낮은 EMI 달성하는 고전압 차지 펌프 ②

고전압 차지 펌프

LTC3245는 기존의 인덕터를 사용하지 않고 대신에 스위치드 커패시터 차지 펌프를 사용하는 벅-부스트 레귤레이터다. 2.7V~38V의 입력 전압 범위로 동작하며 피드백 분할기를 사용하지 않고서 3.3V 또는 5V의 두 가지 고정 출력 전압 중의 하나로 설정할 수 있다.

아니면 피드백 분할기를 사용해서 2.5V~5.5V 사이의 어떤 출력 전압으로 프로그램 할 수 있으며 최대 출력 전류는 250밀리암페어(㎃)이다.

예를 들어 LTC3245는 입력 전압보다 높거나 낮은 전압으로 레귤레이트 할 수 있기 때문에 자동차의 콜드 크랭크 같은 조건을 충족할 수 있다. [그림2]는 이의 전체적인 회로도를 보여준다.

이 차지 펌프는 12V 소스로 5V 100㎃를 제공할 때 80%의 효율을 달성할 수 있다. 이것은 선형 레귤레이터에 비해서 거의 두 배 더 높은 것이다. 그러므로 히트 싱크를 사용해야 하는 LDO와 비교해서 공간과 비용을 크게 절약할 수 있다. 또 LDO와 비교해서 풀 부하일 때 전력 손실이 거의 3배 더 낮다. [그림3]은 LTC3245의 효율과 전력 손실 곡선을 보여준다.

또 LTC3245는 그림 4a와 4b에서 보는 것처럼 복사 및 전도 EMI 성능이 뛰어나다. 이 측정은 마이크로 체임버 안에서 CISPR22 및 CISPR25에 따라서 실시한 것이다. 그림에서 보듯이 적절히 디커플링 했을 때 LTC3245가 별 어려움 없이 복사 및 전도 방사에 대한 정부 규격을 충족한다는 것을 알 수 있다.

다수의 산업용, 의료용, 자동차 등의 애플리케이션은 연산 증폭기, 드라이버, 센서 같은 전자 장치들을 작동하기 위해 이중 극성 전원을 필요로 한다. 하지만 부하 지점에서 사용할 수 있는 이중 극성 전원 제품이 시중에 많이 나와 있지 않다. 이 점을 인식하고 사용하기 간편한 솔루션을 제공하기 위해서 리니어가 내놓은 제품이 바로 LTC3260이다.

LTC3260은 듀얼 저잡음 LDO 레귤레이터 팔로어를 통합한 반전 차지 펌프 DC/DC 컨버터이며 [그림5]의 회로도에서 보는 것처럼 단일 4.5V~32V 입력 전원으로 양 및 음 전원을 제공할 수 있다. 또 고효율 부스트 모드(Burst Mode) 동작과 저잡음 정전류 주파수 모드 사이를 스위칭 할 수 있으므로 애플리케이션에 따라 최적화할 수 있다.

LTC3260은 반전 입력 전압을 사용해서 차지 펌프 출력 VOUT에서 최대 100㎃를 공급할 수 있다. 이 VOUT은 음의 LDO 레귤레이터 LDO?로의 입력 전원으로 사용될 수 있다. 단일 저항을 사용해서 차지 펌프 주파수를 50킬로헤르츠(㎑)에서 500㎑ 사이로 설정할 수 있다.

LTC3260 각각의 LDO가 최대 50mA 부하를 지원할 수 있다. 또한 각각의 LDO가 50㎃일 때 드롭아웃 전압이 300메가볼트(㎷)이며 출력 저항 분할기 네트워크를 사용해서 출력 전압을 설정할 수 있다. 양쪽 레귤레이터를 모두 정지시켰을 때 셧다운 정지 전류가 2마이크로암페어(㎂)에 불과하다.

맺음말

산업용, 의료용, 자동차 환경으로 동작하는 시스템을 설계할 때 최종 시스템으로 EMI를 통과하기 위해서는 설계 작업의 조기 단계에서부터 EMI를 신중하게 고려해야 한다. 지금까지는 아주 낮은 전력으로 동작하는 시스템용을 제외하고는 이를 손쉽게 달성할 수 있는 전원 IC 제품이 나오지 않았다.

하지만 최근에 리니어가 다양한 선형 레귤레이터와 LT86xx 사이렌트 스위처 벅 컨버터를 포함한 저 EMI 레귤레이터와 DC/DC 컨버터 제품들을 출시함으로써 달라지게 됐다.

더불어 이제는 세 번째 대안으로서 고전압 차지 펌프 제품까지 출시했다. 이들 제품은 선형 레귤레이터와 비교해서는 훨씬 더 높은 효율과 더 낮은 전력 손실을 달성하며 스위칭 레귤레이터와 같은 보정, 레이아웃, 자기 소자를 필요로 하지 않고 EMI 문제를 일으키지 않는다.

<글 : 토니 암스트롱(Tony Armstrong)  리니어 전력제품 부문 마케팅 디렉터 >
<자료제공 : 리니어테크놀로지(www.linear.com)>