새로운 옵토에뮬레이터 발표, 신호 무결성 개선하고 최대 80%까지 전력 소비 절감해

TI코리아가 이해를 돕기 위해 제공한 기술 기고문 ‘옵토에뮬레이터: 옵토커플러를 업그레이드해야 하는 이유’에서는 이런 대목이 나온다.

“TI의 옵토에뮬레이터는 기존 옵토커플러와 TI의 SiO₂  기반 절연 기술의 이점을 한 데 합쳤다.”
 

설계 엔지니어 입장에서는 옵토커플러와 동일하게 나타나고 작동하지만, 절연 장벽에 TI의 SiO₂  기술을 활용한다는 점에서 다르다는 것. 고전압 신호를 효과적으로 차단하고 접지 루프를 방지하는 장벽을 통해 시스템 안전성 및 안정성을 보장할 수 있다는 얘기다. 

TI(텍사스 인스트루먼트)는 새로운 옵토에뮬레이터 포트폴리오를 출시하면서 기존의 옵토커플러를 완전히 대체한다는 점을 강조하기 보다는, ‘업그레이드’하라는 용어를 선택해 사용했다.

또 다른 옵토커플러라기 보다는, 기능이 더 좋아진 옵토커플러라는 점을 어필하기 위해서이다.




이를 반영하듯, 26일 제품 설명 시간에 나선 TI 코리아 김태호 부장(개인전자장비 부문 아날로그 기술지원 담당)은 “1970년대부터 사용하기 시작한 옵토커플러는 주로 신호를 넘겨주고 모니터링하는 역할을 해 왔다. TI는 이러한 옵토커플러를 개선해서 넓은 온도 범위나 대역폭을 좋게 만들어 기존 옵토커플러보다는 좀더 좋은 기능 개선을 했다고 보면 된다”고 말했다.
 
새로운 옵토에뮬레이터는 산업용 및 차량용 고전압 애플리케이션의 신호 무결성, 전력 소비 및 수명을 연장해 주는 신호 절연 반도체로 구성됐다. 이 첫 옵토커플러 제품군은 업계에서 가장 일반적으로 사용되는 옵토커플러와 핀투핀으로 호환 가능하여 이산화규소(SiO₂) 기반 절연 기술의 고유한 이점을 활용하면서도 기존 설계에 원활하게 통합할 수 있다고 밝혔다. 

기존의 옵토커플러는 LED를 사용하여 반대쪽의 신호를 감지하는 절연 장벽 전체에 걸쳐 디지털 또는 아날로그 정보를 전송한다. 문제는 수명 전체에 걸쳐 노화 또는 저하 효과를 가져오는 LED의 이러한 특성은 시스템 설계자들에게 상당한 골칫거리라는 점이다.  



하지만 TI는 SiO₂ 기반 절연 장벽을 사용하는 옵토 에뮬레이터를 적용하면 옵토커플러에서 발생하는 문제를 해결할 수 있다는 점을 찾아냈다. 전송 및 수신 회로에서 기존 옵토커플러의 기능 동작을 에뮬레이션하고 SiO₂ 가 고전압 절연을 제공하면 되기 때문이다. 

새로운 디바이스 포트폴리오는 500V_RMS/µm의 높은 유전체 강도를 가진 TI의 SiO₂ 절연 장벽을 통해 최종 제품 설계를 40년 이상 보호할 수 있으며, 최대 3,750V_RMS의 절연 보호 기능을 제공하면서 전력 소모를 최대 80%까지 줄여준다고 회사 측은 설명했다. 또, –55°C에서 125°C에 이르는 넓은 범위의 동작 온도를 견딜 수 있으며 옵토커플러보다 최대 10배 높은 공통 모드 과도 내성을 제공한다고 덧붙였다.

김태호 부장은 이에, “기존 아이솔레이터는 높은 데이터레이트나 빠른 속도를 원하기 때문에 가격이 저렴하지 않다”며, “옵토에뮬레이터는 680kHz 이하로 지원하다 보니 데이터 관련해서는 좀 맞지 않는 면이 있지만 아날로그 신호들이나 아날로그적인 디텍터, 모니터링하는 데에서는 분명한 메리트가 있다”고 말했다.