TI, 통합 페라이트 비드 보상 기능을 통해 고정밀 설계를 간소화하는 업계 최초의 저잡음 벅 컨버터 출시

텍사스 인스트루먼트(www.ti.com)가 통합 페라이트 비드[1] 보상 기능을 가진 새로운 저잡음 DC/DC 스위칭 레귤레이터 제품군을 출시했다. TPS62912 및 TPS62913은 100Hz에서 100kHz에 이르는 주파수에 대한 20µVRMS의 저잡음과 10µVRMS의 초저출력 전압 리플[2]을 제공한다. 이로써 엔지니어들은 설계 과정에서 최소 하나 혹은 그 이상의 LDO 레귤레이터[3] 를 제거해도 되기 때문에, 전력 손실을 최대 76% 줄일 수 있는 것은 물론 보드 공간의 36%를 절약할 수 있게 되었다. 

전원 공급 장치에서 발생하는 잡음은 고정밀 시험과 측정, 의료, 항공 우주, 방위 및 무선 인프라 애플리케이션 설계에서 해결해야 하는 중요한 과제 중 하나다. 기존의 저잡음 전원 공급 아키텍처에는 DC/DC 컨버터, 저잡음 LDO(TPS7A52, TPS7A53, TPS7A54 등), 오프칩 필터 (페라이트 비드 등)가 포함되어 있다. 새롭게 출시된 페라이트 비드 보상 기능을 통합한 TPS62912 및 TPS62913은 대부분의 시스템에 이미 존재하는 페라이트 비드를 고주파 잡음 방지 효과가 있는 필터로 사용했다. 이로써 전원 공급 장치의 출력 전압 리플을 약 30dB 감쇠하고 전원 공급 장치 설계를 간소화했다. 저잡음 벅 컨버터의 작동 방식에 대한 자세한 내용은 기술 원고 “저잡음 벅 컨버터를 사용하여 잡음 및 리플 최소화하기”에서 확인할 수 있다. 

전원 공급 장치의 잡음을 손쉽게 최소화

고정밀 시스템에는 신호 정확성과 무결성을 보호할 수 있도록 잡음과 리플을 낮출 수 있는 공급 레일이 필요하다. TPS62912 및 TPS62913은 최대 100kHz에서 65dB의 PSRR(전원 공급 제거비)과 함께 잡음과 리플을 줄여준다. 또한 이 벅 컨버터 제품군은 1% 미만의 출력 전압 오류로 엄격한 출력 전압 정확성을 보장한다. 두 컨버터는 대역 확산 주파수 변조 사용을 활성화하여 무선 주파수 스퍼를 더욱 감쇠하고 외부 클록[4]에 동기화를 허용함으로써, 엔지니어들은 의료 영상이나 레이더 등의 애플리케이션에 중요한 SNR(신호 대 잡음 비[5])와 SFDR(스퓨리어스 없는 다이내믹 레인지[6]) 목표를 충족할 수 있다.

전원 손실 감소와 효율성 극대화를 동시에

엔지니어들은 민감한 아날로그 회로를 구동하면서 잡음과 효율성 간의 상충관계라는 과제를 안고 있다. 자체 스위칭 레귤레이터를 사용하면 너무 많은 스위칭 잡음이 발생하고, 레귤레이터 사용 후 LDO를 추가하여 잡음을 줄이면 특히 부하 전류가 높을 때 전력 손실이 늘어난다. 최대 효율이 97%인 상태에서 TPS62912 및 TPS62913을 사용하면 LDO 없이도 잡음 필터링을 고려한 설계를 통해 전력 손실을 최대 76% 줄일 수 있다. 이로써, 기존의 저잡음 전원 아키텍처와 비교할 때 아날로그 프론트엔드(AFE) 설계에서는 1.8W를 절감해서 20%의 전력 효율을 향상할 수 있으며, ADC12DJ5200RF와 같은 광대역 아날로그-디지털 컨버터(ADC)를 사용한 설계에서는 1.5W를 절감해서 15%의 전력 효율을 향상할 수 있다. 보다 상세한 내용은 “TPS62913 저리플, 저잡음 벅 컨버터를 사용하여 잡음에 민감한 ADC 구동하기” 기술 원고에서 확인할 수 있다. 

보드 공간을 절약하고 총 시스템 비용 절감

TPS62912 또는 TPS62913을 설계에 사용하면 엔지니어들은 선형 레귤레이터[7]는 물론 관련 수동 소자[8]를 제거할 수 있다. 이로써 LDO 당 약 20mm2의 인쇄회로기판(PCB) 면적을 줄일 수 있는데, 단일 LDO를 사용하는 설계는 PCB 공간의 약 36%가량을 절약할 수 있다. 또한 벅 컨버터의 통합 페라이트 비드 보상 기능으로 커패시터[9] 2개와 리지스터 2개를 설계에서 제거하는 등 전체 DC/DC 부품 수를 줄여서 총 시스템 비용을 최소화하고 설계 소요 시간을 단축할 수 있다.

공급 및 가격

2-A TPS62912 및 3-A TPS62913의 사전 생산 수량은 현재 TI.com에서 2mm x 2mm 크기의 10핀 QFN(쿼드 플랫 무연 반도체) 패키지로 제공된다. 가격은 1,000개 단위로 각각 1.06달러와 1.16달러부터 시작하며, TPS62912EVM 및 TPS62913EVM 평가 모듈은 TI.com에서 49달러 판매되고 있다. 두 제품 모두 2021년 1/4분기에 양산 공급할 수 있을 것으로 예상하고 있다. TI.com에서 다양한 결제 및 운송 옵션을 선택할 수 있다.

한편, TI는 2020 년 11 월 9 일부터 12 일까지 일렉트로니카(Electronica) 컨퍼런스의 가상 부스에서 TPS62913을 시연할 예정이다. 

기사입력 : 2020-10-23