카 일렉트로닉스 기술전 2019：CISPR25 Class5를 만족하는 DC-DC 컨버터 솔루션

로옴은 2019년 1월 15일~17일에 도쿄 빅사이트에서 개최된 카 일렉트로닉스 기술전에 출전하여, 각종 오토모티브 어플리케이션용으로 다양한 반도체 디바이스를 전시하였습니다. 전시품 중에서 Low Noise를 특징으로 하는 DC-DC 컨버터 솔루션에 대해 소개하겠습니다.

최근 오토모티브용 전자기기는 까다로운 EMC 요구를 만족해야 합니다. CISPR25는 IEC가 책정한 자동차용 EMC 규격으로, 현재 대부분의 자동차 메이커와 자동차기기 메이커에서 폭넓게 이 규격을 적용하고 있습니다. CISPR25는 주파수 대역에 따라 EMI 규제치가 정해져 있습니다. 5단계의 클래스가 있으며, Class5가 가장 까다로운 규격치입니다.

공통 모드 필터 (Common Mode Filter) 없이 CISPR25 Class5를 만족하는
오토모티브용 DC-DC 컨버터 솔루션

하기 구성은 배터리 (B+)에서 오토모티브용 전자기기가 필요로 하는 저전압을 생성할 수 있는 DC-DC 컨버터 솔루션입니다. Nano Pulse Control을 탑재한 BD9P233MUF-C는 오토모티브 요구 사양인 2.2MHz의 높은 스위칭 주파수로 최대 36V에서 3.3V의 높은 강압비로 1단계 강압이 가능하여, 배터리 전압에서 3.3V를 생성합니다. 그리고, 그 3.3V에서 다른 DC-DC 컨버터를 통해 1.8V, 1.5V, 1.0V로 강압합니다.

BD9P233MUF-C (Vo : 3.3V, Io : 2A Max.)

• ・높은 강압비를 실현하는 로옴의 독자적인 Nano Pulse Control
• ・스펙트럼 확산 기능, 가변 스위칭 주파수
• ・Vin=3V부터의 저전압 동작 가능

BD9S200MUF-C / BD9S400MUF-C

(Vo : 가변, Io : 2A / 4A Max.)

• ・외장 R/C를 통해 출력전압, 위상보상의 조정이 가능한 타입
• ・2A / 3A / 4A Pin 호환 라인업

BD9S111NUX-C (Vo : 1.8V, Io : 1A Max.)

• ・출력전압 고정, 위상보상 내장의 심플한 설계 타입
• ・0.6A / 1A, 각 출력전압 Pin 호환 라인업

이러한 DC-DC 컨버터의 특징 중 하나는, 공통 모드 필터 없이 CISPR25 Class5를 만족할 수 있다는 점입니다. 공통 모드 노이즈는 전도 노이즈의 일종으로, 제거 및 저감을 위해서는 공통 모드 필터를 사용할 필요가 있습니다.

오른쪽 그래프는 BD9P233MUF-C의 스위칭 주파수가 2.2MHz일 때와 400kHz일 때, 각 스펙트럼 확산 기능 ON 시의 CISPR25 전도 노이즈 시험 결과로, 공통 모드 필터는 사용하지 않은 경우입니다. 노이즈 레벨이 각각 Class5의 제한치를 밑도는 것을 확인할 수 있습니다.

앞서 기술한 바와 같이, 오토모티브용 전자기기 및 구성 부품은 필수적으로 CISPR25를 만족해야 합니다. 노이즈의 경우 사후 대책으로는 한계가 있으며, 비용과 시간이 많이 소요되는 매우 까다로운 문제입니다. 사전 대책으로서, Low Noise 부품의 선택과 최적의 기판 레이아웃 설계가 중요합니다.

※본 기사는 2019년 5월 시점의 내용입니다.