다이어리 2020

홈 > 전자·ICT > 마켓트렌드



매거진
잡지이미지
잡지이미지
잡지이미지
잡지이미지
잡지이미지
  • 구독신청
  • 광고안내

element 20191202

[Technical Report] MLCC 부족 문제 해결하는 D-CAP+™ 제어 모드

입력 : 2019.11.15 16:34

글자크게보기 글자작게 댓글달기 좋아요 즐겨찾기

페이스북 트위터 카카오스토리 블로그

[첨단 헬로티]



최근 제조사들은 세라믹 커패시터를 폴리머 또는 여타 유형의 커패시터로 교체하기 위한 방안을 강구하고 있다. 하드웨어 디자이너들은 TI의 D-CAP+™ 제어 모드 다위상 컨트롤러, 컨버터, 모듈(TPSM831D31 등)을 사용해 경쟁 솔루션에 비해 마더보드의 MLCC 수를 줄일수 있다.


D-CAP+ 제어 모드는 TI 고유의 펄스폭 변조 컨트롤러및 컨버터 제어 아키텍처로서, 다양한 입력 전압과 위상수 조건에서도 손쉽게 루프 보정이 가능하며 루프 안정성이 뛰어나다.

이는 전류 모드의 고정적 온-타임(on-time) 제어 기능 덕분이다.


이 제어 기능은 D-CAP2™나 D-CAP3™ 제어 토폴로지에 사용되는 것과 같이 리플 전류를 주입하거나 에뮬레이 트하는 방식이 아니라 진정한 인덕터 전류 검출 구현을 사용한다. D-CAP+ 제어 모드는 정상 상태(steady state) 일 때는 고정적 온-타임을 사용하고, 부하 트랜션트 조건 (AC 응답)에서는 적응식 오프타임(off time)을 사용한다.


즉, 부하 트랜션트에 신속하게 응답하고, 출력 전압 레귤 레이션을 유지하기 위해 오프 time을 조절하며, 더 많은 펄스를 생성한다.

온-타임을 제어하면 불연속 전도 모드(DCM)에서 전도 간격이 길어지게 된다. 더 높은 효율을 달성하고 연속 전 도 모드에서 DCM으로 넘어가는 경계의 매끄러운 제어가 가능하다. D-CAP+ 제어 모드는 보정이 매우 쉬우며 전압 모드 제어 아키텍처에 필요한 복잡한 타입-3 보정 회로가 필요하지 않다. D-CAP+ 제어 모드에 관한 더 자세한 정보는 2014년도 전원장치 설계 세미나 자료인 “적합한 가변 주파수 벌크 레귤레이터 제어 전략 선택”에서 살펴볼 수 있다.


D-CAP+ 제어 모드는 프로세서/특정용도 IC/FPGA 부하 트랜션트에 훨씬 더 빠르게 응답하므로 부하로 요구되는 에너지를 공급하기 위해서 방전이나 충전하는 데 필요한 MLCC 수를 줄이면서 엄격한 허용오차 요건을 충족할수 있다.


그림 1은 이러한 부하 트랜션트 조건에서 TI의 전압 모드 컨트롤러와 D - C A P + 컨트롤러를 비교하고 있다.

TPS53647 D-CAP+ 제어 모드 컨트롤러는 크로스오버 주파수가 낮음에도 불구하고 오버슈트와 언더슈트가 낮다는 것을 알 수 있다.



그림 1. 전압 모드 컨트롤러와 D-CAP+ 컨트롤러의 부하 트랜션트 응답 비교


D-CAP+ 제어를 사용하지 않은 경쟁사 다위상 컨트롤 러와 비교한 결과도 비슷하다. 그림 2는 1kHz 부하 트랜 션트 반복율에서 180A와 240A의 60A 부하 스텝을 비교 하고 있다.

여기서도 역시 D-CAP+ 컨트롤러가 오버슈트와 언더슈 트가 낮다는 것을 알 수 있다.


이러한 결과는 동일한 마더보드로 정확하게 동일한 조건 으로 얻어진 것이다. TPS53681 D-CAP+ 컨트롤러는 더우수한 부하 트랜션트 응답과 더 빠른 출력 전압 안정화를 달성할 수 있다.


그림 2. 경쟁사 디바이스와 TI의 D-CAP+ 컨트롤러의 부하 트랜션트 응답 비교


마지막으로는, C P U 업체의 레퍼런스 디자인과 T I의 Vcore 디자인을 비교해 본다. TDC(thermal design current)는 116A이고, 최대 전류(IMAX)는 395A였다. 테스트 데이터에 따르면, D-CAP+ 컨트롤러는 더 빠르게 부하 트랜션트 응답을 할 수 있어 CPU 업체의 레퍼 런스 디자인에 비해 MLCC를 상당히 줄일 수 있다.

표 1은 이 결과를 요약해서 보여준다. D-CAP+ 제어 솔루션은 CPU 오버 슈트 및 언더슈트 요건을 충족하면서 42개의 MLCC와 700°F 이상의 출력 커패시턴스를 줄일 수 있다. 어떤 D-CAP+ 제어 모드 전압 레귤레이터와 경쟁 레귤레이터를 비교해도 결과는 표 1과 비슷하다.


표 1. 116A TDC와 395A IMAX 디자인으로 CPU 레퍼런스 디자인과 D-CAP+ 솔루션의 MLCC 수 비교


MLCC 부족 문제는 한동안 계속될 것이다. TI의 D-CAP+ 컨트롤러, 컨버 터, 모듈을 통해 디자이너들은 BOM으로 MLCC 수를 줄일 수 있으며 더 신속한 개발이 가능하다.


[추가 정보]

• TI의 벅 컨트롤러 빠른 검색 툴

• 다위상에 관한 기초

• 기술 기사 “D-CAP+ 변조기 소개와 실제 사례로 성능”

• 비디오 “다위상 레귤레이터 랩 시험”



글 / 조지 라카스 (George Lakkas) TI 파워 서플라이 부문 제품 마케팅 매니저

이 기사는 의 요약글입니다. <기사 상세내용보기>를 클릭하시면 전체 기사를 보실 수 있습니다.

기사 상세내용보기

어드밴텍 2019.11.25
디지키 2019.12
이전글
인스타그램, ‘좋아요 수’ 표시가 사라진다
다음글
[Technical Report] 에지 AI에 필요로 하는 고성능 솔루션
FLIR
개풍전자
주요 광고주 / 추천기업

토마스케이블 케이블

SPK한국스테어펌프 펌프

효성훼바 훼바

나라삼양감속기 감속기

케이씨티앤에스 소재부품

마이클앤솔루션 튜브넘버링기

엔아이피 머신비전

플루크네트웍스 테스터기

엘리먼트14 전자부품

SEC e-beam

에스디상사 공구

FAMAX 공장자동화

지브라 산업용PC

더블유케이티 절연제품

성안당 기술서적

댓글쓰기

0/500

등록
전체 댓글수 0

최신순 | 인기순

    댓글이 없습니다.