텍사스 인스트루먼트(TI) 코리아는 21일 서울 삼성동 코엑스 인터컨티넨탈 호텔에서 TI의 우수한 열 관리 기술과 이를 토대로 개발한 전원관리 신제품을 소개하는 기자간담회를 가졌다. TI는 이번 기자간담회에서 더 작은 공간에서 더 많은 전력을 요구하는 업계의 추세와, 이러한 전력 밀도를 높이기 위한 열 관리의 중요성에 대해 소개했다. 또, 엔지니어들의 열 관련 과제 해결을 돕는 최신 제품 사례를 기반으로 전력 밀도를 최대화하기 위해 TI가 혁신하고 있는 3가지 방향성을 다뤘다.
소비자용 기기부터 데이터 센터 서버 전원 공급 디바이스, 인공위성에 이르기까지 모든 전자 제품들의 전력 소모가 점점 높아지고 있다. 늘어나는 전력 소모와 함께 보다 작은 공간에서 향상된 효율성과 더 많은 전원 공급이 요구된다. 특히, 데이터 센터와 서버는 한정된 공간에서 더 많은 전원을 공급하기 위해 서버 전원 아키텍처에 높은 전력 밀도를 요구하며, 동시에 서버 전원 공급의 효율성을 높여 냉각 비용을 줄여야 한다.
TI는 전원 관리 기술 및 관련 솔루션 연구개발에 있어서 오랫동안 축적된 전문성을 바탕으로 프로세스 기술, 회로 아키텍처, 패키징 혁신을 통해서 엔지니어들이 더 적은 열을 발생시키고 열 발산을 향상시키는 전자 장비를 설계할 수 있도록 돕고 있다.
이번에 새롭게 출시된 3 개의 전원 관리 디바이스는 ▲ 높은 전력 밀도를 제공하는 동기 벅 컨버터 TPS566242 ▲ 업계에서 피크 전류가 가장 높은 통합 eFuse TPS25985 ▲ 상단면 냉각 패키지 디자인을 적용한 GaN FET LMG3522R030-Q1이다. TI의 최신 제품을 통해 축소된 시스템 공간에서 이전에 가능하지 않던 수준의 전력 밀도를 달성하고 시스템 비용은 유지하되, 시스템 열 관리 기능을 업그레이드하고 시스템 견고성을 높일 수 있다.
TPS566242 :업계에서 가장 작은 6A ECO 모드 동기 벅 컨버터로, 첨단 프로세스 기술 노드를 적용하여 우수한 열 성능 달성
TI의 TPS566242는 높은 전력 밀도를 달성하는 동기 벅 컨버터로, 3V~16V 입력 전압과 최대 6A 연속 전류를 지원한다. SOT-563(DRL) 패키지를 적용한 업계 최초의 6A 디바이스이며, 크기가 1.6mm x 1.6mm에 불과하다. 새로운 프로세스 노드를 적용해서 핀 레이아웃을 최적화하고 여러 기능을 통합하고 추가적인 접지 배선을 제공하여 PCB의 열 발산을 향상시킨다. 고도로 통합된 27.7mΩ 및 14.8mΩ RDSON FET 디자인은 스위칭 손실을 효과적으로 낮추고 최대 600kHz에 이르는 스위칭 주파수를 지원한다. TPS566242는 광대역 모니터링, 데이터 센터, 분산 전원 시스템에 사용하기에 적합하다.
TPS25985 :업계에서 가장 높은 피크 전류를 제공하고 능동 전류 공유 기능을 포함하는 최초의 eFuse, 300A 이상의 엔터프라이즈 및 통신 시스템 디자인에 대한 견고한 보호 기능 달성
프로세스 기술 차원에서 더 높은 효율을 달성하는 것과 더불어, 회로 디자인을 개선함으로써 전력 밀도를 높일 수 있다. 디자이너들은 일반적으로 고전류 엔터프라이즈 애플리케이션을 보호하기 위해서 신뢰성이 우수한 디스크리트 핫스왑 컨트롤러를 사용했다. 하지만 최종 장비 제조사들과 이들의 고객들이 300A 이상의 많은 전류를 필요로 하는 서버 전원장치(PSU)와 같은 애플리케이션을 요구하기 때문에 디스크리트 전원 디자인 크기가 지나치게 커질 수도 있다
TPS25985 eFuse는 0.59mΩ FET에 전류 감지와 모니터링 기능을 통합한 제품으로, 정확하고 빠른 전류 감지와 새로운 능동 전류 공유 접근법을 결합함으로써 높은 전류 공유 및 정확한 전류 모니터링 기능으로 온도 관리가 가능하고 시스템 견고성을 높인다.
또한 TPS25985는 효율적인 스위치를 창의적 통합 접근 방식으로 결합함으로써 소형화된 패키지에서 최대 80A에 이르는 피크 전류를 제공할 수 있고 다중의 eFuse를 적층해서 더 높은 전력을 제공할 수 있다.
LMG3522R030-Q1 : 게이트 드라이버가 통합된 업계 최초의 상단면 냉각 GaN FET으로, 산업용 및 시스템 수준의 열 솔루션 생성
서버 PSU 같은 고전력 애플리케이션의 경우, 상단면 냉각을 적용한 GaN 디바이스가 IC의 열을 제거하고 PCB 발열을 줄이는 데 효과적인 솔루션이다. TI의 LMG3522R030-Q1은 업계 최초로 게이트 드라이버를 통합하고 상단면 냉각 패키지를 적용한 디자인으로 더 높은 효율과 전력 밀도를 달성한다. LMG3522R030-Q1은 서버, 데이터 센터, 통신 장비, 산업용 애플리케이션의 2~5kW 전원 공급 디바이스에 적합하다. 우수한 열 성능을 달성하고, 과열 및 저전압 록아웃 보호 기능을 제공한다.
TI 잭 킬비 랩(Kilby Labs)의 전원 관리 R&D 책임자인 제프리 모로니(Jeffrey Morroni) 박사는 “스위칭 주파수를 높이면 전력 밀도를 높일 수 있는 대신에 반대급부로서 스위칭 손실과 그에 따른 온도 상승을 동반한다. 전력 밀도를 이전보다 크게 높이기 위해서는 전력 밀도를 제한하는 모든 요인들을 동시에 해결해야 한다. 예를 들면, 스위칭 손실을 낮추고, 패키지 열 성능을 향상시키고, 혁신적인 토폴로지와 회로를 도입하며 고도로 통합된 디자인을 사용하는 것을 꼽을 수 있다. 이와 함께, 우수한 디바이스 성능과 FOM(figure of merit)을 달성하기 위해서는 혁신적인 반도체 기술에 투자하는 것이 필요하다. TI는 10년 넘게 전원과 질화갈륨(GaN) 연구에 투자해 왔으며, 최적의 성능을 달성하기 위한 고전압 스위칭용 솔루션들을 개발해 왔다”라고 전했다.
