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µModule 레귤레이터의 진화

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자료제공/Analog Devices

정리/반도체네트워크 편집부

µModule는 무엇이고 어떠한 이점을 제공할까? µModule 레귤레이터는 표면 실장 BGA 또는 LGA 패키지 안에 DC-DC 컨트롤러와 인덕터 전력 트랜지스터 입력 및 출력 커패시터를 통합한 완벽한 시스템 및 패키지 전략 관리 솔루션이다. 모든 복잡한 문제들은 패키지 내부에서 해결된다. 설계자는 출력 전압을 설정하기 위해 레지스터를 선택하기만 하면 된다.

간단하게 시스템을 최적화 하고 개발을 가속할 수 있도록 µModule 레귤레이터는 원격 구성 및 원격 측정 모니터링 기능도 갖추고 있다. 시스템 엔지니어는 I2C 디지털 전력 관리 시스템을 통해 입력 및 출력 전류와 전압을 읽고 쓰고 저장할 수 있다. µModule 레귤레이터 내부의 2개 또는 4개의 고성능 동기식 벅 레귤레이터는 쿼드 출력 채널을 듀얼로 구성할 수 있다. 요약하자면 µModule 레귤레이터는 우수한 출력 성능과 단순성, 크기, 전력 확장성, 전기적 성능뿐만 아니라 탁월한 신뢰성을 갖추고 있어 FPGA 및 ASIC과 테스트 및 계측, 무선통신, 헬스케어, 광학 및 데이터센터 등 다양한 애플리케이션에 매우 적합하다. 

품질과 신뢰성

ADI의 첫 번째 µModule 레귤레이터는 LTM4600이다. 모든 µModule 레귤레이터는 표준 테스트를 능가하는 엄격한 품질 및 신뢰성 테스트를 거친다. 심지어 솔더 쇼크와 열 쇼크를 수행하기도 한다. 최종 결과는 고장률이 0.4미만이다. 이는 100만 개의 디바이스당 0.4개 미만의 디바이스 오류를 의미하는 것이며 결과적으로 완벽한 전원 공급 장치임을 알 수 있다.

이와 대조적으로 경쟁사의 단일 IC는 고장률이 평균적으로 1.0 또는 1.25에 이른다. ADI의 µModule 레귤레이터의 품질은 복잡한 설계와 여러 구성 요소에도 불구하고 탁월하다. 이 정보는 ADI 웹사이트에 µModule 설계 및 제조 리소스 에서 확인할 수 있다. 또한 ADI는 어셈블리 및 제조를 위한 2차 소스는 물론 여러 소스의 기판 및 부품 공급업체 들을 보유하고 있다.

ADI는 최대 수명 및 온도 주기와 같은 업계 표준 품질 인증 테스트 외에도 품질 인증 테스트의 일환으로 전원 주기 테스트를 수행한다. 조건은 50℃의 접합 온도에서 최대 부하 전류로 최대 접합 온도까지 디바이스를 동작시키는 것이다. 기준은 3개의 다른 로트(lot)에 대해 5만 사이클을 통과하는 것이다. 이 테스트의 목적은 당사의 스위치는 레귤레이터 IC 뿐만 아니라 시스템의 장기적인 신뢰성을 검증하는 것이며, 이는 인덕터 세트와 같은 외부 구성 요소를 포함해 모듈의 전자 이동이 없는지 확인하는 것이다. 

스위칭 레귤레이터의 출력 전류가 높아짐에 따라 접합 온도도 높아지고 있다. 따라서 모듈은 외부 구성 요소를 비롯해 높은 동작 온도 조건에서 장기적인 신뢰성과 설계의 견고성을 보장하는 것이 중요하다. 

내부 구성 및 진화

이제 µModule 레귤레이터의 내부 구성에 대해 자세히 살펴보자. 패키지 옵션은 BGA 및 LGA이다. BGA는 리드가 있는 감쇄 버전으로 제공된다. 구성 요소는 BT 기판에 장착된다. 이 기판을 사용하여 출력 전류를 늘리거나 줄일 수 있도록 유연한 핀-투-핀 호환 제품을 제공할 수 있다.

