고유한 토폴로지를 적용한 초소형 SWIFT™ 스텝다운 컨버터로서 4배 높은 전류 밀도 달성

TI(대표이사 켄트 전)는 최근 삼성동 무역센터에서 기자간담회를 개최하고 50A/cm3 이상의 전류 밀도를 제공하는 업계 최초의 12V, 10A, 10MHz 직렬 커패시터 벅 컨버터 IC(그림 1)를 출시한다고 밝혔다. TI코리아 차영길 이사는 ©이러한 전류 밀도는 현재 이용할 수 있는 다른 12V 전원 관리 소자 또는 솔루션에 비해 4배 높은 성능을 달성한다”고 말했다. 

‘TPS54A20’ SWIFT™ 동기식 DC/DC 컨버터 제품은 고유한 토폴로지를 적용해 8V~14V 입력 및 10A 출력 애플리케이션에 요구되는 특수한 자기 소자나 복합 반도체를 사용하지 않고서 위상당 최대 5MHz에 이르는 고속 스위칭 동작이 가능하다. 또한 TI의 WEBENCH? 파워 디자인 툴을 통해 이 스텝다운 컨버터를 사용함으로써 공간 및 높이가 제약적인 POL(point of load) 통신 및 네트워킹 전원 장치 설계에 적합하며, 개발 시간 단축이 가능하다.

▲ 그림 1. TI가 새롭게 내놓은 12V, 10A, 10MHz DC/DC 컨버터 IC ‘TPS54A20’

‘TPS54A20’은 스위치드 커패시터 회로와 멀티위상 벅 컨버터를 통합한 고유의 직렬 커패시터 DC/DC 벅 토폴로지를 탑재하고 있다. 이러한 커패시티브 변환 기술을 적용함으로써 효율적인 고주파 동작이 가능하며 기존 컨버터보다 무려 7배 작아진 크기를 자랑한다. 기술 분석 내용과 12V 입력, 1.2V/10A 출력 애플리케이션을 예로 들어 기존의 벅 컨버터보다 4배 높은 스위칭 주파수로 동작하면서 더 높은 피크 효율을 달성하는 결과에 대해서도 확인할 수 있다.

TI 코리아 차영길 이사에 따르면, ‘TPS54A20’의 주요 기능 및 장점은 크게 세가지다.

▲ TI코리아 차영길 이사

첫째, ‘TPS54A20’은 소형 솔루션이다. 소형 HotRod™ QFN(quad flat no-lead) 패키지로 제공되며, 경제적인 비용의 작은 2MHz~5MHz 인덕터로 131mm2의 솔루션 크기를 달성할 수 있다. 이는 유사 500kHz DC/DC 컨버터 설계보다 50% 적은 면적을 차지한다.

둘째, ‘TPS54A20’은 낮은 프로파일이 장점이다. 높이가 2mm 미만이므로 크기, 무게 및 BOM(bill of materials)을 절감할 수 있고, 소형 10A 전압의 레귤레이터를 PCB 후면에 탑재 가능하다. 이에 따라 개발자들은 산업용 서버나 여타 공간 제한적인 애플리케이션에서 ‘TPS54A20’의 소형 크기의 이점을 활용할 수 있다.

셋째, ‘TPS54A20’은 MHz의 스위칭 동작 주파수를 가지고 있다. 14ns 최소 온타임(on-time)이 가능하므로 효율이나 EMI(electromagnetic interference) 성능 저하없이 4/7/10MHz 동작이 가능하다. 이 새로운 DC/DC 컨버터는 현재 TI 및 공인 대리점을 통해서 이용 가능하다. 

20핀, 3.5mm x 4mm x 1mm의 열 향상 HotRod QFN 패키지로 제공되는 ‘TPS54A20’은 1,000개 수량 기준으로 개당 3.25달러에 구입할 수 있다. 또한 4MHz, 10A TPS54A20EVM-770 동기식 듀얼위상 컨버터 평가 모듈을 제공하며, PSpice 과도 현상 모델을 다운로드 할 수 있다.

김진희 기자 (eled@hellot.net)