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2021.09.15 DC/DC

LDO 리니어 레귤레이터의 병렬 접속이란?

LDO 리니어 레귤레이터의 병렬 접속

LDO 리니어 레귤레이터는 리니어 방식의 강압형 전압 레귤레이터 중 저포화 (Low Dropout : LDO) 타입으로, 단순히 LDO라고 불리우는 경우가 많으며, 현재 리니어 레귤레이터의 주류로서 사용되고 있습니다. 설계가 간단하고, 부품수나 사이즈, 비용 면에서의 메리트도 많아, 스위칭 레귤레이터가 대두되는 최근에도 용도에 따라 많이 사용되는 전원 IC입니다.

일반적인 LDO 리니어 레귤레이터 (이하, LDO)의 허용 손실은 수W에 불과합니다. 예를 들어 5V 입력 3.3V 출력의 경우 출력전류는 1A 정도이며, 이를 초과하는 수치가 요구되는 경우에는 스위칭 레귤레이터를 사용하는 방법이 많이 채택되고 있습니다. 그러나, LDO를 사용하면서 출력전류를 증가시키거나, 허용 손실 초과를 회피하는 방법도 있습니다. LDO의 병렬 접속은 이러한 방법 중 하나입니다.

LDO 리니어 레귤레이터의 병렬 접속

LDO의 병렬 접속은, 상당히 오래전부터 사용되어온 방법입니다. 원리적 · 이상적으로는, 예를 들어 1A의 LDO 2개를 병렬로 접속하면 2배에 해당하는 2A를 얻을 수 있으며, 손실을 분담하는 관점에서는 2개의 병렬 접속에 의해 각각의 손실은 절반으로 줄일 수 있다고 생각할 수 있습니다.

그러나, 단순히 LDO의 출력과 출력을 직접 접속한다고 해도, 생각만큼 출력전류의 배증이나 손실의 반감과 같은 동작은 하지 않습니다. 하기는 출력을 직접 병렬 접속한 회로의 예와, 각 LDO의 부하 전류에 대한 출력전류를 나타낸 그래프입니다. VIN은 5V, VOUT은 3.3V, IOUT은 1A인 LDO 2개가 병렬로 접속되어 있습니다. 원리적으로는 부하 전류 ILOAD에 대해, 각 LDO의 IOUT은 1/2 ILOAD이지만, 그래프에서 확인하면 이 예에서는 부하 전류의 대부분을 LDO1이 공급하고, LDO2는 거의 공급하지 않습니다. 결과적으로 이 회로에서는, LDO1이 IOUT의 공급 능력의 1A에 달하고 있으므로, 2개 병렬로 사용하더라도 이 이상의 IOUT을 공급할 수는 없습니다.

이것은 병렬 접속한 LDO에 출력전압차가 있기 때문입니다. LDO는 공칭 출력전압치가 동일하더라도 실제의 출력전압에는 보증치 범위 내에서 편차가 존재합니다. 본 예의 경우, LDO1의 출력인 VOUT1은 3.3165V, LDO2의 VOUT2는 3.30000V로, 0.0165V=0.5%의 편차가 있습니다.

전압치가 다른 라인을 접속하면 전압치가 높은 라인에서 전류가 흐르는 것과 마찬가지로, 출력전압이 다른 LDO의 출력을 직접 접속하면, 출력전압이 높은 LDO에서 전류가 공급됩니다. 본 예의 경우, 오른쪽 그래프와 같이 LDO1이 출력전류를 공급하게 되는 것입니다. 일반적으로 LDO의 출력전압 허용차는 공칭 전압의 ±수%로 규정되어 있어, 현실적으로 병렬 접속하는 LDO의 출력전압이 같아질 수 없습니다. 따라서, LDO의 병렬 접속 시에는 병렬의 LDO가 출력전류를 균형있게 분담할 수 있도록 회로를 설계해야 합니다.

LDO의 병렬 접속 방법으로는, 다이오드를 사용하는 방법과 저항을 사용하는 방법이 있습니다. 각 방법에 대해서는 다음 편에서 설명하겠습니다.

키 포인트

・LDO를 병렬로 접속함으로써, 출력전류를 증가시키거나 허용 손실 초과를 회피할 수 있다.

・LDO의 출력을 직접 접속하는 것만으로는, 정상적인 부하 분담 동작을 하지 않는다. 그 이유는 각 출력전압에 편차가 있기 때문이다.

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