4가지 전력관리 기본 방향 주력

현대인의 일상 생활은 엄청난 양의 에너지를 소모하는 전기 시스템들에 의해 뒷받침되고 있다. 2050년까지 전 세계 에너지 수요는 지금보다 60% 더 증가할 것으로 전망된다. 따라서 지속가능한 미래를 위해서는 이러한 전기 시스템의 전력 효율을 개선하는 것이 매우 중요하다. 전력 효율 개선과 관련하여, 고려해야 할 시스템 설계 동향이 있다.



시스템의 크기가 점점 소형화 한다는 점이다. 시스템의 전력 솔루션 크기가 작아지면 전력 밀도가 높아지고, 밀도가 높아지면 발열과 잡음 문제가 뒤따르게 된다. 아나로그디바이스는 이 모든 과제들을 고려하여 5G 통신, 데이터센터, 전기자동차, 신재생 에너지를 위한 산업용 인프라 장비 등에 사용되는 전력 시스템이 보다 작은 풋프린트에서 에너지를 덜 소비하고 발열과 잡음 문제를 해결할 수 있게 하는 전력관리 솔루션을 제공하기 위해 노력하고 있다.

ADI의 Power by Linear 전력관리 솔루션은 더 높은 효율성, 더 작은 크기, 더 낮은 잡음, 더 나은 시스템 인텔리전스라는 4가지 기본 방향을 염두에 두고 설계된다. 5G 네트워크는 기존 통신 인프라보다 최대 50% 더 많은 전력을 소비할 것으로 예상된다. 게다가 시스템이 예를 들면 MIMO 같이, 점점 더 높은 병렬 접근법으로 옮겨갈수록, 솔루션은 더 높은 통합 수준과 더 적은 EMI를 요구할 것이다. 보다 많은 기능들을 단일 솔루션에 통합하면 크기 문제를 해결할 수 있고, 전반적인 EMI 수준을 줄이면 차폐 기능이 덜 필요해 그만큼 무게와 크기를 더 줄일 수 있다.

ADI의 사일런트 스위처(Silent Switcher) 기술은 바로 이러한 노이즈 제거 솔루션을 제공한다. 데이터센터는 클라우드 컴퓨팅을 주도하는 배경 시장 중 하나이다. 인공지능(AI)과 머신러닝(ML)의 활용이 증가함에 따라 클라우드 컴퓨팅과 데이터센터에 대한 수요가 증가하고 있다. 데이터센터는 냉각 및 전기 비용이 운영 비용의 상당 부분을 차지하므로, 효율 개선이 매우 중요하다. 또한 데이터센터에 빽빽하게 장착된 보드 랙에 사용되는 고성능 프로세서는 최대 1KW의 전력을 공급할 수 있으면서 최고의 효율을 달성하기 위해 디지털 구성이 가능한 전력 솔루션을 필요로 한다.

ADI μModule 제품군의 54V-, 48V-대-코어 솔루션은 데이터센터 시장에서 핵심 역할을 할 것이다. 지속가능한 미래를 생각할 때 전기자동차는 가장 주목 받는 시장 중 하나이다. 전기차는 보다 친환경적이고 안전하며 스마트한 특성을 갖추기 위해 다양한 반도체 기술을 기반으로 하기 때문에, 배터리 관리 시스템(BMS)이 전기차의 실질적인 심장 역할을 한다.

ADI의 BMS 기술은 그러한 과제를 정확히 충족하고, 그러한 정밀도를 제공하며, 주행 거리를 향상시키고 있다. ADI는 전력관리 반도체 솔루션 외에, 고객이 시스템을 훨씬 더 빠르게 구상하고 설계, 시뮬레이션, 구축 및 검증할 수 있도록 ADI 파워 툴(ADI power tools)과 업계 표준 LTspice 아날로그 혼성신호 시뮬레이터(LTspice Analog mixed signal simulator) 같은 시스템 도구를 함께 제공한다.

주요 제품

1. 초저 EMI 동작을 위한 듀얼 채널 사일런트 스위처
 


LT8650S, LT8652S, LT8653S: 적층형 병렬 연결도 가능

LT8650S, LT8652S, LT8653S는 자동차, 통신, SSD(solid state drive)용 전원 공급을 위한 듀얼 채널 4A/8.5A/2A 동기식 스텝다운 사일런트 스위처(Silent Switcher) 컨버터이다.

