ADI LTC7803 동기식 스텝다운 컨트롤러
스위칭 주파수 범위가 100kHz~3MHz
강제 연속 전도 및 버스트 모드 지원


아나로그디바이스(ADI) ‘LTC7803’ 동기식 스텝다운 컨트롤러는 고성능 전원장치의 간편한 설계를 지원한다. 이 컨트롤러는 N-채널 MOSFET 스위칭이 가능한 낮은 임피던스의 게이트 드라이버를 통합해 전반적인 컨버터 비용은 낮췄고 효율은 높였다. 대기 전류는 5mA이며, 40V에 이르는 입출력 전압 범위로 동작한다.

100kHz~3MHz의 넓은 범위로 스위칭 주파수를 설정할 수도 있다. 검출 저항이나 DCR 검출을 사용해 추가 효율 향상도 가능하며, 100% 듀티 사이클을 제공한다. 스프레드 스펙트럼 동작도 가능하며, 스위칭 주파수를 ±15% 범위로 조정함으로써 수월하게 EMC를 달성하게 하고 EMI 필터 비용을 낮춰준다.

◇ 회로도와 기능

LTC7803 기반의 컨버터는 5V~38V 입력으로 3.3V, 20A를 제공한다. MOSFET Q1~Q4, 인덕터 L1, 입출력 필터 커패시터를 포함한다.

MODE 핀과 점퍼 JP1으로 강제 연속 전도(FCM), 펄스 스킵, ‘버스트 모드(Burst Mode®)’ 동작을 설정할 수 있다. 각 모드는 장단점이 있다. FCM은 전체 출력 전류 범위에 걸쳐서 출력 리플이 낮지만, 경부하에서 효율이 낮다. 버스트 모드 동작은 경부하 및 무부하 시 효율이 높지만, 경부하에서 출력 전압 리플이 높다.

LTC7803의 또 다른 장점은, 외부 클럭으로 동기화할 수 있으므로 호스트 시스템에서 서로 다른 주파수의 상호작용으로 인한 간섭 문제를 피할 수 있다는 것이다. 주파수 설정을 위한 점퍼 JP2를 사용하면 고정 주파수, 외부 클럭으로 동기화, 또는 스프레드 스펙트럼 동작을 선택할 수 있다.

MODE 핀을 GND로 연결하여 버스트 모드를 선택하고, 동기화를 활성화하면(PLLIN/스프레드 핀으로 클럭 펄스 제공) 컨트롤러가 FCM 모드로 동작한다. 다만, 경부하에서는 MODE 핀을 100kΩ 저항을 통해 INTVCC로 연결하는 펄스 스킵 모드가 FCM 대비 훨씬 더 우수한 효율을 제공한다.

◇ 효율과 스프레드 스펙트럼 동작

위는 버스트 모드일 때 서로 다른 입력 전압에 대한 컨버터 효율을 보여준다.

위는 LTC7803 평가 작업에 사용된 DC2834A 데모 보드와 풀 부하일 때 DC2834A의 열화상 장면이다. LTC7803의 가장 큰 장점은 스프레드 스펙트럼 동작이 가능하다는 것이다. 이는 컨버터의 복사 잡음과 전도 잡음을 크게 낮추고, EMI 표준에 대한 전체 시스템 차원의 적합성을 손쉽게 달성할 수 있게 한다.

위는 CISPR 25 클래스 5 한계 요건에 대해서 스프레드 스펙트럼 동작을 사용할 때와 사용하지 않을 때의 2가지 전도 EMI 성능을 비교해서 나타낸 것이다.

LTC7803은 IQ가 낮은 동기식 스텝다운 컨트롤러 제품으로, 고도로 효율적인 전원 컨버터를 간편하게 설계할 수 있게 해준다. 넓은 입출력 전압 범위에서 동작하며, 최적의 과도 응답 특성을 달성한다. 버스트 모드와 스프레드 스펙트럼 동작 같은 기능들을 사용해서 효율을 높이고 EMI 적합성을 손쉽게 달성할 수 있다.



해당 기사는 아나로그디바이스(ADI)의 빅터 카시에프(Victor Khasiev) 선임 애플리케이션 엔지니어가 저술한 'LTC7803을 사용한 고성능 전원장치 설계 간소화 방법(LTC7803 or Easy Design Path to Advanced Power Supply)'라는 제목의 글을 정리한 것입니다.