- TI의 저잡음, 저리플 벅 컨버터를 사용해 잡음에 민감한 애플리케이션 고효율로 작동

 

TI, 고정밀 설계를 간소화하는 업계 최초의 저잡음 벅 컨버터 출시.jpg

 

텍사스 인스트루먼트(TI)는 통합 페라이트 비드 보상 기능을 가진 새로운 저잡음 DC/DC 스위칭 레귤레이터 제품군을 출시했다. TPS62912 및 TPS62913은 100Hz에서 100kHz에 이르는 주파수에 대한 20µVRMS의 저잡음과 10µVRMS의 초저출력 전압 리플을 제공한다. 이로써 엔지니어들은 설계 과정에서 최소 하나 혹은 그 이상의 LDO 레귤레이터를 제거해도 되기 때문에, 전력 손실을 최대 76% 줄일 수 있는 것은 물론 보드 공간의 36%를 절약할 수 있게 되었다. 

 

전원 공급 장치에서 발생하는 잡음은 고정밀 시험과 측정, 의료, 항공 우주, 방위 및 무선 인프라 애플리케이션 설계에서 해결해야 하는 중요한 과제 중 하나다. 기존의 저잡음 전원 공급 아키텍처에는 DC/DC 컨버터, 저잡음 LDO(TPS7A52, TPS7A53, TPS7A54 등), 오프칩 필터 (페라이트 비드 등)가 포함되어 있다. 새롭게 출시된 페라이트 비드 보상 기능을 통합한 TPS62912 및 TPS62913은 대부분의 시스템에 이미 존재하는 페라이트 비드를 고주파 잡음 방지 효과가 있는 필터로 사용했다. 이로써 전원 공급 장치의 출력 전압 리플을 약 30dB 감쇠하고 전원 공급 장치 설계를 간소화했다. 저잡음 벅 컨버터의 작동 방식에 대한 자세한 내용은 기술 원고 “저잡음 컨버터를 사용하여 잡음 리플 최소화하기”에서 확인할 수 있다.

 

전원 공급 장치의 잡음을 손쉽게 최소화

고정밀 시스템에는 신호 정확성과 무결성을 보호할 수 있도록 잡음과 리플을 낮출 수 있는 공급 레일이 필요하다. TPS62912 및 TPS62913은 최대 100kHz에서 65dB의 PSRR(전원 공급 제거비)과 함께 잡음과 리플을 줄여준다. 또한 이 벅 컨버터 제품군은 1% 미만의 출력 전압 오류로 엄격한 출력 전압 정확성을 보장한다. 두 컨버터는 대역 확산 주파수 변조 사용을 활성화하여 무선 주파수 스퍼를 더욱 감쇠하고 외부 클록에 동기화를 허용함으로써, 엔지니어들은 의료 영상이나 레이더 등의 애플리케이션에 중요한 SNR(신호대 잡음비)와 SFDR(스퓨리어스 없는 다이내믹 레인지) 목표를 충족할 수 있다.

 

전원 손실 감소와 효율성 극대화를 동시에

엔지니어들은 민감한 아날로그 회로를 구동하면서 잡음과 효율성 간의 상충관계라는 과제를 안고 있다. 자체 스위칭 레귤레이터를 사용하면 너무 많은 스위칭 잡음이 발생하고, 레귤레이터 사용 후 LDO를 추가하여 잡음을 줄이면 특히 부하 전류가 높을 때 전력 손실이 늘어난다. 최대 효율이 97%인 상태에서 TPS62912 및 TPS62913을 사용하면 LDO 없이도 잡음 필터링을 고려한 설계를 통해 전력 손실을 최대 76% 줄일 수 있다. 이로써, 기존의 저잡음 전원 아키텍처와 비교할 때 아날로그 프론트엔드(AFE) 설계에서는 1.8W를 절감해서 20%의 전력 효율을 향상할 수 있으며, ADC12DJ5200RF와 같은 광대역 아날로그-디지털 컨버터(ADC)를 사용한 설계에서는 1.5W를 절감해서 15%의 전력 효율을 향상할 수 있다. 보다 상세한 내용은 “TPS62913 저리플, 저잡음 컨버터를 사용하여 잡음에 민감한 ADC 구동하기” 기술 원고에서 확인할 수 있다.

 

보드 공간을 절약하고 총 시스템 비용 절감

TPS62912 또는 TPS62913을 설계에 사용하면 엔지니어들은 선형 레귤레이터는 물론 관련 수동 소자를 제거할 수 있다. 이로써 LDO 당 약 20mm2의 인쇄회로기판(PCB) 면적을 줄일 수 있는데, 단일 LDO를 사용하는 설계는 PCB 공간의 약 36%가량을 절약할 수 있다. 또한 벅 컨버터의 통합 페라이트 비드 보상 기능으로 커패시터 2개와 리지스터 2개를 설계에서 제거하는 등 전체 DC/DC 부품 수를 줄여서 총 시스템 비용을 최소화하고 설계 소요 시간을 단축할 수 있다.

 

2-A TPS62912 및 3-A TPS62913의 사전 생산 수량은 현재 TI.com에서 2mm x 2mm 크기의 10핀 QFN(쿼드 플랫 무연 반도체) 패키지로 제공된다. 가격은 1,000개 단위로 각각 1.06달러와 1.16달러부터 시작하며, TPS62912EVMTPS62913EVM 평가 모듈은 TI.com에서 49달러 판매되고 있다. 두 제품 모두 2021년 1/4분기에 양산 예정이다.

 

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