그림 2에서 패키지가 어떻게 진화하고 있는 지 볼 수 있다. FPGA, ASIC, 마이크로 컨트롤러의 기술 발전으로 모든 세부적인 영역에서 전력 요구 사항이 증가했다. 시스템 엔지니어는 밀도가 높은 PC 환경에서 전력 요구 사항을 달성해야 하는 과제에 직면해 있다. 이 그림에서 보는 것처럼 ADI는 2007년 15mm x 15mm BGA 패키지 기반의 단일 12A 출력 전류를 제공하는 LTM4602를 출시했다.

ADI의 주요 지표 중 하나는 µModule 레귤레이터의 성능을 보다 안정적으로 개선하는 것이었다.

이를 위해 ADI는 풋 프린트를 더 작게 유지하면서도 출력 전류 밀도를 증가시킬 수 있었다. 또한 히트 씽크를 통합한 제품을 개발했다. 낮은 전류 밀도와 더 높은 효율을 유지하기 위한 지속적인 노력으로 40A 이상의 출력 전류와 88 ~ 89%의 효율을 제공하는 모듈을 출시했다.

2018년 이후에는 출력 전류가 80A에서 100A 전류 범위 이르는 마이크로 모듈 레귤레이터를 공급하고 있다. 또한 40V 입력 1.2A의 LTM8074와 20V, 8.0A 출력 전류의 LTM4657과 같은 풋 프린트가 더 작은 제품도 출시했다. 2020년에 이르러서는 높이가 고객의 가장 큰 관심사인 광학 모듈에 적합한 최소형 µModule 제품인 LTM4691 및 LTM4663을 출시하기도 했다.

독보적인 패키지 기술의 발전을 통해 앞에서 언급한 핵심 지표 중 하나인 열 성능이 개선되고 있다. 그 예로써 CoP와 내장 히트싱크라는 두 가지 유형의 패키징 기술을 볼 수 있다. 두 가지 방법 모두 µModule 레귤레이터 상단에서 열을 빠르고 효율적으로 제거할 수 있다. CoP 기술은 인덕터가 히트싱크 역할을 하고 패키지 상단에서 열을 제거하여 디바이스를 쉽게 냉각할 수 있다. 제품 리스트에서 볼 수 있듯이 LTM4700, LTM4657은 CoP 기술을 사용했으며 LTM4650은 히트싱크를 통합한 것이다.

ADI는 12년 전에 단일 12A 출력 전류의 LTM4601를 출시했다. 이 제품은 12V ~ 1V 출력으로 100A 출력을 제공할 수 있는 완벽한 위상의 병렬로 구성된 LTM4601 데모 보드가 있다. 이제는 12V에서 1V 출력으로 단일 100A 출력 전류를 제공하는 LTM4700이 공급되고 있다. 패키징 기술이 발전하면서 밀도는 지난 10년 동안 계속 감소했다.

전원공급장치를 구현하는 것은 상당히 까다롭고 시간이 많이 소요되는 프로세스의 중 하나이다. 설계 작업을 단순화하고 설계 품질과 생산성을 향상시키기 위해 ADI 웹사이트에서는 LTpowerCAD, LTpowerPlanner, LTspice 및 전력 애플리케이션 전문가들이 개발한 설계 툴이 제공되고 있다. 또한 보드 설계와 기능 정확도에 중요한 역할을 수행하는 심볼과 풋프린트, 3D 스텝 파일, 소재 보고서 및 열 모델 등이 제공된다. 앞에서 언급했듯이 ADI는 각각의 µModule  레귤레이터에 대한 열 모드를 제공한다.

열화상 사진에 익숙하지 않은 사람들을 위해 그림 3에서 보는 것처럼 다양한 종류의 구성을 가진 여러 유형의 µModule 이미지가 있다. 이는 µModule 상단에서 열을 대기상으로 발산할 수 있는 디바이스의 능력을 향상시키기 위한 것으로 시스템 내부의 공기 흐름으로 추가 냉각을 용이하게 할 수 있다. 또는 일반적으로 존재하는 다른 디지털 IC와 구할 수 있는 추가 히트싱크를 사용할 수도 있다. 파란색은 낮은 온도를 나타낸다. 이는 최소 전력 손실을 의미한다. 그리고 주황색과 빨간색은 높은 온도를 나타낸다. 즉 높은 전력 손실을 의미한다. 이것이 바로 ADI가 알고자 하는 것이다. 전력 변환 과정에서 얼마나 많은 열이 발생하는 걸까? 

ADI는 디지털 IC에 대한 올바른 전원 공급과 동작이 이루어 질 수 있도록 FPGA 및 프로세스 제조업체들과 긴밀히 협력해 왔다. 

