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2021.10.13 DC/DC

LDO 리니어 레귤레이터의 병렬 접속 : 정리

LDO 리니어 레귤레이터의 병렬 접속

「LDO 리니어 레귤레이터의 병렬 접속」은 이번 편에서 최종 정리하고 마무리하겠습니다. 지금까지 LDO를 병렬 접속함으로써, 전원 회로의 출력전류를 증가시키거나, 개별 LDO의 허용 손실 초과를 회피하는 방법에 대해 설명했습니다.

LDO 리니어 레귤레이터의 병렬 접속이란」 편에서 설명한 바와 같이 LDO의 병렬 접속은 상당히 오래전부터 사용되었던 방법입니다. 원리적 · 이상적으로는, 예를 들어 1A의 LDO를 2개 병렬로 접속하면 2배에 해당하는 2A가 얻어지고, 손실을 분담하는 관점에서는 각각의 손실이 반감되는 것입니다.

그러나, 단순히 LDO의 출력과 출력을 직접 접속하게 되면, 각 LDO의 출력전압에 차이가 있기 때문에 부하 (출력) 전류가 분담되지 않습니다. 일반적으로 LDO의 출력전압 허용차는 공칭 전압의 ±수%로 규정되어 있어, 현실적으로 병렬 접속하는 LDO의 출력전압이 동일한 경우는 없으므로, LDO의 병렬 접속 시에는 출력전류를 분담시키기 위한 회로의 대책이 필요합니다.

출력전류를 분담시키는 병렬 접속 방법으로서, 다이오드를 사용하는 방법과 밸러스트 저항 (ballast resistor)을 사용하는 방법이 있습니다. 두가지 방법 모두, 병렬 접속하는 LDO 사이의 출력전압 차를 완화시킴으로써 출력전류를 분담시키는 방법이며, 각각 장단점이 있습니다. 또한, 원리적으로 완전한 「2배 · 반감」은 어렵기 때문에, 출력전압 정밀도 및 로드 레귤레이션 등 전원 특성으로서 타협할 수 밖에 없다는 점을 충분히 이해한 후 응용해야 합니다.

하기는 각각의 병렬 접속 방법의 회로, 원리를 나타내는 식과 포인트를 정리한 것입니다.

다이오드를 사용한 병렬 접속 밸러스트 저항을 사용한 병렬 접속
출력전압이 균형 있는 관계

VOUT1-VF1 (IOUT1)=VOUT2-VF2 (IOUT2)

VOUT1 : LDO1의 출력전압
VOUT2 : LDO2의 출력전압
VF1 (IOUT1) : IOUT1일 때 D1의 VF
VF2 (IOUT2) : IOUT2일 때 D2의 VF

VOUT1-IOUT1×RBALLAST=VOUT2-IOUT2×RBALLAST

VOUT1 : LDO1의 출력전압
VOUT2 : LDO2의 출력전압
IOUT1 : LDO1의 출력전류
IOUT2 : LDO2의 출력전류
RBALLAST : 밸러스트 저항

포인트
  • ・다이오드를 사용한 병렬 접속은, 출력 경로에 다이오드가 있으므로, 출력전압은 다이오드의 VF만큼 낮아진다. 따라서, LDO의 설정 출력전압에 VF만큼을 추가하는 등, 대책이 필요하다.
  • ・다이오드의 VF는 개체에 따라 편차가 있으며 부하 전류나 온도에 따라 변화하므로, 출력전압 정밀도 (로드 레귤레이션)는 좋지 않다.
  • ・다이오드를 추가함으로써 완화할 수는 있지만, LDO간 출력전압차에 따라 각 LDO의 출력전류 분담률이 크게 달라진다.
  • ・밸러스트 저항 (ballast resistor)을 사용한 병렬 접속은, 계산식으로 구한 수치의 출력전류 배분이 가능하다.
  • ・밸러스트 저항에는 LDO의 출력전류가 흐르므로 부하점에서 전압 강하가 발생하고, 저항에서는 전력 손실이 발생한다.
  • ・각 LDO의 출력전압차, 출력전류의 배분, 출력전압 강하는 트레이드 오프 관계이므로, 모든 특성의 밸런스를 고려하여, 밸러스트 저항의 수치를 정해야 한다.
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