TI 코리아 (대표이사 박중서, ti.com/kr), 2021년 4월 8일 — 텍사스 인스트루먼트(TI)(나스닥: TXN)는 전원 솔루션의 크기를 축소하고 EMI[1]를 낮출 수 있는 새로운 동기형 DC/DC 벅 컨트롤러 제품군을 출시한다고 밝혔다. LM25149-Q1과 LM25149는 능동 EMI 필터(AEF)와 듀얼 랜덤 분산 스펙트럼(DRSS)[2][3] 기술을 통합해 외부 EMI 필터가 차지하는 면적을 반으로 줄이고, 다중의 주파수 대역에 걸쳐 전원 솔루션의 전도 EMI를 55dBmV까지 낮출 수 있다. 제품 관련 추가 정보는 www.ti.com/LM25149-Q1-pr와 www.ti.com/LM25149-pr에서 확인할 수 있다.
차량용 운전자보조시스템(ADAS), 인포테인먼트, 클러스터, 빌딩 자동화, 항공우주, 방위 애플리케이션 등에서 전자 부품 비중이 계속해서 늘어나면서, 전원 설계 시 EMI를 낮추는 것이 점점 더 중요한 설계 과제가 되고 있다. 전도 EMI 요건을 충족하기 위한 통상적인 방법은 외부 수동 EMI 필터의 크기를 늘리는 것이지만, 이 방법은 전반적인 전원 솔루션의 크기를 증가시킨다는 한계가 있다. LM25149-Q1 및 LM25149 벅 컨트롤러는 AEF를 통합함으로써 엔지니어들이 EMI 요건을 수월하게 충족하면서 전원 솔루션의 전력 밀도를 높일 수 있다는 이점이 있다. 기술기고 “통합된 능동 EMI 필터를 통해 EMI를 줄이고 전원 공급 장치의 크기를 축소하는 방법”에서는 능동 EMI 필터가 어떻게 작동하는지에 대해 자세히 설명하고 있다.
CISPR 25 Class 5 전체 주파수 스펙트럼에 걸쳐 전도 EMI 감소
EMI와 관련된 가장 엄격한 표준 요건은 CISPR 25[4] Class 5 차량 EMI 요건이다. LM25149-Q1과 LM25149 벅 컨트롤러는 다중의 주파수 대역에 걸쳐 전도 EMI를 낮추므로 엔지니어들이 이러한 요건을 수월하게 충족할 수 있도록 한다. AEF가 150kHz~10MHz의 저주파 대역에서 전도 EMI를 감지하고 낮추므로, AEF를 사용하지 않는 솔루션에 비해 440kHz의 스위칭 주파수에서 EMI를 최대 50dBmV까지 낮출 수 있으며, 통상적인 수동 필터를 사용하는 솔루션에 비해서는 20dBmV까지 낮출 수 있다. 또한, 이 두 설계 시나리오에서 DRSS 기술을 사용하면 저주파 및 고주파 대역에서 EMI를 5dBmV 더 낮출 수 있다.
또한, 새로운 벅 컨트롤러 제품은 EMI를 보다 더 낮추기 위해 주파수를 외부 클록[5]에 동기화하여 EMI에 민감한 애플리케이션에서 불필요한 비트 주파수를 감소시킬 수 있다. 기술백서 “전원 공급 장치의 EMI 절감을 위한 시간 및 비용 효율적 혁신”에서는 EMI 감소 기법에 대해서 자세히 설명하고 있다.
외부 EMI 필터 크기 축소 및 솔루션 비용 최소화
전원 솔루션의 EMI를 낮추고 솔루션 크기를 줄이는 것은 설계 측면에서 서로 상충되는 요구들이다. LM25149-Q1과 LM25149 벅 컨트롤러는 수동 EMI 필터가 차지하는 면적과 부피를 줄일 수 있으므로 까다로운 EMI 요건을 충족하면서 동시에 솔루션 크기를 축소할 수 있다. 특히, 경쟁 솔루션들에 비해 440kHz에서 프론트엔드 EMI 필터의 면적을 약 50%까지 줄일 수 있으며, 부피는 75% 이상 줄일 수 있다. 또한, AEF를 통합함으로써 필터링에 필요한 수동 부품의 크기를 줄이고 비용을 낮출 수 있기에 전원 설계 시 EMI는 낮추면서 크기는 최소화할 수 있다는 이점이 있다.
또한 LM25149-Q1과 LM25149 컨트롤러는 인터리브[6] 듀얼 위상 동작이 가능하고 부트스트랩[7] 다이오드[8], 루프 보정 회로, 출력 전압 피드백 소자들을 통합함으로써 전력 밀도를 추가적으로 높일 뿐만 아니라 설계 복잡성과 비용을 낮춘다. 또한, 선택적으로 외부 피드백 소자와 루프 보정 회로를 사용해 설계를 최적화할 수 있다.
패키지, 공급, 가격
42V LM25149-Q1과 LM25149 제품은 열성능이 강화된 3.5mm x 5.5mm 24핀 VQFN 패키지로 제공되며, 현재 TI.com에서 시제품을 구입할 수 있다. 가격은 1천 개 단위로 개당 1.42 달러 및 1.20 달러부터 시작한다. 또한 LM25149-Q1EVM-2100 평가 모듈도 TI.com에서 75달러에 구입할 수 있으며, TI.com에서 다양한 결제 및 운송 옵션을 선택할 수 있다. 제품의 양산은 2021년 4분기에 시작될 예정이며, 핀투핀 호환 80V용 디바이스 출시도 계획되어 있다.
[1] EMI: 불필요한 전자기 신호 또는 전자기 잡음에 의해 희망하는 전자 신호의 수신이 장애를 받는 것
[2] 분산 스펙트럼: 원거리 전기 통신과 무선 통신에서, 스펙트럼 대역 확산 기술은 특정한 대역폭에서 발생한 신호(예로, 전기, 전자기, 음향 신호)를 천천히 주파수 영역에 퍼져, 더 넓은 대역폭의 신호로 나타내는 방법
[3] 듀얼 랜덤 분산 스펙트럼: 스펙트럼 방출을 여러 주파수 대역으로 분산하도록 특별히 설계된 디지털 알고리즘 기술
[4] CISPR 25: CISPR은 국제 전기 기술 위원회(IEC)의 일부로 전기 및 전자 장치의 전자기 간섭을 제어하기 위한 표준을 설정함. CISPR 25는 150 kHz ~ 2500 MHz 범위의 온보드 무선 교란 측정에 대한 한계와 절차를 자세히 설명함
[5] 클록: 램(RAM)을 동작시키기 위해 메인보드에서 발생하는 일정한 주기 신호
[6] 인터리브: 하드디스크드라이브의 성능을 높이기 위해 데이터가 서로 인접하지 않도록 배열하는 방식
[7] 부트스트랩: 웹 사이트나 웹 응용 프로그램을 작성하기 위해 사용하는 무료 소프트웨어 도구 모음
[8] 다이오드: 다이오드는 2개의 단자를 갖는 전자 부품으로써, 한쪽에 낮은 저항을 다른쪽에 높은 저항을 둬 전류가 한쪽으로만 흐를 수 있게 하는 물질