안녕하세요
오늘은 DC/DC컨버터에 대하여 더 알아보고 정리해보겠습니다
지난 포스팅에서 PMIC에 대해서 정리해보았는데 DC/DC컨버터를 이해하시기에 도움이 되니 참고하세요
[SoC] Power management system (PMIC)
안녕하세요 오늘은 시스템온칩에서 전압을 조절할 수 있는 칩에 대해서 알아보려고 합니다. 휴대폰 내부에는 이렇게 아날로그 디지털 그리고 RF의 회로가 있습니다. 각 블락에 필요한 전압을 내
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DC/DC컨버터란 직류를 직류로 변환하는 장치의 명칭입니다.
보통 리니어 레귤레이터, 스위칭 레귤레이터라고 하는데, 이는 변환을 위한 방식에 따라 정해둔 이름입니다.
시스템 온 칩에서도 보면 다양한 칩들이나 회로가 다양한 전압을 요구합니다.
예를 들어, MCU에서 아날로그는 3.3V전압을 필요로 하고 디지털은 1.1~1.4V 전압을 필요하다고 하면
전압을 이에 맞춰 조정해줘야하는 레귤레이터가 필요합니다.
그렇다면 리니어 레귤레이터, 스위칭 레귤레이터를 비교해보겠습니다.
1. 리니어 레귤레이터 (시리즈 레귤레이터)
선형동작으로 인해 리니어 레귤레이터
또는 입출력 사이에 제어소자가 직렬로 배치되어 있으므로 시리즈 레귤레이터라고도 합니다.
스위칭 레귤레이터에 비해 리니어 레귤레이터는 설계가 간단하고 부품수가 적기 때문에 비용이 적게 듭니다
노이즈는 적지만 입력전압이 출력전압보다 큰 강압만 가능하며
필요한 전압을 출력하고 나머지는 열로 소모하기 때문에 다소 비효율적입니다.
예를 들면 5V의 입력전압을 3.3V로 맞춰주고 나머지 남는 전압은 열로 소모해버린다는 의미죠
그래서 리니어 레귤레이터는 효율이 다소 낮은편입니다
1) LDO(Low Drop out)
LDO는 일종의 선형 레귤레이터로서 이름 그대로 DC/DC 변환기와 달리
레귤레이팅 할 때 전압강하가 작으며 리플(Ripple)이 작다는 장점이 있습니다.
또한 LDO는 입력전압과 출력전압의 차이가 작아도 출력전압이 안정화되기 때문에
전력효율이 좋은 전원을 실현할 수 있습니다. (초소형, 저소비전압, 고리플제거, 고정밀도)
또한 회로가 DC/DC변환기에 비해 간단하기 때문에 가격도 저렴한 편입니다.
Drop-out전압이란 레귤레이터가 공칭 값 100mV이내로 유지시키는데 필요한
출력전압차동(differential)에 대한 최소한의 입력전압을 의미합니다.
DC/DC컨버터에서 비교적 큰 전압을 넣어준다면
LDO는 1.2V, 1.5V 등 더 정교하게 전압을 변환하여 넣어줍니다.
2. 스위칭 레귤레이터
스위칭 레귤레이터는 인덕터, 콘덴서의 특성을 활용하여 축적된 전력에너지를
스위칭에 의해 제어하기 때문에 전력손실이 작고 효율이 높습니다 (최대 95% 효율)
On/Off 동작만으로 전압변환이 자유롭게 가능하기 때문에
저전압에서 승압, 강압, 정전압 반전 부전압 등 다양하게 가능합니다.
승압형 : 입력전압 < 출력전압 - Boost Converter
강압형 : 입력전압 > 출력전압 - Buck Converter
반전형 : +전압 입력하면 -전압 출력
스위칭 동작으로 인한 노이즈 및 리플 발생, 콘덴서 및 저항과 같은 수동부품, 다이오드 및 트랜지스터 등의
반도체 부품과 자기부품이 필요하기 때문에 회로 구성이 비교적 복잡하고
스위칭 노이즈가 크고 외장부품도 많이 필요합니다.
1) Boost Converter
입력전압에 대해 출력전압을 높여 사용하기 위한 회로로써 Step-up Converter 또는 승압형 컨버터라고 합니다.
Buck Converter와 비교했을 때 스위칭 소자가 인덕터와 다이오드 사이에 연결되어 있습니다.
2) Buck Converter
입력전압에 대해 출력전압을 낮춰서 사용하고 Step-down Converter 또는 강압형 컨버터라고 합니다.
LC필터를 거쳐 출력하고 다이오드는 스위치 소자가 빠르게 On/Off 되었을 때 인덕터에 의해 발생되는 관성 전류가 빠져나갈 수 있게 해주는 역할을 합니다.
3) Buck-Boost Converter
Buck-Boost Converter는 출력전압이 입력전압보다 낮을수도 있고 높을수도 있는 컨버터입니다.
대용량 파워는 Boost, Buck 소용량 파워는 LDO라고 이해하시면 될 것 같네요 :)
제가 공부하고 있는 공대 대학원생 브이로그도 보러오세요 :)
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