LTC3866은 초저 DCR 전류 감지 요소를 사용할 수 있도록 지원함으로써 고전류 애플리케이션의 효율을 증대시킨다. 이것의 전류 모드 제어 기능은 대안적인 고신뢰성 전압 모드 컨트롤러 대비 고속 사이클별 전류 감지, 간단한 피드백 루프 보상, 최소 솔루션 크기를 위한 모든 세라믹 커패시터 사용 지원 등과 같은 장점을 제공한다.

마이크로프로세서와 DSP(Digital Signal Processor)가 상대적으로 낮은 동작 전압 조건에서 보다 높은 전류를 점진적으로 요구함에 따라, 전류 감지 요소의 저항을 가능한 한 낮게 만들어 전력 공급 도전 손실을 최소화시키는 것이 한층 더 중요해지고 있다. 하지만, 저저항 전류 감지 요소들은 전류 모드 컨트롤러를 사용할 경우에 일반적으로 안정적인 동작에 대해 좋지 않은 영향을 미치는 상대적으로 낮은 램프 전압을 생성한다. 낮은 램프 전압은 전류 모드 제어 스위칭 전력 공급기에 상당한 지터를 생성하여 대부분의 애플리케이션에서 안정적이지 않을 수 있다. 따라서, 결함과 잠재적인 신뢰성 문제에도 불구하고 전압 모드 컨트롤러가 이러한 애플리케이션에 일반적으로 사용된다.

전류 모드 제어 스위칭 전원 공급기는 전압 모드 스위칭 전원 공급기 대비 다음과 같은 몇 가지 장점을 가지고 있다:

1. 출력 단락 회로 및 과전류 보호 기능을 위한 사이클별 고속 전류 감지 기능을 통해 신뢰성을 향상시킨다. 전압 모드 제어 전력 공급기는 일부 애플리케이션에서 고장을 일으킬 수 있는 전류 조건에 대해 상대적으로 느리게 반응한다.
2. 간편하고 신뢰성 있는 피드백 루프 보상 기능을 제공하여 전원 공급기가 모든 세라믹 출력 커패시터에 대해 안정적으로 동작할 수 있기 때문에 솔루션 크기를 소형화할 수 있도록 지원한다.
3. 고전류 다상 설계에서 간편하고 정확한 전류 공유 기능을 제공한다.

하지만, 일반적으로 20 A 이상의 높은 전류 출력에 대해 저 DCR 인덕터는 충분한 전압 램프 신호를 생성할 수 없어서 전류 모드 컨트롤러가 모든 동작 조건에서 안정적으로 동작할 수 없기 때문에 전압 모드 컨트롤러를 사용해야만 했다. 그러나 이러한 상황이 바뀌고 있다.
리니어 테크놀로지는 최근에 매우 낮은 램프 전압을 감지하여 탁월한 안정성을 유지할 수 있는 전류 모드 컨트롤러인 LTC3866을 출시했다. LTC3866은 최소 1 mΩ 요구 DC 저항 인덕터의 한계를 돌파하면서도 여전히 안정성을 유지하는 최초의 진정한 전류 모드 컨트롤러이다.

도입
LTC3866은 전류 감지 신호의 신호대잡음비(Signal-to-Noise Ratio, SNR)를 강화하는 새로운 DCR 감지 아키텍처를 통해 매우 낮은 DC 저항 전력 인덕터를 사용할 수 있도록 지원하는 최고의 전류 모드 동기식 스텝-다운 DC/DC 컨트롤러이다. 최소 0.17 mΩ의 전력 인덕터 DC 저항 특성을 사용할 수 있기에 컨버터 효율을 극대화시키고 전력 밀도를 증가시킬 수 있다. 또한 새로운 DCR 감지 기법은 저 DCR 저항 애플리케이션과 일반적으로 관련된 스위칭 지터 문제를 극적으로 감소시킨다. DCR 온도 보상 기능은 넓은 온도 범위에 대해 일정하고 정확한 전류 제한 스레스홀드를 유지한다.
이 디바이스는 다양한 애플리케이션을 지원할 수 있는 4.5 V에서 38 V까지의 입력 전압 범위에서 동작한다. 강력한 온보드 N-채널 MOSFET 게이트 드라이버는 온보드 원격 감지 차동 증폭기(Diff Amp)와 사용할 경우에는 0.6 V에서 3.5 V까지, 원격 감지 기능을 사용하지 않을 경우에는 0.6 V에서 5 V까지의 출력 전압을 통해 최대 40 A의 출력 전류를 위한 고전력 외부 MOSFET, DrMOS 디바이스, 전력 블록 등의 사용을 지원한다. LTC3866은 한층 더 높은 전력의 다상 애플리케이션을 위해 ITH 핀을 복수의 디바이스와 함께 연결함으로써 간단하게 병렬 연결할 수 있다. 10 mV에서 30 mV까지의 저전류 감지 스레스홀드를 선택할 수 있다. 고정 동작 주파수를 250 kHz에서 770 kHz 사이에서 조정하거나 외부 클록에 동기화시킬 수 있다. 추가적인 기능으로는 외부 바이어스 전압 레귤레이터, 소프트 스타트 또는 트랙킹, 과전압 보호, 소프트 단락-회로 복구, 전류 제한 폴드백, 열 셧다운, 외부 VCC 제어 등이 있다. LTC3866은 열 강화 4mm × 4mm QFN-24 및 TSSOP-24E 패키지로 제공된다.