[그림 3] 열적 성능

고전력 PMBus I2C µModule 레귤레이터

PCB에서 전력을 관리하고 유연성을 구현하는 것은 어려울 수 있으며 엔지니어링 경험이 필요하다. 시스템 엔지니어는 디지털 PMBus I2C를 이용하여 원격 측정 전압 전류 읽기 쓰기 4개 클럭을 모니터링 할 수 있으며 개발중 최적화를 간단하게 수행할 수 있다. ADI는 5년 전부터 듀얼 9A 또는 단일 18A의 LTM4675를 시작으로 현재 레이아웃을 변경할 필요없이 출력 전류를 유연하게 증가시킬 수 있는 핀 호환 제품을 제공하고 있다. LTM4700 은 이들 제품 라인 중에서 전류가 가장 높다. 

디지털 방식으로 조정되는 루프 보상을 통해 사용자는 LTpowerCAD 인터페이스를 통해 컴퓨터에서 루프 안정성과 낮은 과도 성능을 쉽게 확인할 수 있다. PCB 상에 솔더링 부품에 대한 평가 또는 디버깅 시간을 줄이고 효율을 향상시킬 수 있다. 2021년도에 ADI는 세 가지 µModule 레귤레이터를 출시했다. 첫 번째 듀얼 50A 또는 단일 100A의 LTM4700, 두번째 듀얼 30A 및 단일 60A의 LTM4680, 세번째 듀얼 25A 또는 단일 50A 출력 전류의 LTM4678, 모두 BGA 패키지로 제공되고 있다. LTM4700은 15 x 22 x 7.87mm 패키지 크기의 스텝 다운 µModule 레귤레이터이다. 전류 공유 기능을 통해 800A 출력 전류를 제공할 수 있다. CoP 기술을 통해 열이 도달하는 전면에 히트싱크 역할을 하는 인덕터가 배치되어 있으며 이를 통해 디바이스를 쉽게 냉각할 수 있다.

또한 PMBus I2C 인터페이스를 사용하여 온도와 오류, 로그, 읽기, 쓰기, 출력 전류 및 출력 전압을 모니터링할 수 있다. 이것은 듀얼 50A 또는 단일 100A를 구성할 수 있는 LTM µModule 레귤레이터의 세부 사항이다. LTM4700의 특허 받은 CoP 구조에서 인덕터는 디바이스 내부 전력단의 열을 외부 환경이나 공기 중 또는 냉각 판으로 전달하는 히트싱크 역할을 하기 때문에 최대 70℃의 주변 온도에서 12V 입력 및 2.8V 출력으로 최대 100A를 제공할 수 있으며 최대 효율은 12V 입력 및 2.8V 출력으로 최대 100A를 제공할 수 있으며 최대 효율은 12V 입력, 2.8V 출력에서 90%에 이른다. 

테스트 결과 출력 전압은 영하 40℃ ~ 125℃의 라인 부하와 온도 범위에 걸쳐 ±0.5%를 보장하며 최신 디지털 디바이스의 전압 파워 냉각 요건 보다 더 많은 마진을 제공한다. LTM4700 고전류 및 소형 솔루션은 FPGA, ASIC, GPU 등과 같은 전력 소모가 많은 첨단 디지털 디바이스의 냉각 전압 요건을 충족할 수 있다.

다음으로 ADI는 800A 출력 전류를 제공하기 위해 8개의 LTM4700을 병렬로 연결한 보드를 구현했다. 그림 4에서 볼 수 있듯이 12V 입력 및 1V 출력 800A에서 90% 효율과 87.95W의 전력 손실을 제공한다. 이 데모 보드가 필요하시면 ADI 애플리케이션 엔지니어에게 맞춤형 레퍼런스 보드를 요청하시면 된다.

PSM 기반 54V 입력 µModule 레귤레이터에 대해 살펴보자. 50V 시스템에서 2단계 전력 변화는 54V에서 12V로 변환한 다음 12V를 쿨링하는 것이다. 이런 프로세스와 FPGA, ASIC 및 메모리를 비롯한 디지털 디바이스의 무전압 레일에 전원을 공급하는 일반적인 아키텍처이다.

