TI코리아, 12V, 10A, 10MHz DC/DC 컨버터 IC 출시
고유한 토폴로지를 적용한 초소형 SWIFT™ 스텝다운 컨버터

에너지 등급에 대한 규제와 전력소모를 줄이는 요구가 거세지면서 반도체 업체들의 고민도 깊어간다. 어떻게 하면 효율이 높은 디자인을 할 수 있을지, 어떻게 하면 갈수록 작아지는 설계 공간에 높은 전력 밀도를 구현할 수 있을지, 개발자들의 머리가 아프다. 

TI (대표이사 켄트 전)가 이번에 내놓은 DC/DC 컨버터 IC는 이런 개발자들의 ‘두통’을 상당부분 해결해 줄 수는 솔루션이 될 것으로 보인다.


▲TI코리아 차영길 이사

TI 코리아는 50A/㎤ 이상의 전류 밀도를 제공하는 업계 최초의 12V, 10A, 10MHz 직렬 커패시터 벅 컨버터 IC를 출시한다고 발표했다. 

이 회사 차영길 이사는 “중국 정부는 제품의 에너지 효율 등급에 따라 기업을 지원할 정도로 에너지 효율을 신경쓰고 있다”며, “이처럼 고객들이 원하는 파워 컨버전 트렌드는 에너지 효율을 비롯하여 통합, 고전압, 전력 밀도 등이 필수 요건이 되고 있다”고 말했다. 

우선, TI가 이번에 내놓은 TPS54A20 SWIFT™ 동기식 DC/DC 컨버터 제품은 현재 이용할 수 있는 다른 12V 전원 관리 소자 또는 솔루션에 비해 4배 높은 전력 밀도(Power density) 성능을 달성한다고 차 이사는 강조했다



또한 TPS54A20은 스위치드 커패시터 회로와 멀티위상 벅 컨버터를 통합한 고유의 직렬 커패시터(Series Capacitor) DC/DC 벅 토폴로지를 탑재하고 있다. 이러한 커패시티브 변환 기술을 적용함으로써 효율적인 고주파 동작이 가능하며 기존 컨버터보다 무려 7배 작아진 크기를 자랑한다.

이 컨버터는 소형 HotRod™ QFN(quad flat no-lead) 패키지로 제공되며, 경제적인 비용의 작은 2MHz~5MHz 인덕터로 131㎟의 솔루션 크기를 달성할 수 있다. 이는 비슷한 스펙의 500kHz DC/DC 컨버터 설계보다 50% 적은 면적을 차지한다고 차 이사는 설명했다. 높이가 2mm 미만이어서 소형 10A 전압의 레귤레이터를 PCB 후면에 탑재 가능하다. 이러한 초소형 크기는 공각 제약으로 갈수록 디자인이 힘들어지는 텔레콤/의료/테스트 분야 등의 디바이스에 효과적인 장점을 제공한다. 


▲2 위상, 시리즈 커패시터 벅 컨버터 회로도.

고주파수 특성도 이번 제품에서 주목할 부분이다. 회사는 이 컨버터에 고유한 토폴로지를 적용하여 8V~14V 입력 및 10A 출력 애플리케이션에 요구되는, 위상당 최대 5MHz에 이르는 고속 스위칭 동작이 가능하도록 했다. 특수한 자기 소자나 화합물 반도체를 사용하지 않았다고 덧붙였다. DDR(double-data-rate) 4 메모리 애플리케이션을 위한 1.2V 출력 전압을 제공하며 SSD의 SoC 시장도 타깃하고 있다.  

이 동기식 DC/DC 컨버터는 또한 TI의 WEBENCH® 파워 디자인 툴을 이용할 수 있는 편리함도 있다. 이에 대해, 차 이사는 “기존에는 엔지니어들이 효율, 사이즈, 가격 등을 많이 요구했는데 요즘 해외 엔지니어들은 실제 운영 데이터가 담긴 리포트를 많이 요구한다. 주파수가 얼마나 나오고 입출력단의 전류가 얼마인지 등을 궁금해 한다. TI의 WEBENCH는 시뮬레이션을 통해 이러한 자료를 제공할 수 있다”고 말했다. 

이 밖에 더 궁금한 사항은 TI E2E 커뮤니티 파워 매니지먼트 포럼 사이트에서 질문하면 된다. TI는 4MHz, 10A TPS54A20EVM-770 동기식 듀얼위상 컨버터 평가 모듈을 제공한다.