C，存储温度范围为 - 50°C 至 125°C。
• 5V 输入且 5V 输出类型的外壳温度高于环境温度 30°C，其他类型为 25°C。采用自由空气对流冷却方式。这些温度特性为工程师在热设计方面提供了重要参考。

7. 绝对最大额定值

• 引脚温度（距离外壳 1.5mm 处，持续 10 秒）：260°C
• 不同输入类型的最大输入电压：NMG05 类型为 7V，NMG12 类型为 15V，NMG15 类型为 18V，NMG24 类型为 28V

在设计过程中，必须严格遵守这些绝对最大额定值，以避免损坏转换器。

三、技术要点解读

1. 隔离电压

“Hi Pot Test”、“Flash Tested”等术语都与隔离电压测试相关。NMG 系列在生产过程中 100% 进行 1kVDC 隔离电压测试，持续 1 分钟。在正常运行时，该系列被认可用于功能绝缘，输入和输出通常应保持在 SELV 限制内（峰值小于 42.4V 或 60VDC）。需要注意的是，隔离测试电压主要用于衡量对瞬态电压的抗干扰能力，该系列不能作为安全隔离系统的组成部分。那么，在实际应用中，如何确保在满足功能需求的同时，又能保证电气安全呢？这是工程师们需要思考的问题。

2. 重复高压隔离测试

重复的高压隔离测试可能会降低隔离能力，NMG 系列采用环形隔离变压器，其隔离能力依赖于漆包线的绝缘。因此，应严格限制测试次数。如果确实需要进行测试，建议将电压降低 20%。这一点在实际生产测试过程中需要特别注意，以保证产品的长期可靠性。

3. 安全认证

NMG 系列获得了 Underwriters Laboratory（UL）的 UL 60950 认证，适用于最高环境温度 85ºC 和/或外壳温度限制 130ºC 的功能绝缘应用。但由于该系列内部未配备保险丝，为满足 UL 60950 要求，必须使用输入线路保险丝。例如，NMG05xxSC 型号应使用 2A 抗浪涌保险丝，NMG12xxSC 型号应使用 0.75A 抗浪涌保险丝，且所有保险丝都应获得 UL 认证，并至少能承受最大允许的直流输入电压。

4. RoHS 合规信息

该系列与峰值波峰焊温度为 260°C、持续 10 秒的 RoHS 焊接系统兼容，引脚终端表面处理为镀锡（热浸镀哑光锡，预镀镍），并且与 Sn/Pb 焊接系统向后兼容。这对于符合环保要求的电子产品设计来说是一个重要的特性。

5. 型号编号结构

NMG XX XX S C 的编号结构包含了系列名称、输入电压、输出电压、RoHS 合规性和封装类型等信息。通过了解型号编号结构，工程师可以快速识别产品的关键参数，方便选型。

四、应用注意事项

1. 最小负载

为满足数据手册规范，在指定输入电压范围内，最小负载应为满载的 10%。当最小负载低于 10% 时，输出电压会升高；若输出负载降至 5% 以下，输出电压可能会升至额定输出电压的两倍左右。因此，在设计过程中，必须确保负载满足最小要求，以保证输出电压的稳定性。

2. 容性负载和启动

在典型输入电压上升时间为 2.2μs、输出电容为 10μF 的情况下，该系列的典型启动时间如下：	型号	启动时间 (μs)
NMG1505SC	100
NMG1509SC	170
NMG1512SC	300
NMG1515SC	450
NMG2405SC	80
NMG2409SC	130
NMG2412SC	220
NMG2415SC	330

该系列可以在 47μF 的电容下启动，但启动时间会增加，建议最大输出电容为 10μF。在实际应用中，如何根据具体的启动时间要求和负载特性选择合适的输出电容，是工程师需要考虑的问题。

3. 输出纹波降低

通过选择合适的电感和电容值，可以将额定负载下的输出纹波降低至最大 5mV p - p。具体的组件选择要求如下：

• 电容：等效串联电阻（ESR）应尽可能低，推荐使用陶瓷类型。电压额定值应至少为 DC - DC 转换器额定输出电压的两倍（15V 输出除外）。
• 电感：额定电流不应小于 DC - DC 转换器的输出电流。在额定电流下，电感的直流电阻应使电感两端的电压降小于 DC - DC 转换器额定电压的 2%，自谐振频率（SRF）应大于 20MHz。

4. 公差包络和温度降额

电压公差包络显示了该产品系列的典型负载调整特性，它反映了因输出负载变化和设定点精度导致的最大输出电压变化。温度降额曲线则展示了在不同温度下产品的功率输出能力，工程师在设计时需要根据实际工作温度合理选择产品的功率，以确保系统的可靠性。

五、机械和封装信息

1. 引脚连接

4 引脚 SIP 封装的引脚连接如下：	引脚	功能
1	+V IN
2	-V IN
4	-V OUT
6	+V OUT

2. 外形尺寸

所有引脚间距为 2.54mm（0.100”），位置偏差在 0.25mm（0.010”）以内。除非另有说明，所有尺寸单位为 mm（英寸），重量为 2.8g，管长为 520mm [20.472] ± 2.0 [0.079]，每管装 25 个。

3. 推荐焊盘细节

合理的焊盘设计对于保证焊接质量和产品性能至关重要，在设计 PCB 时，应参考推荐的焊盘细节进行布局。

六、免责声明

除非数据手册另有说明，所有产品均设计用于标准商业和工业应用，不适用于安全关键和/或生命关键应用。对于这些特殊应用，必须事先获得 Murata 的明确书面批准。这一点提醒工程师在选择产品时要充分考虑应用场景的安全性和可靠性要求。

Murata 的 NMG 系列隔离式 2W 单输出 DC - DC 转换器以其丰富的功能、优良的性能和广泛的应用适应性，为电子工程师提供了一个可靠的电源解决方案。但在实际应用中，工程师们需要根据具体的设计需求，综合考虑各种因素，确保系统的稳定运行和安全性。希望本文能为广大电子工程师在使用该系列产品时提供一些有益的参考。