12V를 대체하는 48V

48V 구동 수용이 필요한 자동차 전력

자동차에 Vicor 양방향 NBM2317을 사용하면 최소의 손실과 더 가벼운 배선으로 손쉽게 48V를 12V로 변환할 수 있습니다. (이미지 출처: Vicor Corporation)

여러 산업과 마찬가지로 자동차는 수년 전부터 표준 작동 전압을 사용해 왔습니다. 하지만 기술이 발전함에 따라 표준도 진화했습니다. 자동차 산업에서 이러한 표준의 진화를 볼 수 있습니다.

최초의 자동차에는 전기 시스템이 전혀 없었습니다. 핸드 크랭크로 시동을 걸었으며 조명의 전력은 기름으로 공급되었습니다. 이후 납축 배터리가 나왔고 그 뒤를 이어 6V 전력이 등장했습니다. 이 방식은 처음에는 문제가 없었지만 엔진이 커지고 전자 장치가 더 많이 추가됨에 따라 더 많은 전력이 필요해졌습니다. 따라서 12V가 새로운 표준이 되었습니다.

현재는 또 다른 변화의 시기에 놓여 있습니다. 자동차 전력 수요가 빠르게 증가하고 있으며 자율 자동차의 경우는 특히 그러합니다. 차량의 인공 지능 역시 전력을 많이 소모하는 요인입니다. 연쇄 전동 장치 및 인포테인먼트에도 점점 더 많은 전력이 필요합니다.

이제는 12V 배터리로도 부족합니다. 논리적으로 볼 때 다음 단계는 48V입니다. 일부 자동차가 이미 듀얼 배터리 솔루션을 사용하고 있으므로 이 변화는 그다지 문제가 되지 않습니다. 이 솔루션은 전력 공급을 기존의 12V 배터리와 48V 리튬 이온 배터리로 분리합니다. 자동차가 48V로 표준화되기 전에 겪는 과도기인 것 같습니다.

여러 산업에서 더 높은 효율을 제공하는 48V

데이터 센터는 48V에서 12V로 효율적으로 감소하여 레거시 인프라를 유지할 수 있습니다(이미지 출처: Vicor Corporation).

다른 산업에서도 48V로의 전환이 일어나고 있습니다. 데이터 센터에서도 유사한 변화가 발생하고 있습니다. 현재 레거시 12V 전력 버스를 사용 중이며 급증하는 전력 수요에 효율적으로 대처하기 위해 48V 전력 버스를 사용하고자 합니다.

또한 전동 공구 역시 전압을 높여서 토크를 높이고 배터리 기술을 더 작게 만들고 있습니다. 이제 48V 공구를 손쉽게 찾아볼 수 있습니다. 가격은 더 비쌀 수 있지만 사용 시간이 더 길고 더 높은 토크를 제공합니다. LED는 특히 전력 수요가 높은 실외 조명에서 48V를 사용할 가치가 있는 산업입니다. 이 전력에서는 디스플레이가 훨씬 더 밝고, 크고, 효율적입니다.

48V 전력의 장점

48V를 사용하면 더 낮은 스위칭 손실로 더 많은 전력을 추가할 수 있습니다. 동일한 양의 구리를 통과하는 전류가 더 적기 때문입니다. 따라서 더 멀리 이동하고 더 높은 전력을 공급할 수 있습니다. 48V는 SELV(Safety Extra Low Voltage) 등급으로, 안전하며 특별한 취급이 필요하지 않습니다. 이는 취급 안전 전압의 하한선인 60V보다 아래입니다. 또한 배선에 추가적인 차폐가 필요 없고 과열 위험도 없습니다.

처음부터 바로 48V를 사용하지 않은 이유

처음에는 큰 배터리의 비용과 그 크기 때문에 사용하기가 어려웠습니다. 고전압에는 장점이 있지만 제한도 있습니다. 더 높은 전압 시스템의 접점은 더 강력해야 하며 부식이 더 빨리 생길 수 있으므로 더 많은 비용이 요구됩니다. 하지만 기술이 발전함에 따라 이러한 단점을 최소화할 수 있게 되었습니다. 현재 대부분의 인프라와 설계가 12V용으로 구축됩니다. 한 번 표준이 개발되면 모든 부품이 12V로 작동하기 때문에 새로운 것을 수용하기가 어려울 수 있습니다.

NBM2317은 800W 연속 전력에서 98%의 피크 효율로 양방향 48V ~ 12V 변환을 제공합니다. (이미지 출처: Vicor Corporation)

오늘날 이러한 시스템 대부분은 12V에서 48V로의 브리지를 시도합니다. 인프라 전체를 바꾸는 것이 아니라 아키텍처를 전환하려고 합니다. 예를 들어 신형 마일드 하이브리드 자동차는 12V와 48V 배터리의 듀얼 배터리를 사용합니다. 여러 회사에서 이를 제작 중이므로 한 번에 시스템 전체를 바꿀 필요 없이 점진적으로 새로운 전력 구조를 수용할 수 있습니다. 따라서 더 높은 전압으로 전환할 때 시스템 전체에 다양한 부품이 필요합니다.

이를 지원하는 곳이 Vicor와 같은 회사입니다. 이 회사는 최근 훌륭한 “브리지” 부품인 the NBM2317을 발표했습니다. NBM은 98% 피크 효율의 양방향 48V ~ 12V 변환(800W 연속 기준)과 함께 3.3cm3 미만의 패키지에서 1kW 피크 전력을 제공합니다. Vicor는 48V 전력 체인을 구축하고 48V 인프라로 전환하는 데 도움이 되는 48V 부품 제품군을 제공합니다.



작성자 정보

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Digi-Key Electronics의 응용 분야 보조 엔지니어인 Ben Roloff는 2016년부터 마이크로 컨트롤러 분야에서 고객을 지원하는 업무를 해 왔습니다. Ben Roloff는 인터넷이 보급되지 않았던 1991년에 태어났습니다. Ben이 학교를 다니면서 인터넷이 천천히 보급되기 시작했기 때문에, 어떤 면에서 Ben은 인터넷과 함께 성장했다고 볼 수 있습니다. 컴퓨터에 관심이 많아 컴퓨터 공학 교육을 전공하게 되었으며, 사우스 다코타주 광산 및 기술 학교에서 컴퓨터 공학 학사를 받았습니다.

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