2단계 변환의 전체 효율은 약 80%에서 85%인 반면, 직접 변환은 약 90%의 효율을 달성할 수 있다. LTM4664는 듀얼 25A 또는 단일 50A 출력 전류로 구성할 수 있는 최초의 직접 변환 µModule 레귤레이터이다. 전력 손실을 줄이고 버스 컨버터의 전격 전력을 낮출 수 있기 때문에 BUS 컨버터의 가격이나 크기를 줄이는 데 이상적이다. LTM4654는 2단계 전압 컨버전스 단계로 구성된다. 첫 번째 단계는 입력 작업을 4 배수로 나누는 고효율 스위칭 커패시턴스 전압 분배기이다. 두 번째 단계는 고효율 듀얼 25A 출력 동기식 스위칭 레귤레이터이다. 이러한 2단계 컨버전스 회로를 16mm x 16mm x 7.7mm의 BGA 패키지에 통합한 LTM4664를 통해 사용자는 48V ~ 12V를 생성하는데 일반적으로 사용되는 절연 컨버터에 부담을 줄이고 전체 솔루션의 크기를 줄일 수 있다. 

CoP 기술을 통해 실제로 인덕터는 열을 발산시키고 디바이스를 쉽게 냉각시킬 수 있는 히트싱크의 역할을 한다. 시스템 엔지니어는 PMBus I2C를 통해 디지털 전력 관리 시스템의 전류 및 전압 읽기, 쓰기, 정렬 및 오류, 로그 등을 모니터링 할 수 있다. 앞에서 설명한 것처럼 LTM664는 16mm x 16mm x 7.72mm BGA 패키지 기반의 듀얼 25A 또는 단일 50A 출력 전류를 제공하는 직접 변환 µModule 레귤레이터이다.

48V에서 1V 출력 50A에서 변환 효율은 88%이다. 최대 300A까지 출력 전류를 확장할 수 있다. LTM4664는 고급 사양의 컴퓨터와 네트워킹 장비 테스트 및 측정 장비 등을 비롯해 48V 버스 애플리케이션에 매우 적합하다.

이제 단일 출력 µModule 레귤레이터를 살펴보겠다. 이는 20V 입력 µModule 레귤레이터로 15A 출력 전류를 제공할 수 있다. 상단에 있는 LTM4638은 20V 입력, 15A 출력 µModule 레귤레이터로 2019년에 출시되었다. LTM4638은 LTM4627에 비해 패키지 면적이 5.7배 더 작다. 

LTM4626 및 LTM4638은 20V 입력 12A 및 15A 핀 호환 µModule 레귤레이터이다. 6.25mm x 6.25mm BGA 패키지처럼 크기도 작다. CoP 기술은 열 성능을 향상시키기 때문에 소형 패키지로 높은 전류를 제공할 수 있다. 입력 및 출력 커패시터와 출력 전압을 설정하는 레지스터를 사용할 경우 이 솔루션의 크기는 100mm2 미만이다. ADI는 2019년 LTM4626 및 LTM4638과 호환되는 LTM4657를 출시하여 고객들이 PC 보드 설계를 변경하지 않고도 출력 전류를 증가시키거나 줄일 수 있도록 지원하고 있다. 

독보적인 CoP 기술을 통해 이전 세대보다 80% 더 작은 6.25 x 6.25mm 패키지로 이러한 제품을 설계할 수 있었다. 이 CoP 기술 기반의 LTM4638에 열화상 이미지를 보면 디스크리트 솔루션에 비해 실행시 열 발생이 낮은 것을 알 수 있다.

이제 트리플 및 쿼드 출력 µModule 레귤레이터에 대해 알아보겠다. 그림 5에는 15 x 9 x 1.82mm 패키지 기반의 12V 입력 쿼드 PM µModule 에뮬레이터인 LTM4643이 있다. 우측에는 LTM4643보다 더 높이가 큰 9 x 15 x 5.01mm 패키지 기반의 쿼드 출력 3A µModule 레귤레이터 인 LTM4644가 있다. 두 제품 모두 단일 듀얼 트리플 쿼드 출력으로 구성이 가능하다. 고객은 하나의 부품 번호만을 이용하여 시스템에서 4개의 각기 다른 벅 레귤레이터의 역할을 수행하는 데 사용할 수 있다. LTM4644는 출력 전류가 4A라는 점을 제외하고는 LTM4643과 유사하다. 

