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2020.10.21 DC/DC

전원 IC의 데이터시트 구성 : 입력 등가 회로

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」, 그리고 「부품 선정」에 대해 설명했습니다. 이번 편에서는 IC의 입력 핀에 관한 내부 등가 회로에 대해 설명하겠습니다. 실제로 「입력 등가 회로」를 제시하는 메이커는 별로 없지만, 로옴의 데이터시트에는 게재하고 있습니다. 이 정보는 IC의 입력 단자의 동작을 이해하는데 매우 도움이 되므로, 모든 데이터시트에 게재되어 있는 정보가 아니기는 하지만, 본 편에서 다루도록 하겠습니다.

입력 등가 회로
IC의 각 단자에는 최대 정격과 바이어스 전류 등의 규격치가 존재합니다. 규격치 이외에도 전압 / 전류 특성이 그래프로 제시되어 있는 경우가 있습니다. 이러한 내용은 일반적으로 해당 단자가 접속하는 내부 회로에 의존합니다. 특히 입력 단자는 저항이나 콘덴서에 접속되거나, 기타 디바이스의 출력에 접속되므로, 입력 단자의 바이어스 전류 및 입력 회로에 대해 이해하게 되면 더욱 확실한 설계가 가능합니다.

입력 회로 또는 등가 회로가 제공되면, 하기와 같은 정보를 얻을 수 있습니다.
 - 단자의 전압 / 전류 특성
 - 바이어스 전류 (싱크 / 소스, 유입 / 유출 전류 등 여러가지 표현이 있음)
 - 보호 구조


본 테마의 사례로 사용하고 있는 전원 IC BD9A300MUV를 예로 들어 설명하겠습니다. FB 단자의 입력 등가 회로에서는, 보호로서 입력 트랜지스터의 게이트에 20kΩ의 저항이 삽입되어 있음을 알 수 있습니다. 또한, 기생 다이오드가 있으므로 최대 정격 (-0.3V~+7V)의 마이너스 전압이 이 다이오드의 순방향 전압에 마진을 더한 값임을 알 수 있어, FB 단자가 이 다이오드의 VF를 초과하면 FB 단자로 순방향 전류가 유출됨을 알 수 있습니다.

MODE 단자는 유입 전류로서 10μA (typ), 20μA (max) @5V로 규정되어 있습니다. 입력 등가 회로를 보면, MODE 단자는 10Ω+500kΩ의 저항을 통해 AGND에 접지되어 있으므로, 필연적으로 10μA 정도가 흘러 들어온다고 이해할 수 있습니다. 반대로 트랜지스터의 게이트에 삽입되어 있는 10kΩ의 저항도 포함하여, 어플리케이션 예에서는 입력전압에 직접 접속하도록 되어 있는데, 이는 내부에서 이러한 접속이 가능한 구조라는 것으로 이해할 수도 있습니다.

단자의 바이어스 전류 등은 비교적 규격치로서 제시되어 있지만, 보호 구조 (과전압 보호와 같은 보호 기능이 아님)의 상세 내용까지는 규정되어 있지 않거나, 해당 설명이 없는 경우가 대부분이므로, 등가 회로의 정보는 설계 및 평가 시 매우 도움이 되는 정보입니다.

또한, 「IC의 전원 투입 전에 단자에 전압이 부가된 경우」에 대한 검토가 자주 이루어집니다. FB 단자의 예에서는 마이너스 전압인 경우 앞서 설명한 바와 같이 전류가 유출되지만, 트랜지스터에 어떠한 기생 경로가 성립되어 바이어스 된다고 하더라도, 20kΩ의 저항이 있으므로 대전류가 흐를 가능성은 기본적으로 없다는 것을 알 수 있습니다. 즉, 등가 회로는 데이터시트에 기재되지 않은 조건을 반영했을 때 어떻게 되는지 검토할 때의 보조적인 정보가 되기도 합니다.

지금까지의 설명을 바탕으로 이러한 정보가 매우 유용하다는 사실을 잘 이해할 수 있을 것입니다. 단, 등가 회로의 경우, 어디까지나 등가 회로이므로 중요한 판단을 할 때에는 해당 메이커에 확인을 하는 것이 좋습니다. 만약, 제공되는 정보에 등가 회로에 대한 정보가 없는 경우에는 해당 메이커에 문의하여 주십시오.

키 포인트

・내부의 회로 구성을 이해함으로써 단자의 전압 전류 특성 및 규격치에는 제시되지 않은 특성을 알 수 있다.

・입력 등가 회로를 제시하고 있는 메이커는 별로 없다.

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