이들 제품은 ADI 고유의 사일런트 스위처 2 아키텍처와 대역확산 주파수 변조 기술을 적용하여 CISPR 25 방사 규정을 여유 있게 만족하는 초저 EMI 성능을 달성함으로써 견고한 PCB 레이아웃을 보장한다. 보다 높은 전류를 사용하는 애플리케이션을 위해 적층형 출력 구성이 가능하다는 점 역시 LT8650S, LT8652S, LT8653S의 차별화된 특징이다.

시스템 요건에 따라 출력 전류를 높이거나 낮추면서, 열 성능을 최적화할 수 있도록 출력을 병렬 연결할 수 있다. 이는 단일 디바이스로 재고 및 품질 검사 시간을 최소화하는 데에도 도움이 된다. 예를 들어, LT8652S는 각각의 채널로부터 8.5A DC를 동시에 제공하거나, 각 채널에서 최대 12A 피크 전류를 제공한다. LT8652S 칩 2개를 동기화하면 4상, 34A 전류를 공급할 수 있다.


2. 배터리 활성화 및 테스트용 통합 솔루션



AD8452, 전기차 BMS에 필요한 단일 칩 통합해

AD8452는 배터리 활성화 및 테스트를 위한 정밀 아날로그 프런트엔드(AFE) 컨트롤러, 스위치 모드 전원공급장치(SMPS), 펄스폭 변조기(PWM) 드라이버를 단일 실리콘 플랫폼에 통합하고 있다. 정밀 계측 증폭기(in-amp)는 배터리 충/방전 전류를 측정하고, 이와 똑같이 정확한 차동 증폭기는 배터리 전압을 측정한다. 내부 레이저 트리밍 저항 네트워크는 정밀 계측 증폭기와 차동 증폭기의 이득(각각 66V/V 및 0.4V/V)을 설정하고, 정격 작동 온도 범위에서 AD8452 성능을 안정화한다.

ISET 및 VSET 입력에 정확한 제어 전압을 적용함으로써 원하는 배터리 사이클링 전류와 전압 레벨을 설정한다. 실제 충전 및 방전 전류 레벨은 일반적으로 시스템 파라미터에 따라 신중하게 선택된 고전력, 고정밀 션트 저항에 의해 감지된다. 정전류(CC)와 정전압(CV) 루프 통합 간 스위칭은 즉각적이고 자동적으로 확인된다. AD8452는 공간 절약형 48핀, 7×7×1.4mm LQFP 패키지를 통해 뛰어난 성능, 기능 및 전반적인 안정성을 제공함으로써 설계를 단순화하며, 작동 온도 범위는 -40°C ~ +85°C이다.


3. 쿼드 출력 DC/DC μModule 레귤레이터



LTM4668과 LTM4668A, 전력 소모 줄이고 설계 단축

최대 4.8A의 출력 성능을 지원하는 쿼드 출력 DC/DC 레귤레이터 LTM4668 / LTM4668A는 스위칭 컨트롤러, 파워FET, 인덕터, 그 밖에 다른 지원 소자들을 통합함으로써 부품 수와 보드 면적, 전력 소모를 줄이고 설계 시간을 단축할 수 있게 해준다. 텔레콤, 네트워크, 산업용 애플리케이션에 적합하다.

2.7V~17V의 입력 전압 범위에서 동작하는 LTM4668과 LTM4668A는 0.6V~5.5V의 출력 전압 범위를 제공하며, 주파수 동기화, 다중 위상(PolyPhase) 동작, 선택가능한 버스트모드(Burst Mode) 동작, 100% 듀티 사이클, 낮은 IQ 동작을 지원한다. 높은 스위칭 주파수와 전류 모드 아키텍처 덕분에, 라인 및 부하 변화가 발생해도 안정성을 유지하면서 매우 신속한 과도 응답 특성을 나타낸다. LTM4668과 LTM4668A는 6.25mm×6.25mm×2.1mm BGA 패키지로 공급된다.