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도심지로 갈 것인가? 교외로 갈 것인가?
고전류 전압 조정을 위한 컨버터와 컨트롤러 비교

사람들은 더 여유로운 공간을 원할 때, 직장과 가깝고 편의 시설을 쉽게 이용할 수 있는 도심지 부근에서 사는 것을 포기하고 더 큰 집과 넓은 정원을 누릴 수 있는 교외 지역을 선택한다. 마찬가지로 엔지니어들은 높은 전류를 필요로 하는 POL(point of load) 설계에 고밀도 컨버터(MOSFET 통합)의 편리함 대신에, 컨트롤러(외부 MOSFET와 함께) 기반의 더욱 무질서한 솔루션을 사용한다. 컨트롤러는 비유하자면, 교외 지역으로 유연성과 가격 면에서 상대적으로 더 우수하지만 더 많은 면적을 차지한다. 다시 말해 더 많은 보드 공간을 차지하는 것이다.

최근까지만 하더라도 10~15A 이상의 전류가 필요한 애플리케이션은 일반적으로 컨트롤러와 외부 MOSFET을 사용해왔다. 컨버터는 쉬워진 레이아웃으로 설계가 더욱 간단하고, 적은 부품 수로 BOM(bill of materials)과 신뢰성이 뛰어난 고밀도 솔루션을 제공해 오며, 통상적으로 제한적인 전력만을 공급할 수 있었다.

하지만 네트워크 라우터, 스위치, 기업용 서버 및 임베디드 산업용 시스템 등의 애플리케이션에서는 갈수록 전력 소모가 높아져 POL 설계를 위해 20A, 30A, 40A, 또는 그 이상의 전력이 필요하다. 또 다른 한편, 이러한 애플리케이션은 공간이 매우 제약적이기 때문에 컨트롤러와 외부 MOSFET 기반의 솔루션을 사용하기가 어렵다. 그렇다면 높은 전류를 요구하는 이러한 애플리케이션에는 어떻게 컨트롤러가 아닌 컨버터를 사용할 수 있을까?

최근에 MOSFET과 패키징 기술이 진화함으로써 바로 이와 같은 문제를 해결할 수 있게 되었다. TI의 NexFET™ 전력 MOSFET과 같은 차세대 MOSFET은 특정한 실리콘 면적에서 더 낮은 저항(Rdson)을 달성함으로써 더 높은 전류 용량이 가능하다. PowerStack™ 패키징 기술을 적용함으로써 도심지 빌딩과 마찬가지로 집적회로(IC)와 MOSFET을 적층함으로써 특정 풋프린트로 보다 많이 집적할 수 있게 되었다.

 

Description: https://e2e.ti.com/cfs-file/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-03-59/pic2.png
PowerStack 패키지로 컨트롤러 IC와 MOSFET을 수직적으로 적층한 모습

다이 적층과 클립 본딩을 고유한 방식으로 조합한 PowerStack 패키지로 더 높은 집적도의 QFN(quad flat no-lead) 솔루션 제공이 가능하다. 이로써 MOSFET을 옆으로 나란히 배치하는 기존 솔루션들과 비교하여 더 작아진 크기, 더 우수한 열 성능을 달성하며, 보다 높은 전류 용량을 제공할 수 있다.

MOSFET과 패키징 기술을 활용함으로써 TI는 이제 고전력, 고밀도의 POL 애플리케이션에 컨버터(FET 통합)를 사용할 수 있게 되었다. TPS548D22는 TI의 고전류 동기식 SWIFT™ DC/DC 벅 컨버터 제품군에 새롭게 추가되는 제품으로, 최대 40A의 전류를 연속적으로 공급하며, 40핀 5mm x 7mm x 1.5mm 적층 클립형 QFN PowerStack 패키지로 제공된다. TI의 포괄적인 컨버터 제품군에 관해서는 DC/DC 웹사이트에서 확인할 수 있다. 교외 지역으로 나가야 했던 사람들이 이제 다시 도심지로 돌아오는 것을 고려할 수 있게 되었다. (TI E2E 커뮤니티에서 원문 보기)