기술기고문
20V 입력, 극소형 6.25mm x 6.25mm, 12A 및 15A ?Module 레귤레이터
글: 팀 코조노(Tim Kozono), 아나로그디바이스(Analog Devices, Inc.)
머리말
LTM4626과 LTM4638은 고효율 스텝다운 ?Module® 레귤레이터로서, 3.1V~20V 입력 전압으로 각 12A와 15A의 연속 출력 전류를 제공할 수 있다. CoP(component on package)라고 하는 혁신적인 3D 패키징 어셈블리를 적용해서 ?Module 디바이스 위에 인덕터를 올리고 있다. 인덕터의 비교적 넓은 표면에다 직접적인 공기 노출이나 히트싱크를 더함으로써 내부 MOSFET으로부터 열을 효과적으로 빼낼 수 있다. 그러므로 이러한 극소형 풋프린트 패키지를 빠르고 효율적으로 냉각할 수 있다. 그러므로 다른 레귤레이터들과 달리 출력을 최대 부하로 지원할 수 있다. 예를 들어서 두 레귤레이터 제품 모두 75C 주변 온도에서 200 LFM 에어 플로우를 사용할 때 12V 입력으로 1V출력을 최대 부하(12A 또는 15A)로 제공할 수 있다.
또한 이들 제품은 전류 모드 dc-dc 레귤레이터로 동작하므로 다중의 디바이스를 손쉽게 병렬로 결합해서 더 높은 부하 전류를 제공할 수 있다. 병렬 레귤레이터들을 위상차(out-of-phase)로 동작해서 입력 및 출력 리플을 낮출 수 있다. 그러기 위해서 디바이스들의 출력과 입력 클록 핀들을 연결하기만 하면 된다. 라인, 부하, 온도(-40?C~+125?C) 범위에 걸쳐서 ?1.5%의 총 출력 전압 dc 정확도를 보장한다. 또한 LTM4626과 LTM4638은 고전류 조건에서 기생 임피던스로 인해 발생되는 전압 강하를 보정하기 위해서 원격 검출 기능을 포함한다. 출력 전압 추종 기능과 소프트 스타트 기능을 사용해서 사용자가 전원 시퀀싱을 맞춤화 할 수 있다. 간단히 외부적으로 단일 저항을 사용해서 스위칭 주파수를 400kHz~3MHz로 설정하거나, 외부 클록으로 동기화할 수 있다. LTM4626과 LTM4638은 동일한 핀아웃이다.
그림 1: LTM4638과 LTM4626은 출력 전류는 다르고 핀아웃은 같다.
12V 입력, 1V 출력, 완전 세라믹 커패시터 솔루션
그림 3은 전반적인 솔루션 크기를 최소화하는 완전 세라믹 커패시터 디자인을 보여준다. 입력과 출력 커패시터를 PCB 뒷면에 탑재할 수 있다. 그림 2에서 보듯이 이 디자인은 LTM4638로 포함된 기능들을 활용해서 회로 풋프린트를 최소화한다. 그림 4와 그림 5는 DC2665A 데모 회로를 사용해 다양한 조건에서의 열 성능과 효율을 보여준다.
그림 2: DC2665A-B 데모 보드로 LTM4638을 사용한 극소형 15A dc-dc Module 레귤레이터 솔루션. 이 그림에서 보는 것은 입력과 출력 커패시터이다. 보드 뒷면에 몇 개의 세라믹 커패시터와 하나의 저항이 탑재되어 있다.
그림 3: LTM4638을 사용한 회로도로서, 세라믹 커패시터와 소수의 부품만을 필요로 한다
(12V 입력, 1V 출력, 600kHz). 연결하지 않는 핀들은 표시하고 있지 않다.
그림 4: 0 LFM과 200 LFM 에어플로우를 사용했을 때 LTM4638의 열 성능을 비교한 것으로
(12V 입력, 1V/15A 출력), CoP 디자인을 사용함으로써 효과적인 에어플로우 냉각을 할 수 있다는 것을 알 수 있다.
