매우 작은 크기의 고효율 스텝다운 μModuleⓡ 디바이스인 ADI의 LTM4657에 대해 티모시 코조노 ADI AE로부터 자세히 들어보는 자리를 마련했다.
“LTM4657, 고효율·소형 스텝다운 μModuleⓡ”
최대 8A 출력전류 우수한 효율 기록
부하 전류 낮은 설계 최대 성능 달성
■ LTM4657, 고효율 스텝다운 μModuleⓡ 디바이스
LTM4657은 매우 작은 크기의 고효율 스텝다운 μModuleⓡ 디바이스이다.
LTM4657은 동일한 핀아웃의 같은 제품군들인 LTM4626이나 LTM4638보다 더 낮은 스위칭 주파수로 동작하며, 최대 8A에 이르는 출력 전류로 우수한 효율을 달성한다.
LTM4657은 LTM4626과 LTM4638 사이의 틈새를 메우는 제품으로서, LTM4638의 높은 효율과 LTM4626의 낮은 높이를 결합했다.
▲그림 1 : LTM4657, LTM4626, LTM4638은 동일한 핀아웃으로 저마다 다른 정격 출력 전류를 제공한다. LTM4657과 LTM4626은 로우 프로파일 인덕터를 사용해서 전반적으로 높이가 낮다.
LTM4657은 3.1V∼20V 입력 전압으로 최대 8A에 이르는 연속 출력 전류를 제공한다.
LTM4657은 LTM4626 및 LTM4638과 동일한 CoP(component-on-package) 설계로서, 소형 6.25mm x 6.25mm 풋프린트는 그대로이면서 디바이스 동작 온도는 더 낮다.
LTM4626, LTM4638, LTM4657은 핀 호환이 가능하고 동일한 풋프린트이므로 사용자는 이전에 설계한 레이아웃을 활용할 수 있으며 애플리케이션에 맞춰 Module 디바이스를 편리하게 선택할 수 있다.
LTM4626, LTM4638, LTM4657은 업계 선도적인 전력 밀도가 특징인 스텝다운 솔루션이다.
이들 Module 제품의 매력적인 크기와 높은 효율은 다양한 애플리케이션에서 유연한 턴키 솔루션을 제공한다.
내부에 인덕터, FET, 상단 피드백 저항, 주파수 저항, 선택적인 보정 기능을 통합함으로써 스텝다운 솔루션에 필요한 외부 부품 사용을 최소화한다.
최소한의 설계만으로도 이 Module 기술은 핀 수를 극대화하는 49핀 BGA 패키지를 사용해서 다양한 옵션 기능들을 제공한다.
▲그림 2 : VIN = 12V, VOUT = 5V로 각각의 권장 스위칭 주파수를 사용했을 때 LTM4626, LTM4638, LTM4657의 효율 비교
PGOOD, RUN, TRACK/SS 핀 같은 공통적인 특성들 외에도, LTM4657은 CLKIN, CLKOUT, PHMODE 기능을 사용해서 병렬 및 EMI 동작을 향상시킨다.
차동 원격 검출 증폭기는 출력 전압 정확도를 높인다.
또한 내부에 과열이 발생되지 않도록 보호하는 온도 검출 핀도 포함하고 있다.
▲그림 3 : DC2989A 데모 보드 상에서 입력 및 출력 커패시터와 함께 초소형 LTM4657 솔루션을 볼 수 있다. 보드 뒷면에 몇 개의 세라믹 커패시터와 저항을 탑재하고 있다.
■ 스위칭 손실 높고, 전도 손실 낮은 애플리케이션 적합
LTM4657은 LTM4626이나 LTM4638보다 더 높은 값의 인덕터를 사용한다. 그럼으로써 더 낮은 주파수로 동작할 수 있고 스위칭 손실을 낮춘다.
LTM4657은 부하 전류가 낮으면서 입력 전압이 높은 애플리케이션처럼 스위칭 손실이 높고 전도 손실이 낮은 애플리케이션에 사용하기에 적합하다.
▲그림 4 : DC2989A 데모 보드와 동일한 구성으로 1.25MHz로 동작할 때 LTM4626과 LTM4657의 효율 비교
그림 4는 DC2989A 데모 보드의 동일한 구성으로 동일한 스위칭 주파수로 동작할 때 LTM4626과 LTM4657의 효율을 비교한 것이다.
이 12V IN 5V OUT 구성은 스위칭 손실 측면에서 LTM4657의 이점을 잘 보여준다.
LTM4657의 더 높은 값의 인덕터가 출력 전압 리플을 낮춘다. 다만 LTM4626은 LTM4657보다 더 높은 부하 전류를 제공할 수 있다.
■ 낮은 스위칭 손실·높은 효율 달성 원하는 사용자들에게 매력적 솔루션 제공
LTM46xx 제품군은 동일한 풋프린트와 핀아웃으로 서로 다른 부하 전류를 제공한다.
LTM4657을 사용함으로써 부하 전류가 낮은 설계에 최대의 성능을 달성할 수 있다.
LTM4626, LTM4638과 함께 이 초소형 풋프린트 제품군을 통해 앞으로도 계속해서 보다 향상된 성능을 제공하는 제품을 다양하게 추가해갈 것이다.
LTM4657은 낮은 수준부터 중간 수준 부하(최대 8A)로 낮은 스위칭 손실과 높은 효율을 달성하고자 하는 사용자들에게 매력적인 솔루션을 제공한다.
초소형 패키지에 다양한 기능들을 통합함으로써 성능을 희생하지 않으면서 제한된 면적에서 더 높은 효율을 달성하도록 한다.
■ 저자 티모시 코조노(Timothy Kozono)
티모시 코조노(Timothy Kozono)는 ADI 전력 제품 그룹(Power Products Group의 애플리케이션 엔지니어(AE)로서, Module 디바이스와 소프트웨어 개발을 맡고 있다. 캘리포니아 폴리테크닉 주립대학(산 루이스 오비스포)에서 2008년과 2010년에 각각 전기공학 학사학위 및 석사학위를 취득했다.