PCB 면적의 크기는 대부분의 애플리케이션에서 중요한 사항이다. 이러한 점에서 µModule 솔루션은 디스크리트 구현에 비해 보드 공간을 줄일 수 있는 상당한 이점을 제공한다. 즉, 4개의 개별 모놀리식 동기식 벅 컨버터와 단일 쿼드 채널 µModule의 크기 차이를 보면 4개의 모놀리식 벅 레귤레이터에게 요구되는 총 PCB 면적은 900mm2이고 단일 LTM4644의 경우에는 약 240mm2 이다. PCB 면적이 73% 감소하는 것을 알 수 있다. 

LTM4643은 LTM4644와 호환되도록 구현되었다. LTM4643은 높이가 1.82mm이다. 초박형 패키지를 통해 PCB 뒷면에도 배치할 수 있다. 두 부품 모두 단일/듀얼/트리플/쿼드 출력으로 구성할 수 있다. LTM4643 및 LTM4644와 함께 LTM4668은 6.25 x 6.25 x 2.1mm BGA 패키지 기반의 1.2A 출력 전류를 제공하는 또다른 쿼드 출력 µModule 레귤레이터이다.

LTM4668은 2.7V ~ 17V의 입력 전압 범위에서 동작하며 3.3V, 5V, 12V와 같은 산업 표준 전압을 지원한다. 완전 디스크리트 모놀리식 레귤레이터 솔루션과 LTM4668을 비교하면 확연한 차이를 알 수 있다. LTM4671은 12A ~ 5A 스텝 다운 변환을 지원하는 9.5mm x 16mm x 4.82mm BGA 패키지 기반의 또다른 쿼드 출력 µModule 레귤레이터이다. 2개의 12A 채널과 2개의 5A 채널을 연결하여 디바이스를 듀얼 출력 24A 및 10A 또는 24A, 5A, 5A나 12A, 12A나 10A 등과 같은 트리플 출력으로 구성할 수 있다. 이러한 다 기능성을 통해 시스템 엔지니어는 디지털 IC에 고전압 코어 전압과 저전력 전압 레일은 물론 3.3V 또는 5V 시스템 버스 전압을 포함한 기타 전압 레일 등 최신 전자 시스템의 다양한 전압 및 부하 요건을 하나의 간단한 소형 µModule 레귤레이터로 처리할 수 있다.

초박형 µModule 레귤레이터

ADI는 2018년에 11.9mm x 16mm x 1.82mm LGA 패키지 기반의 듀얼 10A 또는 단일 20A 초박형 µModule 레귤레이터인 LTM4686을 출시했다. 패키지 높이가 1.82mm에 불과해 PCB 뒷면에 장착할 수 있는 이 디바이스는 메모리, 트랜시버, 커넥터와 같은 부품의 상단 공간을 확보할 수 있다. 또한 PCB 보드 상에서 FPGA나 ASIC과 같은 주요 부품과 매우 인접하게 배치할 수 있다.

이 디바이스는 낮은 프로파일에 패키지 모두 커버하는 하나의 히트 싱크를 공유할 수 있기 때문에 광학, 데이터 전송 시스템, 데이터 호출과 같은 높이가 제한적인 애플리케이션에 적합하다. 또한 사용자는 PMBus 인터페이스를 사용하여 임계값 및 응답 시퀀싱을 프로그래밍할 수 있으며 이러한 데이터를 보드의 EEPROM에 저장할 수 있다. 

LTM4691은 3mm x 4mm x 1.8mm LGA 패키지 기반의 듀얼 2A 스텝다운 µModule 레귤레이터이다. 일부 광학 모듈은 PCB 뒷면에 작은 DC 컨트롤러를 조립하기 위해 1.3mm 미만의 패키지 높이를 필요로 한다. LTM4691은 이러한 요건을 충족하도록 설계되었다. LTM4691은 2.25V ~ 3.64V 입력 범위에서 동작하며 FPGA 마이크로 프로세서 및 ASIC과 같이 2.5V 또는 3.3V 입력을 사용하는 POL 애플리케이션에 중점을 두고 있다. LTM4663은 1.5A µModule TEC 레귤레이터이다. 이는 시중에 공급되는 최초의 TEC 레귤레이터용 µModule 솔루션이다. 인덕터가 통합되어 있으며 패키지 크기는 3.5mm x 4mm x 1.33mm에 불과한 LGA 패키지이다. 그림 6은 디스크리트 솔루션과 LTM4663의 PCB를 비교한 것이다. 

