전원 공급 장치, 전력 손실과 크기를 줄이는 방법
전원 공급 장치, 전력 손실과 크기를 줄이는 방법
  • 김주연 기자
  • 승인 2020.10.22 17:05
  • 댓글 0
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TI, 통합 페라이트 비드 보상 기능 갖춘 저잡음 DC/DC 레귤레이터 출시
텍사스인스트루먼트(TI)는 통합 페라이트 비드 보상 기능을 가진 저잡음 DC/DC 스위칭 레귤레이터 제품군을 출시했다./TI

텍사스인스트루먼트(TI, 지사장 박중서)는 통합 페라이트 비드 보상 기능을 가진 저잡음 DC/DC 스위칭 레귤레이터 제품군을 출시했다고 22일 밝혔다.

이번에 출시한 제품은 TPS62912 및 TPS62913다. 두 제품은 100㎐~100㎑의 주파수에 대한 20µVRMS의 저잡음과 10µVRMS의 초저출력 전압 리플을 제공한다. 이를 통해 엔지니어들은 설계 과정에서 최소 하나 혹은 그 이상의 저잡음(LDO) 레귤레이터를 없애도 돼 전력 손실을 최대 76% 줄일 수 있다. 보드 공간도 36% 절약된다.

전원 공급 장치에서 발생하는 잡음은 고정밀 시험과 측정, 의료, 항공 우주, 방위 및 무선 인프라 애플리케이션 설계에서 해결해야 하는 중요한 과제 중 하나다.

기존 저잡음 전원 공급 아키텍처에는 DC/DC 컨버터, 저잡음 LDO(TPS7A52, TPS7A53, TPS7A54 등), 오프칩 필터(페라이트 비드 등)가 포함돼있다. 이번에 출시된 두 제품은 페라이트 비드를 고주파 잡음 방지 효과가 있는 필터로 사용해 전원 공급 장치의 출력 전압 리플을 약 30dB 감쇠하고 전원 공급 장치 설계를 간소화했다. 

고정밀 시스템에는 신호 정확성과 무결성을 보호할 수 있도록 잡음과 리플을 낮출 수 있는 공급 레일이 필요하다. TPS62912 및 TPS62913은 최대 100㎑에서 65dB의 전원 공급 제거비(PSRR)과 함께 잡음과 리플을 줄여준다. 또 이 벅 컨버터 제품군은 1% 미만의 출력 전압 오류로 엄격한 출력 전압 정확성을 보장한다.

두 컨버터는 대역 확산 주파수 변조 사용을 활성화해 무선 주파수 스퍼를 더욱 감쇠하고 외부 클록에 동기화를 허용한다.

엔지니어들은 민감한 아날로그 회로를 구동하면서 잡음과 효율성 간의 균형을 맞춰야한다. 자체 스위칭 레귤레이터를 사용하면 너무 많은 스위칭 잡음이 발생하고, 레귤레이터 사용 후 LDO를 추가해 잡음을 줄이면 특히 부하 전류가 높을 때 전력 손실이 늘어난다.

최대 효율이 97%인 상태에서 TPS62912 및 TPS62913을 사용하면 LDO 없이도 잡음 필터링을 고려한 설계를 통해 전력 손실을 최대 76% 줄일 수 있다. 이를 통해 기존의 저잡음 전원 아키텍처와 비교할 때 아날로그 프론트엔드(AFE) 설계에서는 1.8W를 절감해서 20%의 전력 효율을 향상할 수 있으며, ADC12DJ5200RF와 같은 광대역 아날로그-디지털 컨버터(ADC)를 사용한 설계에서는 1.5W를 절감해 전력 효율이 15% 정도 높아진다.


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