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2020.10.07 DC/DC

전원 IC의 데이터시트 구성 : 부품 선정

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」, 「응용 회로 예」에 대해 설명했습니다. 이번 편에서는 설계 시 필요한 「부품 선정」에 대한 정보를 파악하는 방법에 대한 설명으로서, 특히 스위칭 레귤레이터에서 중요한 「출력 LC 필터」와 「위상보상」을 예로 들어 설명하겠습니다.

・부품 선정

전원 IC의 데이터시트 구성 : 응용 회로 예」 편에서, 메이커 및 IC에 따라서는 회로 예뿐만 아니라, 출력전압 등의 설정치를 바탕으로 한 부품 정수 일람과 같은 정보도 제시하는 경우가 있다고 설명했습니다. 이는 매우 편리한 정보이지만, 미세한 조정이나 제시되어 있지 않은 조건에서 사용하고자 하는 경우에는 원하는 회로에 적합하도록 부품이나 정수 계산을 변경해야 합니다. 이를 위해서, 데이터시트에는 탑재 기능 및 그 설정 방법, 필요한 외장 부품의 선정 방법, 정수 결정을 위한 계산식 등이 게재되어 있습니다.

하기는 데이터시트의 「부품 선정」 항목의 「출력 LC 필터 정수」에 관한 내용을 발췌한 것으로, 출력 LC 필터의 정수 결정 시 어떤 수치를 어떤 식을 통해 결정해야 하는가에 대한 내용입니다. 실제로는 발췌 부분 이후에도 설명이 더 게재되어 있어, 설정하고자 하는 조건을 만족할 수 있는 정수를 계산할 수 있습니다.

11D_LC1

또 한가지 예로, 하기는 동일한 데이터시트에서 발췌한 것으로, 스위칭 레귤레이터의 위상보상 회로에 필요한 부품과 정수의 계산 방법에 대한 내용입니다.

11D_phase1

이와 같이 동작 설명부터 시작하여, 계산식 등이 자세하게 제시되어 있는 항목은, 설계에 있어서 매우 중요한 부분임을 인식해야 합니다. 동작이나 특성의 최적화에 있어서, 이러한 부분을 잘 이해해두지 않으면 설계 및 디버그가 불가능하다고 할 수 있습니다.

예를 들어, 출력전압을 설정하는 저항치와 식에 대해서는 그다지 상세한 내용이 게재되어 있지 않습니다. 그 이유로는 기본적으로 계산식에 따라 결정되는 항목에 대해서는, 「왜 그렇게 되는지의 원리」를 몰라도 그다지 문제가 되지 않기 때문이라고 생각할 수 있습니다. 반면에 출력 필터나 위상보상과 같은 항목은 「개념」과 「원리」를 잘 이해하지 않으면, 대처할 수 없습니다. 더 나아가 이러한 항목은 설계나 디버그에 있어서, 반드시 직면하게 되는 포인트임을 알 수 있습니다.

한번 읽어서 이해가 가능한 내용은 아니지만, 이러한 내용을 이해하지 않으면 전원은 완성할 수 없습니다. 다행히도 예로 들은 출력 필터 및 위상보상은 메이커나 IC의 종류에 따라 회로 구성 및 정수, 계산식에 다소 차이가 있더라도 「개념」과 「원리」는 기본적으로 동일합니다.

메이커나 IC에 따라서는 「부품 선정」에 관한 상세 내용이 데이터시트가 아닌, 어플리케이션 노트나 설계 매뉴얼 등 별도의 자료에 포함되어 있는 경우도 있습니다. 이러한 자료는 설계를 전제로 하면 기본적으로 입수 가능한 자료입니다. 단, 이러한 자료의 내용이 모든 경우를 커버할 수 없을 때에는 해당 메이커에 문의하는 것이 좋습니다.

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

・데이터시트에는 설계를 위해 필요한 부품 선정, 정수 계산 방법이 제시되어 있다.

・상세 내용에 대해서는 어플리케이션 노트 등 데이터시트 이외의 자료가 구비되어 있는 경우가 있다.

・스위칭 레귤레이터의 경우, 출력의 LC 필터와 위상보상에 관한 기재가 중요하다.

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