[그림 6] 초박형 마이크로모듈

사일런트 스위처 µModule 레귤레이터

EMI 최적화는 의료, 자동차, 테스트 및 측정 장비 제조업체들의 필수 요건이자 중요한 설계 과제인 경우가 많다. 이러한 설계 문제를 극복하기 위해 많은 디바이스의 사일런트 스위처 아키텍처를 제공하고 있다. 실리콘 위에 쿠퍼 필러스를 올려 핫 루프를 최소화하고 패키지 핀과 입력 커패시터로 내부 EMI 발생을 줄일 수 있다. 드릴링을 위한 핫 루프 면적을 줄이는 것은 불가능하지만 반대 자기 극성으로 유사한 동일 루프를 만들어 자기장을 상쇄시킬 수 있다. 이것이 사일런트 스위처의 개념이다.

사일런트 스위처를 결합하면 동작 주파수와 다중 동작 모드로 전자기 간섭으로 인한 문제 위험을 최소화하기 때문에 이미지 및 RF 시스템을 비롯한 비감응 신호처리 애플리케이션에 매우 적합하다.

LTM8053은 40V 입력, 3.5A의 최초의 사일런트 스위처 µModule 레귤레이터이다. 이는 6.25mm x 9mm x 3.32mm BGA 패키지로 제공된다. 스위칭 주파수는 200KHz에서 3MHz 범위의 외부 단일 레지스터로 설정하거나 외부 클럭과 동기화 할 수 있다. 또한 전류를 더욱 증가시키기 위해 토글도 가능하다. 자꾸 효율적인 산업용 장비에 대한 요구가 높아지고 지속적으로 저 잡음 기능이 요구됨에 따라 ADI는 더 많은 사일런트 스위처 기반의 µModule 레귤레이터를 공급하고 있다.

그림 7은 좌측부터 1.2A ~ 3.5A까지 증가된 출력 전류에 따라 단일 출력 전류 µModule 레귤레이터를 순서대로 정렬한 것이다. LTM8074는 4mm x 4mm 패키지로 1.2A의 최저 전류를 제공하며 LTM8053은 6.25mm x 9mm 패키지로 3.5A의 최고 출력 전류를 제공한다.

또한 두 개의 40V 듀얼 출력 사일런트 스위처 µModule 레귤레이터도 제공하고 있다. 6.25mm x 6.25mm BGA 패키지 풋프린트로 듀얼 1.2A를 제공하는 LTM8078과 9mm x 11.25mm 패키지 풋프린트로 듀얼 3.5A를 제공하는 LTM8024이다. 구성 면적에 따라 고객은 하나의 부품 번호만으로 시스템에서 각기 다른 두 개의 벅 레귤레이터로 수행되는 작업에 사용할 수 있다. 그 다음 60V 입력, 단일 출력 µModule 레귤레이터가 있다. 제품 중 LTM8073 및 LTM8071은 CISPR22 Class B를 준수하는 사일런트 스위처이다. LTM4653 및 LTM4651은 EN55022 Class B를 준수하는 무 잡음 µModule 레귤레이터이다. 

이제 부스트 µModule 레귤레이터를 살펴보겠다. LTM4061은 6.25mm x 6.25mm x 2.24mm BGA 패키지 기반의 스텝 업 µModule 레귤레이터이다. LTM4661은 1.8V ~ 5.5V 사이에 입력 전원 에서 동작하며 시동 후 0.5까지 계속 동작한다. 출력전압은 2.5V ~ 15V 범위에서 단일 레지스터로 설정이 가능하다. 얇은 패키지와 넓은 입력 및 출력 전압 범위를 결합하고 있어 배터리 구동 장비와 배터리 기반 백업 시스템과 같은 다양한 애플리케이션에 매우 적합하며 소형의 파워 앰프 또는 레이저 다이오드나 소형 PC에 사용할 수 있다. 

LTM8005은 9mm x 11.25 mm x 2.22mm BGA 패키지 기반의 또다른 부스트 µModule 레귤레이터 이며 시스템 신뢰성을 높이고 설계 유연성을 제공하는 더 적은 부품 수와 소형 솔루션으로 LED를 구동하는 데 중점을 두고 있다. 또한 LTM8005는 EMI 성능을 향상시키는 확산 스펙트럼 변조기를 갖추고 있다. ADI는 벅 부스트 µModule 레귤레이터도 제공한다. 최초 벅 부스트 µModule 레귤레이터 제품군은 외부의 인덕터와 함께 사용할 수 있도록 LTM4607이 몇 년 전에 출시되었다. 이러한 디바이스들은 외부 인덕터를 선택하여 광범위한 출력 전류를 처리할 수 있다. 

