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2020.08.19 DC/DC

전원 IC의 데이터시트 구성 : 표지, 블록도, 절대 최대 정격과 권장 동작 조건

스위칭 레귤레이터의 특성과 평가 방법

스위칭 레귤레이터의 특성과 평가 방법을 이해함에 있어서, 전원 IC의 데이터시트를 해석하는 것은 매우 중요한 부분입니다. 오늘날 일반적인 전원 설계는 전원 IC에 대한 의존도가 높아, 실질적으로 전원 IC를 중심으로 설계를 진행하게 됩니다. 즉, 전원 IC의 데이터시트를 숙지하지 않으면 설계가 불가능하다고 할 수 있습니다.

본 테마에서는 데이터시트의 대표적인 항목에 대해 설명하겠습니다. 먼저 데이터시트의 표지, IC의 기능을 도식화한 블록도, 그리고 절대 최대 정격과 권장 동작 조건에 대해 설명하겠습니다.

<스위칭 레귤레이터의 특성과 평가 방법>

  1. 스위칭 레귤레이터의 기본
  2. 전원 IC의 데이터시트 구성
    • 표지, 블록도, 절대 최대 정격과 권장 동작 조건
    • 전기적 특성의 요점
    • 특성 그래프, 파형 해석 방법
    • 응용 회로 예
    • 부품 선정
    • 입력 등가 회로
    • 허용 손실
  3. 스위칭 레귤레이터의 평가
    • 출력전압
    • 로드 레귤레이션
    • 부하 응답의 검토, 측정 방법
    • 인덕터 전류의 측정
    • 효율 측정

・데이터시트의 표지
데이터시트의 표지에는 해당 전원 IC의 개요, 특징, 용도 이외에도 사전에 숙지해 두어야 하는 사항이 기재되어 있습니다. 물론, 메이커에 따라 기재 항목 및 순서는 다르지만, 기본적으로 다루고 있는 항목은 거의 동일합니다. 그러나, 내용이 얼마나 상세하게 게재되어 있는지, 그리고 어떤 항목이 우선시되는지에 따라, 각 메이커의 특징을 알 수 있습니다.

따라서, 데이터시트의 표지는 상당히 중요한 페이지입니다. 하기 데이터시트의 표지를 예로 들면, 먼저 「제목」만으로 어떤 전원 IC인지를 대략적으로 알 수 있습니다. 그리고, 「개요」에 조금 더 구체적인 설명이 기재되어 있으며, 항목별로 정리한 「특징」을 통해 탑재되어 있는 기능이나 대표적인 스펙이 제시되어 있습니다. 또한, 「중요 특성」이라는 항목에 전원 IC로서의 중요 스펙이 기재되어, 상세 규격치의 표를 확인하지 않아도 최소한으로 필요한 기본 항목의 수치를 알 수 있습니다. 패키지 정보도 실장 스페이스 등을 예상할 수 있는 항목이므로 중요합니다. 그리고 용도의 예와 기본 어플리케이션 회로가 기재되어 있어, 설계하는 기기에서의 사용이 고려되어 있는지의 여부를 알 수 있으며, 회로도를 통해 필요한 외장 부품과 부품수를 파악하고 부품 사이즈도 예상할 수 있습니다. 마지막으로 하단부에 실리콘 모놀리식 IC이며, 내방사선 설계가 아니라는 정보가 명시되어 있습니다. 이러한 정보를 스타트 시점에서 숙지해 두면, 사후 문제 발생의 여지를 줄일 수 있습니다.

2.7V~5.5V 입력 3A MOSFET 내장 1ch 동기정류 강압 DC/DC 컨버터 – BD9A300MUV

데이터시트의 표지는 해당 제품의 개요를 신속하게 파악할 수 있다는 장점이 있지만, 몇가지 주의해야 할 사항도 있습니다.

먼저, 기재되어 있는 특성치가 최대치 및 최소치와 같은 보증치인지, 표준치 (Typ)인지가 명시되어 있지 않은 경우에는, 규격치표를 확인해야 합니다. 표지에 기재되어 있는 수치로 설계를 시작할 경우, 해당 항목이 보증치가 아닌 표준치라면, 설계 도중에 지장을 초래하게 됩니다.

최종적으로 상세 내용에 대해서는 규격치표 및 기능 설명 항목을 반드시 확인하여 주십시오.

・블록도
데이터시트에는 해당 IC의 내부 구성을 도식화한 블록도가 게재되어 있는 경우가 많습니다. 블록도는 내부에 어떤 기능 블록이 있으며, 어떤 흐름으로 출력되는지 등을 개략적으로 파악할 수 있습니다. 또한, 일반적으로 블록도와 함께 각 기능 블록의 동작 설명 및 단자의 기능 설명이 수반됩니다. 이러한 내용은 동작을 이해함에 있어서 중요한 정보가 됩니다. 하기 예를 참조하여 주십시오.

・절대 최대 정격과 권장 동작 조건
데이터시트에는 절대 최대 정격과 권장 동작 조건이 제시되는 경우가 있습니다. 절대 최대 정격의 정의와 권장 동작 조건의 의도는 하기와 같습니다.

  • ◆절대 최대 정격의 정의 (JIS C 7032)
    한 순간이라도 초과해서는 안되는 한계치이며, 두가지 항목 이상의 규격치가 규정되어 있는 경우, 두가지 항목 모두 동시에 도달해서는 안되는 한계치입니다.
  • ◆권장 동작 범위
    정상 동작을 보증하기 위한 규정이며, 사용 시에는 해당 조건을 확실하게 지켜야 합니다. 규격치를 보증하는 조건과는 다릅니다.

입력전압을 예로 들면, 절대 최대 정격은 「입력해도 무방한 전압이지만, 동작 여부는 별개」입니다. 또한, 정격이므로, 해당 수치에 허용차 및 실력치라는 개념이 없습니다. 또한, 초과하면 파괴를 초래할 가능성이 있지만, 파괴에 이르는 수치를 제시한 것은 아닙니다. 즉, 무조건적으로 넘어서는 안되는 수치인 것입니다.

권장 동작 범위는 「권장」이라는 단어를 사용하기는 하지만, 「확실히 지켜야 하는 항목」이므로, 이해하기 어려울 것입니다. 영어권 메이커의 데이터시트에는 Recommended operating condition으로서 동일한 의미의 조건이나 수치가 제시되어 있으므로 이러한 명칭이 「권장 동작 범위 (조건)」로 번역되어 사용되는 것이라고 추측할 수 있습니다. recommend에는 「추천하다」라는 의미가 포함되어 있지만, 「권고하다, 언급하다」라는 강한 의미도 있습니다. 이러한 경우, recommend는 후자의 의미로서, 「정상 동작 보증 범위」나 「동작 보증 조건」과 같이 번역하는 것이 바람직했을 것이라 생각합니다. 어쨌든 결론적으로, 의도한 동작 및 성능을 얻기 위해서는, 해당 조건하에서 사용해야 합니다. 하기의 예를 참고하여, 전원전압의 정격과 비교하여 보십시오.

키 포인트

・전원 설계를 위해서는 전원 IC의 데이터시트를 잘 이해해야 한다.

・IC 메이커에 따라 게재 항목의 순서 및 내용이 다르다.

・대부분의 경우는 표지를 읽는 것만으로 해당 IC의 개요 및 특징을 파악할 수 있다.

・절대 최대 정격과 권장 동작 조건의 의미를 정확하게 이해해야 한다.

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