저전압 모듈식 시스템 확산됨에 따라, 서로 다른 접지·전압 도메인 간 통신 오류가 발생할 가능성이 높아진 가운데 이를 해결하고, 크기, 비용, 성능으로 소형화가 필수인 웨어러블 및 산업용 센서 노드 등에 적합한 제품이 있어 주목받고 있다.

텍사스인스트루먼트(Texas I㎱truments, TI)는 최근 ‘Technical Article’을 통해 ‘±80V 접지 레벨 트랜스레이터’에 대해 소개했다.

이 제품은 전압 레벨 1.71V∼5.5V의 저전압 시스템 간 신호를 안정적으로 전송하면서 최대 ±80V DC 접지 오프셋과 1MHz에서 최대 140Vpp AC 잡음을 제거할 수 있다.

SPI, I2C 등 다양한 인터페이스 지원으로 모듈식 설계에서 빈번하게 발생하는 접지 간격 문제를 단일 칩으로 해결한다.

소형화·효율화·모듈화 트렌드에 따라 소비자용 전동 공구부터 전기차, 에너지 저장 장치에 이르기까지 다양한 전압 도메인을 결합한 시스템이 늘고 있다.

특히 48V 시스템 등 고전압 설계의 복잡성을 피하면서도 전력 효율을 높이는 아키텍처가 주목받는다.

반면에 각 모듈의 접지 전위가 조금만 달라져도 신호 왜곡과 통신 에러가 발생하기 쉽다.

전통적으로 갈바닉 절연기는 크고 비싸며 데이터 전송 속도나 타이밍 측면에서 한계를 보였다.

단방향 레벨 시프터도 저속 신호에만 제한적으로 대응하며 확장성이 떨어진다.

TI의 접지 레벨 트랜스레이터는 이런 복잡한 솔루션 대신 4채널 기준 4㎟, 1채널 기준 2.25㎟의 초소형 패키지로 250Mbps의 빠른 데이터 처리와 5㎱ 미만 전파 지연, 0.35㎱ 채널 스큐를 달성했다.

첫 번째 제품군 TXG8041은 푸시-풀 출력 구조로 최대 250Mbps 전송률과 5㎱ 미만 전파 지연, 0.35㎱ 채널 간 스큐를 지원한다.

기존 광학·디지털 아이솔레이터 대비 크기는 1/7, 비용은 절반 수준으로 줄였다.

1.71V∼5.5V의 전압 레벨을 모두 커버해 다양한 MCU 및 센서 인터페이스 설계에 유연하게 적용 가능하다.

두 번째 제품군 TXG8122는 I2C 같은 개방형 드레인 구성에 최적화돼, 저전력 애플리케이션에서 정적 버스 전력 소비량을 절반가량 줄인다.

4㎟ 풋프린트 안에 4채널을 넣었으며, 배터리 구동 기기의 수명 연장과 열 부하 저감에 기여한다.

특히 전력 소모가 민감한 웨어러블, 산업용 센서 노드 등 소형화가 필수인 설계에 적합하다.

전기차 업계에서 48V 아키텍처가 확대되면서, 자동차 제조사는 국제 표준 ISO 21780에 따라 최대 ±80V 접지 오프셋 환경에서도 통신 안정성을 검증해야 한다.

TXG8041은 과도 현상을 포함한 ±80V DC 오프셋을 견디고, 고속 SPI 통신을 가능케 해 48V 배터리 시스템의 제어 모듈과 12V 센서 간 실시간 데이터 교환을 원활히 지원한다.

배터리 스택 모니터링 분야에서도 접지 레벨 트랜스레이터 수요가 커진다.

다수의 셀 모니터가 팩 전압 절반 수준의 접지 기준을 사용해 MCU와 직접 연결이 어려운데, TXG8122는 이런 토폴로지에서 안전한 I2C 통신을 보장한다.

2.25㎟의 작은 크기로 모듈 내부 공간 활용을 극대화해, 전기자전거·ESS 등 휴대성과 효율이 중요한 제품에 유리하다.

TI는 이번 신제품으로 기존 절연 솔루션의 복잡성과 비용, 공간 문제를 한 번에 개선한다고 밝혔다.

소형화된 폼팩터와 낮은 전력 소비, 높은 데이터 전송률을 통해 모듈식 아키텍처의 설계·확장성을 대폭 향상시킨다.

신제품은 TI 웹사이트에서 평가 모듈과 데이터시트를 통해 즉시 검토 및 설계 적용이 가능하다.

지속적인 저전압 모듈 통합이 가속화되는 시장에서, TI의 ±80V 접지 레벨 트랜스레이터는 신호 무결성과 시스템 안정성을 유지하면서 전체 시스템의 크기와 비용을 효과적으로 절감하는 솔루션으로 자리매김할 전망이다.

전문가들은 “이전에는 불가능했던 소형 고속 인터페이스 설계가 현실화됐다”며 기대감을 드러했다.

자세한 내용은 https://www.ti.com/document-viewer/lit/html/KOKT150?HQS=asc-int-sensbr-txg80x-exah-ta-e4ds_ana_0805-kr_kr_awr&dclid=CjkKEQjwtMHEBhDNpYKRq9OIvv0BEiQAvcHcODl3Jrxs0XamI6qac9RVrzGPg314hi5Zz5YYptAJKSnw_wcB&gad_source=7 에서 볼 수 있다.