향상된 열 성능과 보다 빠른 스위칭 주파수를 위한 새로운 IC 설계와 개발이 이루어지면서 인덕터가 탑재된 새로운 벅 부스트 µModule 레귤레이터 제품군이 출시되었다. LTM8055는 인덕터가 내부에 있는 제품 중 하나이다. 이러한 디바이스의 컴팩트한 솔루션은 배터리로 동작하는 장치들과 산업제어, 항공전자 및 태양광 장비와 같은 시스템에서 PCB 보드 공간을 절감할 수 있다. 

그림 8에서는 절연 µModule 레귤레이터에 대해 알아보겠다. LTM8067 및 LTM8068은 2kVAC 갈바닉 절연 전압을 가진 절연 DC-DC µModule 레귤레이터이다. 이는 9mm x 11.25 mm x 4.92mm BGA 패키지를 기반으로 절연 트랜스포머와 제어 회로 전원 스위치 및 기타 지원 부품들을 포함하고 있다. 하나의 입력 저항 및 출력 커패시터만 있으면 설계를 완료할 수 있다.

두 디바이스 모두 2.8V에서 40V까지의 입력 전압 범위에서 동작할 수 있다. 플라이백 토폴로지를 사용하기 때문에 각 제품은 입력 전압보다 높거나 낮거나 또는 동일하게 출력 전압을 조정할 수 있다. LTM8067은 2.25W 부하 전류 용량으로 2.5V에서 24V까지 출력 전압 범위를 조정할 수 있다.

이 리니어 레귤레이터는 300mA, 20uVrms 수준으로 출력 전압 리플을 감소시키며 높은 정확도 단일 상태의 신호와 혼성 신호에서 잡음 성능을 향상시킬 수 있다. 

다음으로 LED 드라이버이다. LED 헤드라이트는 뛰어난 신뢰성과 긴 수명 및 디자인상의 미적 유연성으로 인해 널리 보급되고 있다. 그러나 더 높은 효율을 달성하고 EMI 및 부품 수와 솔루션의 크기를 줄이는 것과 같은 성능상의 과제들이 남아 있다. 이를 위해 LED 및 입력 커패시터와 함께 인덕터를 통합한 최초의 µModule LED 드라이버인 LTM8042가 출시된 바 있다.

이후 지속적인 관심 속에 LED 전류 보고 및 단락 보호, 오프 및 급강하 플래그 보호 등과 같은 더 많은 유연성과 기능을 갖춘 고전력 LTM8005가 출시되었다. 그러나 인덕터는 패키지 안에 통합되어 있지 않다. 이 부품에 대해서는 앞에 부스트 µModule 레귤레이터에서 언급하였다. 

마지막으로 LTM8061은 9mm x 15mm x 4.32mm LGA 패키지 기반의 사용자가 프로그래밍이 가능한 최대 2A의 충전 전류와 4.95V에서 32V의 입력전원 범위에서 동작하는 고집적, 정전류, 정전압 배터리 충전 솔루션이다. 이 충전기는 최대 87%의 동작 효율로 1MHz 주파수에서 동작한다. LTM8061은 하나의 입력 커패시터 만으로 완벽한 배터리 충전 솔루션을 구성할 수 있다.

이로써 Analog Devices에서 제공하는 µModule 레귤레이터에 대해 알아보았다. µModule 레귤레이터는 소형 표면 장착 BGA 또는 LGA 패키지 내에 통합된 DC-DC 컨트롤러, 전원 트랜지스터, 입력 및 출력 캐패시터, 보상 구성 요소 및 인덕터를 갖춘 완전한 시스템 인 패키지(SiP) 전원 관리 솔루션이다. µModule 전원 제품은 스텝다운(벅), 스텝다운 및 스텝업(벅부스트), 배터리 충전기, 절연 컨버터, LED 드라이버 등의 기능을 지원한다. 모든 장치에 사용할 수 있는 PCB 거버 파일이 포함된 고도로 통합된 솔루션인 µModule 전원 제품은 시간과 공간의 제약을 해결하는 동시에 EN55022 Class B 표준을 준수하는 높은 효율성, 신뢰성 및 낮은 EMI 솔루션을 제공한다. 

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