효율적인 전력 관리를 위해 다상 부스트 및 SEPIC 컨트롤러 사용

DC/DC 부스트 컨버터는 광범위한 전자 응용 제품의 출력 요구 사항을 충족하기 위해 전압을 높이는 데 사용할 수 있는 매우 보편적이고 실용적인 부품입니다. 그러나 제품 설계자가 출력을 동적으로 조정해야 하는 경우 효율성 및 유연성이 부족할 수 있습니다.

Analog Devices, Inc.(ADI)는 다양한 전원으로 전환하는 동안 신뢰할 수 있는 성능으로 원활하게 적응할 수 있는 다용도 및 효율적인 컨트롤러로 이러한 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

ADI의 LT8277 다상 부스트 컨트롤러는 2상 정주파, 전류 모드 부스트 컨트롤러입니다. 이 장치는 시스템 필터링 정전 용량 요구 사항을 줄이는 인터리브 작동을 통해 N 채널 전력 MOSFET을 구동하도록 설계되었습니다. 해당 아키텍처는 가변 공급 장치 및 출력 전압에 걸쳐 안정적인 작동을 제공합니다. 또한 다양한 전원 및 변화하는 조건에 순조롭게 적응할 수 있도록 비반전 출력을 제공하는 단일 종단 1차 인덕터 컨버터(SEPIC)로 구성할 수도 있습니다.

부스트 컨버터는 낮은 입력 전압을 높은 출력 전압으로 변환하며 산업용 및 일반 응용 제품에서 광범위하게 사용되고 있습니다. 일본적인 사용 사례에는 배터리 수명 연장, 자동차의 에너지 전환 최적화, LED 조명에 지속적인 전력 제공이 포함됩니다. 이는 일반적으로 저전압 응용 제품에서 사용됩니다.

LT8277은 프로그래밍 방식으로 출력 전압(V_out)을 조정하는 데 사용할 수 있는 직렬 주변 장치 인터페이스(SPI)를 사용합니다. 이를 통해 시스템 요구 사항이나 외부 조건에 맞게 전압을 동적으로 설정할 수 있으며, 특히 정밀한 전압 조정이 필요한 경우 다양한 응용 제품에서 유용한 설계 유연성을 제공합니다. LT8277은 또한 SPI 없이 실행하여 36V 또는 60V 고정 출력 전압을 제공할 수 있습니다.

또한 ADI 컨트롤러는 엄격한 표준 준수가 중요한 설계 요구 사항인 응용 제품에서 전자기 간섭(EMI)을 줄이기 위해 확산 스펙트럼 주파수 변조(SSFM)를 통합합니다. EMI를 최소화하면 다른 부품이나 통신 시스템과의 간섭을 방지할 수 있으며, SSFM은 더 넓은 주파수 범위에서 에너지를 변조하여 특정 주파수에서 피크 방출을 줄일 수 있습니다.

또 다른 차별화 요인은 최대 8상까지 인터리브할 수 있는 여러 개의 LT8277 장치를 병렬로 연결할 수 있다는 점입니다. 설계자는 여러 채널에 부하 전류를 분산하여 개별 장치의 전류 부담을 줄일 수 있습니다.

유연성 및 적응 가능성

ADI의 LT8277은 응용 요구 사항을 충족하도록 맞춤화할 수 있는 광범위한 전압 옵션 및 주파수를 제공합니다. 엔지니어는 최소한의 오프칩 부품으로 광범위한 전압 및 전력 레벨을 이용할 수 있습니다.

해당 출력은 9V ~ 60V로 지정할 수 있고 SPI를 통해 설정할 수 있습니다. 쓰기 전용 SPI 인터페이스는 출력 전압 설정, 위상 2 드롭아웃 토글, 클록 출력 핀 구성을 위한 비트가 포함된 단일 12비트 시프트 레지스터를 사용합니다.

작동 주파수는 외부 저항을 사용하거나 SYNC 핀을 사용한 정확한 타이밍을 위해 외부 클록에 동기화하여 100kHz ~ 2MHz 범위에서 설정할 수 있습니다.

이러한 제어 기능을 통해 LT8277은 다양한 전원 공급 장치 설계에 적용할 수 있으며, 응용 제품의 요구 사항에 맞게 전압을 정확하게 맞추고 해당 주파수를 미세 조정하여 최적의 성능과 EMI 감소를 보장합니다.

승압 DC/DC 컨트롤러인 LT8277은 서로 180° 위상으로 작동하는 두 개의 전력 단계를 제어하며, 최대 4개의 장치가 함께 작동하여 4상 또는 8상 구성이 가능하고, 각 위상이 병렬로 작동하여 부하를 공유하고 개별 부품에 대한 부담을 줄일 수 있습니다. 여러 개의 전력 장치를 사용하면 열 관리를 지원하고 EMI를 줄일 수 있습니다.

LT8277은 2상 인터리브 방식으로 작동하여 입력 및 출력의 전체 리플을 감소시킴으로써 효율성을 개선하고 입력 및 출력 커패시터의 크기를 최소화하며 부하를 고르게 분산합니다. 이를 통해 부스트 변환 중 배터리 손실을 최소화하여 조명 및 인포테인먼트 시스템과 같은 응용 제품에 안정적인 전압을 공급할 수 있습니다.

응용 제품에 대해 LT8277 평가

ADI의 EVAL-LT8277-AZ 평가 기판(그림 1)은 LT8277 컨트롤러를 사용하여 응용 제품을 탐색하고 맞춤화할 수 있는 개발 플랫폼을 제공합니다. 여러 개의 EVAL-LT8277-AZ 기판을 병렬로 연결하여 시스템 설계의 전체 전력 역량을 개선할 수 있습니다.

그림 1: LT8277을 위한 ADI의 평가 기판. (이미지 출처: Analog Devices, Inc.)

이 평가 기판은 구성 및 제어를 위한 SPI 인터페이스 사용, 다상 시스템에서 주파수 동기화, 4상 또는 8상 작동을 위한 클록 신호 생성, 다양한 파라미터 조정을 포함하여 LT8277의 기능을 평가하는 데 사용할 수 있습니다.

이 평가 기판은 ADI의 DC2026C Linduino One 시연 기판에 연결하여 LT8277 파라미터를 구성하기 위한 직관적 GUI를 활용할 수 있습니다.

결론

ADI LT8277은 정밀한 제어 및 보호가 필요한 고전력 및 넓은 입력 범위의 응용 제품 개발에 적합한 다상 부스트 및 SEPIC 기능을 갖춘 고도로 구성 가능한 다목적 컨트롤러입니다. 이 컨트롤러는 주파수 동기화 및 위상 인터리빙을 지원하므로 입력 및 출력 리플을 줄이고 효율성을 개선하며 열 관리를 간소화할 수 있습니다.