로옴, BD1865GWL 개발...독자적인 Mixing PWM 모드로 고효율 달성

로옴(ROHM) 주식회사는 스마트폰 및 태블릿 등 1셀 리튬이온 배터리로 구동하고 소형 고효율, 하이파워 승압 DC/DC 컨버터(BD1865GWL)을 개발했다고 밝혔다.

USB 단자 및 HDMI 단자를 탑재한 모바일 기기에 적합한 BD1865GWL은 아날로그 설계 기술을 적용함으로써 소형화 및 배터리의 장수명화가 요구되는 모바일 기기에서 배터리 방전 시 최저 2.5V까지 저전압 구동이 가능하다. 이 때문에 일반적인 2.7V 제품보다 배터리 구동 시간이 길어진다고 회사 측은 설명했다.

또한, PFM/PWM 모드와 로옴의 독자적인 Mixing PWM 모드의 두가지 동작 모드를 탑재하였으며, PFM/PWM 모드 선택 시 모든 부하영역에서 90% 클래스의 고효율을 실현하였다.

Mixing PWM 모드 선택 시에는 오디오 애플리케이션에서 중요시되는 스위칭 노이즈로 인한 링잉(ringing)을 방지한다. 또한, 1.6x1.6mm의 소형 IC 하나로 최대 2A의 출력전류에 대응 가능하므로, 애플리케이션의 소형화에 기여한다.

이 제품은 2015년 12월부터 월 50만개의 생산 체제로 양산(샘플 가격 200엔/개)을 시작했다. 전공정 생산은 로옴 하마마츠 주식회사(시즈오카), 후공정 은 로옴 아폴로 주식회사(후쿠오카)이다. 
 
제품 개발 배경

스마트폰 및 태블릿은 만충전 시의 출력 전압이 4.2V 전후인 리튬이온 배터리가 사용된다. 한편, 이러한 애플리케이션에 탑재되는 USB 및 HDMI, 오디오용 스피커는 5V에서 동작하므로, 동작을 위해서는 배터리 출력을 5V로 끌어올리는 승압형 DC/DC 컨버터가 꼭 필요하다.

한, 모바일 기기는 소형화 및 배터리의 장수명화가 중요시되므로, 부품 레벨에서도 한층 더 소형화, 고효율화가 요구된다. 그러나, 기존의 5V 출력 승압 DC/DC 컨버터는 소형, 고효율, 저전압 동작, 대전류 대응의 모든 조건을 높은 레벨에서 만족시키는 제품이 없었다. 
     
제품 특징

1. 최저 2.5V 저전압 실현으로 배터리의 장수명화에 기여

배터리 잔량이 줄어듦에 따라 배터리의 출력전압, 즉 시스템에 입력되는 전압이 서서히 저하된다. 이 신제품은 장기간에 걸쳐 축적해온 아날로그 설계 기술을 적용하여, 2.5V의 낮은 입력전압에서도 5V의 출력이 가능하다. 최저 2.5V 대응으로 일반품에 비해 배터리 구동시간이 증가된다.

▲고효율 PFM/PWM 모드와 Mixing PWM 모드가 함께 탑재되었다.

2. 두가지 동작 모드로 고효율 고성능 IC 실현

PFM/PWM 모드: 이 모드는 부하 변동 시에 PFM과 PWM을 자동적으로 전환함으로써, 모든 부하영역에서 90％ 클래스의 고효율을 실현할 수 있다. 스마트폰 및 태블릿 등 동작 전환이 급격하고, 효율이 중요시되는 애플리케이션에 최적이다. 

Mixing PWM 모드: 이 모드는 로옴의 독자적인 제어 방법으로 경부하 시에서도 일반적인 PWM 모드보다 고효율을 실현할 수 있다. 또한, 가청 노이즈를 억제하여 링잉(ringing)을 방지할 수 있으므로, 오디오 기기 등 음질을 중시하는 애플리케이션에 적합하다.

3. 소형 패키지로 5V/2A의 하이파워 실현

2A의 출력전류를 실현할 경우, 2개의 IC가 필요하거나, IC의 사이즈 자체가 커진다는 문제가 있다. 이에 이 제품은 1.6x1.6mm의 소형 IC 한 개로 최대 2A의 출력전류를 실현(출력전압 5V 설정 시)하여, 모바일 기기의 소형화에 기여한다.