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2020.10.07 DC/DC

전원 IC의 데이터시트 구성 : 응용 회로 예

스위칭 레귤레이터의 특성과 평가 방법

「전원 IC의 데이터시트 구성」으로서, 「데이터시트의 표지」, 「블록도」, 「절대 최대 정격과 권장 동작 조건」, 「전기적 특성의 요점」, 「특성 그래프, 파형 해석 방법」에 대해 설명했습니다. 이번 편에서는 데이터시트에 게재되어 있는 「응용 회로 예」에 대해 설명하겠습니다.

・응용 회로 예
전원 IC의 데이터시트뿐만 아니라, 기본적으로 데이터시트에는 해당 IC의 응용 회로 예가 게재되어 있습니다. 게재되어 있지 않은 경우에는 별도로 어플리케이션 노트라는 명칭으로 응용 회로 예를 보완하는 자료가 구비되어 있을 것입니다. 이렇게 응용 회로 예를 게재하는 목적은, 해당 IC를 사용한 표준적인 회로 예를 제시함으로써, 설계의 출발점으로서 이용하기 위함입니다. 각 단자 및 탑재 기능에 대한 설명이 문장으로 제시되어 있어도, 회로도가 없는 상태에서는 설명을 이해하기 어렵고, 반대로 예를 사용하지 않고 설명하는 것도 어렵습니다.

해당 메이커에 확인이 필요하겠지만, 게재되어 있는 응용 회로 예는 실제로 회로를 구성하여 동작 확인을 완료한 것이 대부분입니다. 또한, 이와 병행하여 해당 회로의 평가 보드가 구비되어 있는 경우도 있습니다. 다행히 스위칭 레귤레이터 IC를 사용한 회로 구성은 IC에 따른 기본형이 되는 회로가 있으므로 외장 부품의 정수를 변경하는 것만으로 요구 사양을 반영할 수 있습니다. 물론 특별한 조건이나 요구를 만족하기 위해서는 별도의 조정 등이 필요하지만, 기본형인 응용 회로 예 및 평가 보드를 이용하여 자신의 설계에 맞추어 수정하면서 평가를 진행하게 되면 설계와 평가 시간을 단축할 수 있으므로 적극 활용할 것을 권장합니다.

하기 회로도는 예에서 사용하고 있는 BD9A300MUV라는 스위칭 레귤레이터 IC의 데이터시트에서 발췌한 것입니다. 몇 개의 콘덴서와 저항, 1개의 인덕터가 필요하며, 기본적으로는 출력전압에 따라 부품의 정수를 설정합니다.

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또한, 데이터시트에 따라서는 대표적인 출력전압을 바탕으로 각 외장 부품의 정수 및 품명을 제공하는 경우도 있습니다. 이 IC의 데이터시트에도 해당 내용이 게재되어 있으므로, 참고 예로 발췌하였습니다. 이 IC의 예에서는 기본적으로 응용 회로 예에 대해, 설정 전압에 대응하는 부품을 표에서 선택하여 설계를 진행할 수 있습니다. 원래 부품수가 적고 설계가 간단한 전원 IC이므로, 이와 같은 정보가 제공됨에 따라 더욱 신속하게 설계를 진행할 수 있게 됩니다.

・기판 레이아웃
응용 회로 예와 관련하여 발생하는 트러블의 예로서, 「데이터시트에 게재된 회로도, 부품으로 회로를 구성하였지만, 바르게 동작하지 않는」 경우가 있습니다. 단순한 결선의 실수가 없다는 전제하에 이와 같은 문제의 대부분은 기판 레이아웃으로 인한 문제입니다.

스위칭 전원의 설계가 일반화된 오늘날, 「스위칭 전원 설계에서 기판 레이아웃은 중요」하다는 인식이 매우 높아지고 있습니다. 그러나, 유니버셜 기판 (universal board)이나 공중 배선으로 구성된 회로에서 평가를 실시하고자 하는 경우나, 정도의 차이는 있어도 프린트 기판 작성 시 배선이나 부품의 설치 장소가 적절하지 못하여 큰 스파이크가 발생하고, 경우에 따라서는 IC가 파괴되는 예도 있습니다.

이러한 트러블을 방지하기 위해, 데이터시트 또는 어플리케이션 노트에 기판 레이아웃의 예를 게재하는 것입니다. 양면 기판이 되는 경우가 많으므로 양면 레이아웃이 제시되며, 그대로 기판 작성에 사용 가능한 전자 파일 (Gerber File 등)이 제공되는 경우도 있습니다.

앞서 기술한 바와 같이, 스위칭 전원에서 원하는 성능과 특성을 발휘하기 위해서는 적절한 기판 레이아웃이 필요합니다. 응용 회로와 기판 레이아웃은 표리일체 (관계가 밀접함)이므로, 두가지 모두 메이커가 제시하는 정보를 참고할 것을 강력히 추천합니다.

하기는 데이터시트에서 발췌한 기판 레이아웃에 관한 정보와 레이아웃을 게재한 페이지입니다. 일례로서 참고하여 주십시오.

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참고로, 평가 보드에 대해서는 데이터시트에 그 형명이나 참조 URL이 기재되어 있는 경우가 있지만, 최근에는 각 메이커 홈페이지의 제품 페이지에 관련 정보의 링크가 제시되어 있습니다. 예로서 BD9A300MUV의 제품 페이지 (링크 클릭)에서는 「평가 보드 데이터」를 다운로드할 수 있습니다. 평가 보드의 매뉴얼에는 보드 사양의 수정 방법, 기판 레이아웃 등이 제시되어 있습니다. 그 이외에도 기판 레이아웃용 Gerber File도 구비하고 있습니다.

키 포인트

・표준적인 회로 예로서, 부품 선정 (형명, 정수 포함)과 설계의 출발점이 된다.

・기재된 회로는 기본적으로 메이커 측에서 동작 확인을 완료한 정보이며, 평가 보드가 구비되어 있는 경우가 있다.

・동작 확인을 완료한 회로인지의 여부는 해당 메이커에 확인해야 한다.

・원하는 성능과 특성을 얻기 위해서는 기판 설계도 중요하므로, 회로 예와 함께 이용한다.

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