통합 혁신

최적의 전력 밀도에 대한 마지막 퍼즐 조각은 통합입니다. 경제적인 통합은 기생을 줄이고, BOM(Bill of Material)을 줄이며, 더 높은 효율성과 공간 절감을 이끕니다. 통합은 전력 관리의 여러 측면에 영향을 미칩니다. 여기에는 IC에 추가 전기 회로 포함, 패키지에 부품 추가, 기타 물리적 및 기계적 수단을 통한 전력 솔루션 포장량 증가 등이 있을 수 있습니다. 이 분야의 기술 리더십에 관한 몇 가지 예시로 GaN FET과 통합된 드라이버, 핵심 루프 인덕턴스 감소를 위한 커패시터 통합, 수동 부품의 3D 중첩이 있습니다.

스위칭 전력 FET에 게이트 드라이버를 포함하면 여러 이점을 얻을 수 있습니다. 스위칭 게이트-드라이브 루프 인덕턴스가 감소하고, 이를 통해 스위칭 속도 증가와 안정적인 작동, 부품 감소가 이루어집니다. GaN FET는 특히 이 통합을 통해 이점을 얻습니다. 과전류 보호, 과열 보호 및 모니터링과 같은 추가 기능이 LMG3522R030-Q1과 같은 장치에 포함됩니다(그림 22 참조). 이 통합은 전력 관리 솔루션을 크게 간소화하며, 설계자는 이를 통해 GaN이 제공하는 모든 것을 활용할 수 있습니다.

그림 22 LMG3522R030-Q1의 GaN 스위치에 통합된 드라이버, 보호 및 모니터링 기능.

통합의 또 다른 방법은 IC 패키지에 수동 부품을 포함하는 것입니다. 그림 23에 나와 있듯이 고주파 디커플링 커패시터 통합은 LMQ61460-Q1에서 사용하는 한 가지 기술입니다. 커패시터 통합은 루프 기생 인덕턴스 증가를 통해 효율성을 높이고 EMI를 줄일 수 있습니다. 이 전력 솔루션은 시스템 안정성을 저해하거나 열 제한을 초과하지 않은 채 스위칭 시간을 높일 수 있으며, 이는 스위칭 주파수 증가와 EMI 필터링 감소를 통한 솔루션 크기 감소로 이어집니다. UCC14240은 자성 부품 통합을 활용하여 외부 변압기 없이 절연 바이어스 공급을 제공합니다. 이 접근 방식은 크기, 복잡성 및 EMI를 낮춥니다.

그림 23 LMQ61460-Q1의 X-레이 사진으로, 통합 바이패스 커패시터가 강조 표시되어 있습니다.

통합의 마지막 예시는 부품의 3D 중첩으로 수동 부품이 통합된 전력 모듈에서 종종 볼 수 있습니다. 그림 24은(는) TPS82671을 예시로 사용합니다. 이 장치는 라미네이트 기판에 전원 IC를 내장하고 인덕터 및 입력 및 출력 커패시터를 상단에 배치합니다. 이 놀라울 정도로 작은 솔루션에는 추가 부품이 필요하지 않습니다. 간단한 통합 개념으로 PCB 영역 절감 및 전력 솔루션 간소화라는 놀라운 결과를 달성할 수 있습니다.

그림 24 통합 전력 IC, 인덕터 및 커패시터를 포함한 초소형 전력 모듈.