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산업용 애플리케이션에 적합한 배터리 차저 선택하기

소비자 가전에서 산업용 장비에 이르기까지, 우리의 일상 생활에 점점 더 많은 휴대기기들이 사용되고 있다. 배터리 컨피규레이션과 충전 요구사항을 자세히 살펴보면 소비자 가전과 산업용 장비의 중요한 차이를 발견할 수 있다.

드론, 로봇 등 산업용 애플리케이션에서는 수많은 셀(2개 이상의 직렬 연결된 배터리 셀)로 구성된 배터리가 높은 출력을 달성한다. 일반적으로 컨피규레이션은 더 효율적인 배터리 충전을 위해 어댑터로부터 더 높은 입력 전압을 요구한다. 소비자 가전의 경우 보통 5V USB 전원을 이용해 단일 셀 배터리를 충전한다.

산업용 애플리케이션을 위한 배터리 차저를 선택할 경우에는 기본적인 충전 전류와 전압, 효율성 외에 솔루션 크기 및 비용도 함께 고려해야 한다. 이러한 요소는 성능 및 비용의 균형을 맞추는 과정에서 서로 다른 충전 컨피규레이션과 충전 토폴로지로 이어진다. 높은 성능 또한 높은 비용으로 이어진다.

독립형 또는 호스트 제어형 차저 중 어떤 것을 선택해야 하는가
대부분의 산업용 애플리케이션은 소프트웨어 오버헤드를 감소시키고 동작을 안정화시키기 위해 독립형 차저를 필요로 한다. 독립형 차저는 각각 다른 전압 레벨을 갖는 다른 핀을 사용해 충전 파라미터를 설정한다. 다양한 전압 레벨은 레지스터 분배기나 풀 업/다운을 사용하여 설정할 수 있다. 고정 레지스터 분배기 값을 사용할 경우, 차저는 스스로 동작할 수 있으므로 호스트는 다른 중요 작업을 처리할 수 있다. 소프트웨어 개입이나 I2C 또는 SMBus 등의 통신 인터페이스가 필요하지 않으며, 동작 중에 충전 파라미터 변경을 방지해 준다. bq2417xbq2461x 충전 제품군이 독립형 차저이다.

다른 케이스를 살펴보면, 호스트 마이크로컨트롤러는 시스템과 환경 조건에 따라 시작 또는 충전 사이클 중에 차저-레지스터 설정을 변경해야 한다. 차저는 반드시 전용 통신 인터페이스를 가져야 한다. 호스트 마이크로컨트롤러는 통신 인터페이스를 통해 충전 전압, 전류 제한 또는 타이머 설정을 즉시 변경할 수 있으며, 다른 셀 유형이나 애플리케이션 요구에 맞춰 자동으로 조정할 수 있다. 또한 통신 인터페이스를 통해 온도, 타이머 제한, 입력 전압 등의 오류 조건에 대한 자세한 리드백이 가능하다. bq24770(SMBus), bq24773(I2C), bq24780S(SMBus)는 호스트 제어형 충전 카테고리로 분류된다.

외부 또는 통합 스위칭 MOSFET 차저 중 어떤 것을 선택해야 하는가
산업용 애플리케이션에서 충전 전류는 때로 10A 이상에 이를 정도로 매우 높을 수 있다. 높은 효율과 낮은 솔루션 비용을 달성하기 위해 개발자는 시스템 요구사항과 전체 성능을 바탕으로 스위칭 MOSFET을 선택하는 경향이 있다. 외부 MOSFET을 사용하는 시스템은 충전 전류가 높을 때 보다 우수한 열 성능을 제공할 수 있다.


[그림 1] 통합 MOSFET이 포함된 차저

반면, 충전 전류가 낮을 때 bq24133 bq2417x와 같이 충전 IC에 통합된 스위칭 MOSFET은 전체 솔루션 비용을 낮출 수 있다(그림 1). 통합 MOSFET이 포함된 차저는 예산을 만족하면서 높은 충전 효율을 달성하도록 신중히 설계되었다.

적합한 차저를 선택하려면 솔루션 비용과 함께 전체 시스템 요구사항을 고려해야 한다. 각각의 다른 차저 컨피규레이션과 토폴로지는 다양한 산업용 애플리케이션에 최적화된 충전 설계를 제공할 수 있다. TI의 배터리 충전 IC에 대해 더 자세히 알아보고 바로 설계를 시작해보자.