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전압 레일에 관한 사각지대를 없애다

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글/Bruce Haug, Sr. Product Marketing Engineer, Power Products, Linear Technology Corporation

전압 레귤레이터의 동작 상태를 아는 것이 아마도 오늘날 첨단 전자 시스템에서 남아 있는 마지막 사각지대일 것이다. 이것은 이들 레귤레이터의 주요 동작 파라미터를 직접적으로 구성하거나 원격적으로 모니터링하기 위한 수단이 없기 때문이다. 그런데 레귤레이터 출력 전압이 드리프트를 일으키거나 과열 같은 조건이 발생했을 때 신뢰하게 동작하기 위해서는 이러한 주요 동작 파라미터들을 알아야 한다. 그래야 결함이 발생되기 전에 미리 조치를 취할 수 있다.

디지털 전원 시스템 관리(DPSM)를 사용함으로써 프로토타입을 개발하고 현장에 설치하고 필드 테스트를 할 때 시스템 특성분석, 최적화, 데이터 마이닝을 쉽고 빠르게 할 수 있다. 시스템에 대해서 DPSM을 사용함으로써 전압 레귤레이터의 동작을 모니터링하고 건전성을 알려줄 수 있다. 그러므로 지정된 범위를 벗어나거나 또는 결함이 발생되기 전에 미리 교정 조치를 취할 수 있다. DPSM은 부하 및 시스템으로부터 수집된 정보를 가지고 조치를 취할 수 있으므로 다음과 같은 것을 할 수 있다:

> 빠르게 제품 개발
* PCB를 재설계할 필요 없이 파라미터 변경
* 빠르게 시스템 특성분석, 최적화, 데이터 마이닝 가능
> 부하 측면에서의 이점
* 시간과 온도에 대해서 전원 공급 정확도 제어
* 마지닝을 실시해서 FPGA 허용오차 테스트
* 부하 차단을 해서 시스템 효율 증가
> 시스템 측면의 이점
* 디지털 액세스를 통해서 보드 레벨 전원 진단 가능
* 시스템 차원의 전력 소모 모니터링 및 추적
* 결함 관리/결함 로깅
> 현장 설치 시의 이점
* 시간의 경과에 따른 전력 소모 추이, 변동성 검출
* 예방 분석을 함으로써 운영 비용 최소화
* 에너지 관리 의사결정

아날로그 전원을 간단한 PC 연결을 사용해서 디지털로 제어할 수 있기 때문에 개발 단계에서 특히 유용하다. 그럼으로써 시스템을 빠르게 구축하고 가동할 수 있다. 어떤 보드들은 POL(point-of-load) 전압 레일이 많게는 50개까지 달할 수 있으며, 시스템 디자이너가 쉽고 빠르게 전원 전압을 모니터링 및 조절하고, 파워업/파워다운을 시퀀싱하고, 동작 전압 한계를 설정하고, 전압, 전류, 온도 같은 파라미터를 읽고, 상세한 결함 기록을 액세스할 수 있어야 한다. 복잡한 시스템에서 전원 레일을 엄격하게 제어하면서 최대의 성능을 달성하기 위해서는 높은 정확도가 무엇보다 중요하다.

많은 시스템으로 DPSM이 빠르게 도입되고 있다. 전원 시스템에 대해서 정확한 정보를 제공할 수 있고 다수의 전압을 자율적으로 제어하고 감시할 수 있기 때문이다. Linear Technology는 바로 이러한 용도로 다양한 디지털 전원 제품을 제공하고 있으며, 여기에 새로운 제품으로 LTC3886을 추가하였다.

LTC3886은 60V 입력 듀얼 출력 동기 스텝다운 DPSM 컨트롤러로서, 최대 13.8V의 출력 전압을 제공할 수 있다. 이처럼 높은 입력 전압으로 동작하므로 공장 자동화, 산업용, 의료용, 통신, 항공우주 애플리케이션 같은 혹독한 환경에 사용하기에 적합하다.

또한 LTC3886은 듀얼 또는 단일 출력으로 구성할 수 있으며 최대 6개 위상 공유를 통해 최대 120A에 이르는 부하 전류를 제공할 수 있다. 2위상, 3위상, 4위상, 6위상 동작으로 인터리브 클록 페이징(interleaved clock phasing)을 사용하면 입력 및 출력 리플을 낮출 수 있으며, 입력 및 출력 커패시턴스를 줄일 수 있다. 또한 직렬 I2C 기반 인터페이스를 제공하므로 시스템 디자이너와 원격 작업자가 시스템 전원 조건 및 전력 소모를 제어하고 감시할 수 있다. 또한 전원 파라미터를 디지털로 변경할 수 있으므로 제품 개발 시간과 시스템 중단 시간을 줄일 수 있다. 통상적으로 필요로 하는 물리적인 하드웨어, 회로, 시스템 BOM(bill of materials) 변경을 필요로 하지 않기 때문이다...(중략)