일반적인 애플리케이션
LTC3866은 소형 피크-투-피크 감지 전압만으로도 동작할 수 있기에 매우 낮은 저항의 DCR 인덕터와 함께 동작할 수 있다. 그림 1은 공칭 12 V 입력을 통해 동작하면서 최대 30 A의 조건에서 1.5 V 출력을 생성하는 LTC3866의 블록 다이어그램 설계를 나타낸 것이다. DCR = 0.32 mΩ인 인덕터가 사용되어 그림 2에 나타낸 바와 같이 90% 이상까지 효율을 극대화시킬 수 있다.

기능
LTC3866은 2개의 양의 감지 핀, SNSD+과 SNSA+으로 구성돼 있기에 램프 신호를 획득해 이를 내부적으로 처리하여 저전압 감지 신호에 대응해 14 dB의 SNR 개선 효과를 제공할 수 있다. 전류 제한 스레스홀드는 여전히 인덕터 최고 전류와 이것의 DCR 값의 함수이며, 5 mV 단계로 10 mV에서 30mV까지 정확하게 설정할 수 있다. 부품별 전류 제한 에러가 전체 온도 범위에 대해 단지 약 1 mV에 불과하기 때문에 양호한 정확도를 보장한다.
또한, LTC3866은 고정 주파수 최고 전류 모드 제어 아키텍처를 사용하기 때문에 사이클별 최고 전류 제한과 각기 다른 전류 공급기들 사이에서 전류 공유 기능을 보장한다.
전류 감지 회로의 SNR을 강화하는 독특한 아키텍처로 인해 이것은 저전압 고전류 공급기에 특히 최적화되었다. 개선된 SNR은 신호 오류를 발생시킬 수 있는 스위칭 잡음으로 인한 지터를 최소화시킨다. 표준 전류 모드 컨트롤러 대비 최악의 경우에 발생하는 스위칭 지터를 60%까지 줄일 수 있다.



낮은 출력 리플 애플리케이션
LTC3866은 기존의 고급 전류 모드 컨버터 대비 약 1/4 정도의 램프 신호만을 요구하기에 출력 필터의 인덕턴스와 커패시턴스를 증가시킴으로써 출력 리플을 극적으로 감소시킬 수 있다. 그림 3은 낮은 출력 리플 전압의 이점을 제공하는 고효율 컨버터를 나타낸 것이다. 그림 4에 나타낸 바와 같이 10 mV 이하의 한층 더 낮은 출력 전압 리플은 테스트/측정 시스템, 오디오 기기 등과 같은 극도로 잡음에 민감한 애플리케이션에 있어서 중요하다.
대신에 LTC3866은 보다 콤팩트하고 매우 높은 출력 전류를 위해 전력 블록 및 DrMOS 디바이스들과 함께 사용할 수 있다. 그림 5는 전력 블록을 병렬로 구동하는 2개의 LTC3866 컨트롤러에 기반을 한 2상 고효율 1.8V/80A 전력 공급기를 나타낸 것이다. 위상들 간 전류 공유 특성은 LTC3866의 전류 모드 제어 기능으로 인해 +/-5%이다. 2개의 전압 모드 컨트롤러를 LTC3866 대신에 사용한다면, 위상 전류를 제어할 수 있는 방법이 없기에 정확한 전류 공유 기능을 달성할 수 없을 것이다.



상대적으로 높은 값의 DCR 인덕터 또는 감지 레지스터를 사용하는 애플리케이션의 경우, LTC3866을 SNSD+ 핀을 접지에 대해 단락시켜 불능화시킴으로써 일반적인 전류 모드 컨트롤러와 같이 구성할 수 있다. 출력 인덕터 신호를 감지하기 위해 RC 필터를 사용할 수 있다. RC 필터를 사용하면, 이것의 시간 상수 R·C는 출력 인덕터의 L/DCR과 동일하게 설정된다. 이들 애플리케이션에서 전류 제한 기능은 지정된 전류 감지 기능에 대해 일반적으로 5배수가 된다.

결론
LTC3866은 초저 DCR 전류 감지 요소를 사용할 수 있도록 지원함으로서 고전류 애플리케이션의 효율을 증대시킨다. 이것의 전류 모드 제어 기능은 대안적인 고신뢰성 전압 모드 컨트롤러 대비 고속 사이클별 전류 감지, 간단한 피드백 루프 보상, 최소 솔루션 크기를 위한 모든 세라믹 커패시터 사용 지원 등과 같은 장점들을 제공한다. LTC3866은 고효율과 고신뢰성을 필요로 하는 저전압 고전류 스텝-다운 컨버터 애플리케이션에 적합하다. 기타 기능으로는 트랙킹, 강력한 온-칩 드라이버, 멀티칩 동작, 외부 싱크 성능 등이 있다. LTC3866은 POL(Point-of-Load) 컴퓨터, 통신 시스템, 산업 및 의료용 장비, DC 전력 분배 시스템 등에 이상적이다. 결과적으로 전력 공급기 설계자들은 최상의 전류 및 전압 모드 제어 방법을 모두 통합한 컨트롤러를 사용할 수 있게 되었다.  ES