그림 5: LTM4626과 LTM4638의 효율(12V 입력, 1V 출력, 600kHz)
그림 6: DC2665A-A 데모 보드로 LTM4626 사용
머리말
LTM4626과 LTM4638은 고효율 스텝다운 ?Module® 레귤레이터로서, 3.1V~20V 입력 전압으로 각 12A와 15A의 연속 출력 전류를 제공할 수 있다. CoP(component on package)라고 하는 혁신적인 3D 패키징 어셈블리를 적용해서 ?Module 디바이스 위에 인덕터를 올리고 있다. 인덕터의 비교적 넓은 표면에다 직접적인 공기 노출이나 히트싱크를 더함으로써 내부 MOSFET으로부터 열을 효과적으로 빼낼 수 있다. 그러므로 이러한 극소형 풋프린트 패키지를 빠르고 효율적으로 냉각할 수 있다. 그러므로 다른 레귤레이터들과 달리 출력을 최대 부하로 지원할 수 있다. 예를 들어서 두 레귤레이터 제품 모두 75C 주변 온도에서 200 LFM 에어 플로우를 사용할 때 12V 입력으로 1V출력을 최대 부하(12A 또는 15A)로 제공할 수 있다.
또한 이들 제품은 전류 모드 dc-dc 레귤레이터로 동작하므로 다중의 디바이스를 손쉽게 병렬로 결합해서 더 높은 부하 전류를 제공할 수 있다. 병렬 레귤레이터들을 위상차(out-of-phase)로 동작해서 입력 및 출력 리플을 낮출 수 있다. 그러기 위해서 디바이스들의 출력과 입력 클록 핀들을 연결하기만 하면 된다. 라인, 부하, 온도(-40?C~+125?C) 범위에 걸쳐서 ?1.5%의 총 출력 전압 dc 정확도를 보장한다. 또한 LTM4626과 LTM4638은 고전류 조건에서 기생 임피던스로 인해 발생되는 전압 강하를 보정하기 위해서 원격 검출 기능을 포함한다. 출력 전압 추종 기능과 소프트 스타트 기능을 사용해서 사용자가 전원 시퀀싱을 맞춤화 할 수 있다. 간단히 외부적으로 단일 저항을 사용해서 스위칭 주파수를 400kHz~3MHz로 설정하거나, 외부 클록으로 동기화할 수 있다. LTM4626과 LTM4638은 동일한 핀아웃이다.
그림 1: LTM4638과 LTM4626은 출력 전류는 다르고 핀아웃은 같다.
12V 입력, 1V 출력, 완전 세라믹 커패시터 솔루션
그림 3은 전반적인 솔루션 크기를 최소화하는 완전 세라믹 커패시터 디자인을 보여준다. 입력과 출력 커패시터를 PCB 뒷면에 탑재할 수 있다. 그림 2에서 보듯이 이 디자인은 LTM4638로 포함된 기능들을 활용해서 회로 풋프린트를 최소화한다. 그림 4와 그림 5는 DC2665A 데모 회로를 사용해 다양한 조건에서의 열 성능과 효율을 보여준다.
그림 2: DC2665A-B 데모 보드로 LTM4638을 사용한 극소형 15A dc-dc Module 레귤레이터 솔루션. 이 그림에서 보는 것은 입력과 출력 커패시터이다. 보드 뒷면에 몇 개의 세라믹 커패시터와 하나의 저항이 탑재되어 있다.
그림 3: LTM4638을 사용한 회로도로서, 세라믹 커패시터와 소수의 부품만을 필요로 한다
(12V 입력, 1V 출력, 600kHz). 연결하지 않는 핀들은 표시하고 있지 않다.
그림 4: 0 LFM과 200 LFM 에어플로우를 사용했을 때 LTM4638의 열 성능을 비교한 것으로
(12V 입력, 1V/15A 출력), CoP 디자인을 사용함으로써 효과적인 에어플로우 냉각을 할 수 있다는 것을 알 수 있다.
그림 5: LTM4626과 LTM4638의 효율(12V 입력, 1V 출력, 600kHz)
그림 6: DC2665A-A 데모 보드로 LTM4626 사용
맺음말
LTM4626 및 LTM4638 12A 및 15A Module 레귤레이터는 6.25mm x 6.25mm 크기의 극소형 열 향상 패키지로 높은 전력을 제공할 수 있다. CoP 구조로 노출 인덕터를 히트싱크로 사용함으로써 빠르고 효과적으로 냉각을 할 수 있다. 소수의 외부 부품만을 필요로 하므로 컴팩트한 레귤레이터 솔루션을 달성할 수 있다. 다중의 디바이스를 손쉽게 병렬로 결합해서 더 높은 부하를 지원할 수 있다.
저자 약력
티모시 코조노(Timothy Kozono)는 ADI의 전원 제품 그룹의 애플리케이션 엔지니어로서,Module 디바이스와 소프트웨어 개발을 맡고 있습니다. 캘리포니아 주립 공대에서 2008년과 2010년에 전기공학 학사학위와 박사학위를 취득했습니다. 궁금한 점은 timothy.kozono@analog.com으로 할 수 있습니다.
제품스펙