[오디오 로고] 소형 전원 공급 솔루션이 유용한 이유는 여러 가지가 있습니다. 

전체적인 시스템 크기를 줄이려 하거나 PCB 크기를 늘리지 않고 보드 위 다른 곳에 기능을 추가하고자하는 경우를 생각해 보세요. 

오늘은 열 성능을 희생하지 않고 DC-DC 전원 모듈이 어떻게 전원 공급 장치 크기를 줄이고 보드 공간을 절약하는 방법에 대해 이야기해 보겠습니다. 

먼저, 12 앰프 개별 벅 컨버터 솔루션을 살펴보고 이를 매개 변수 면에서 동일한 일체형 인덕터 모듈 솔루션과 비교해 보도록 하겠습니다. 

개별 인덕터, 입력 및 출력 커패시터, 출력 전압으로 설정할 저항기를 포함하는 벅 컨버터 솔루션의 총 BOM 크기는 약 184제곱밀리미터의 면적을 차지합니다. 

이는 입방 센티미터당 31암페어의 전력 밀도를 의미합니다. 

비교를 위해 오른쪽에는 동일한 레귤레이터가 있지만 통합 인덕터 모듈에 내장되어 있습니다. 

모듈이 차지하는 면적은 77 제곱밀리미터에 불과하며 전력 밀도를 입방 센티미터당 87암페어로 높입니다. 

그렇기 때문에 전원 모듈의 결합도가 더 높으면 상당한 수준의 공간 절약이 가능해진다는 데 모두 동의하시리라 생각됩니다. 

하지만 그렇게 하려면 열 성능을 희생해야 한다는 뜻일까요? 

간단히 말하자면 대답은 '아니오'입니다. 

그렇지만 어떻게 그것이 가능할까요? 

가장 큰 이유는 시간이 흐르면서 패키징 기술이 발전했기 때문입니다. 

앞서 했던 비교에서와 같은 장치를 사용하자면, 모듈 솔루션은 접합부부터 주위 환경까지의 열 저항이 낮은데, 이는 모듈 내부의 열을 주변 환경으로 옮기는 것이 얼마나 쉬운지를 측정하는 척도입니다. 

또한 본드 와이어가 없습니다. 

또한 최신 모듈의 내부 라우팅이 최적화되어 있어 기생적 저항과 인덕턴스에서 발생하는 손실을 추가적으로 줄여줍니다. 

모듈은 특수 리드 프레임을 사용해 이 라우팅 최적화를 지원하며 그리고 더 중요한 것은 모듈의 열을 PCB로 전달하는 것입니다. 

적합한 일체형 인덕터와 우수한 열 설계를 적용한 모듈 패키지야 말로 뛰어난 효율성과 견고한 작동을 모듈이 제공할 수 있도록 합니다. 

그럼 이제, 이론을 실제로 적용해 보도록 하겠습니다. 

이를 위해 PCB 상에서 모듈의 열동작을 더 자세히 살펴보도록 할텐데 이 경우에 PCB는 장치 평가 보드가 됩니다. 

TPSM 828666 암페어 벅 모듈을 예로 사용해, 장치 EVM을 설계도로 사용해 놀라운 솔루션 크기와 뛰어난 열 성능을 달성하는 과정을 차례로 설명해 드리도록 하겠습니다. 

첫 번째 보드를 만들기 전에 JEDEC 표준에 따라 시뮬레이션을 실시합니다. 

두 번째 시뮬레이션은 평가 보드의 실제 매개 변수를 기반으로 완료되며, 이 시뮬레이션은 EVM 사용 설명서에서도 확인할 수 있습니다. 

시뮬레이션 결과가 좋으면 보드를 제작하고 실제 하드웨어에 대한 추가 테스트를 거칩니다. 

열 스트림 내에서 IR 카메라를 사용하면 여러 다양한 조건에서 보드를 테스트할 수 있습니다. 

견고하고 안정적인 전원 공급장치를 설계하는 데 있어서는 모든 열 특성을 완전히 이해하는 것이 필수적입니다. 

여기서 등장하는 것이 안전 작동 영역 곡선, 즉, SOA입니다. 

EVM에서 실시하는 여러 가지 테스트 결과는 모두 이 SOA 곡선에 반영되며 엔지니어들은 이 결과를 바탕으로 모듈의 작동 조건을 이해하고, 설계 최적화과정을 간소화합니다. 

우리는 전력 모듈이 어떻게 더 작은 크기와 뛰어난 열 성능을 제공하는지에 대한 이론에서 출발했습니다. 

그러나 EVM을 사용해 설계도를 살펴보고 데이터 시트의 SOA 곡선을 통해 성능을 완전히 특성화했습니다. 

TI의 전원 모듈 설계자들이 이렇게 힘든 과정을 통해 제품을 설계하는 덕분에 저희는 밀도와 신뢰도가 더 높은 제품을 공급해 드릴 수 있습니다. 

이번 교육에서 꼭 하나 기억하셔야 할 것이 있다면 이것입니다. 

전원 모듈은 여러분이 원하는 높은 밀도와 뛰어난 열 성능을 제공해 드릴 수 있으며 개별 솔루션에 비해 더 적은 설계 노력으로도 가능하다는 것입니다. 

ti.com/powermodules를 방문해 다음에 사용할 전원 모듈을 찾아보세요. 

시청해 주셔서 감사합니다.