MagPack 기술: 더 적은 공간에 더 많은 전력을 담을 수 있는 새로운 전원 모듈의 4가지 이점

Chris Glaser

차세대 광학 모듈의 데이터 속도를 두 배로 높이기 위해 노력하고 있지만, 기존의 폼 팩터와 전력 예산 범위 내에서 사용하고 계십니까? 또는 머신 비전 시스템에 센서를 하나 더 삽입하라는 메시지가 표시되지만, 이미 보드 공간이 부족하여 너무 많은 전력을 소모하고 있습니까?

이전 세대보다 작은 개선뿐 아니라 전력 모듈에 더 많은 것이 필요한 경우, TI의 새로운 독점 통합 자기 패키징(MagPack™) 기술을 활용하여 전력 밀도, 효율성 및 열 성능을 높인다면, 산업용, 엔터프라이즈 및 통신 애플리케이션을 위한 사용 편의성과 EMI(전자기 간섭)를 줄일 수 있습니다.

여기에는 4가지 주요 장점이 있습니다.

장점 1: 더 높은 전력 밀도 및 더 작은 솔루션 크기:
MagPack 기술은 더 높은 전력 밀도와 더 작은 전체 솔루션 크기를 달성할 수 있도록 도와줍니다. 사실 6A TPSM82866A, TPSM82866C 및 TPSM82816은 모두 시중의 다른 6A 전원 모듈보다 작은 크기를 달성합니다.
전력 밀도는 단위 면적당 출력 전류로 평방 밀리미터 단위로 측정됩니다. 2.3mm x 3mm에서 TPSM82866A 및 TPSM82866C의 면적은 모두 6.9mm²입니다. 따라서 거의 1A/mm² 면적당 전력 밀도가 발생합니다(정확하게 0.87A/mm²). 면적의 1mm² 당 거의 1A를 공급하는 것은 특히 0603(영국식 또는 1608 미터법) 부품이 1.28mm²의 보드 공간을 차지하는 점을 고려할 때 매우 중요합니다. 쉬운 설계 규칙과 큰 패시브 부품이 포함된 평가 모듈(EVM)의 표준 PCB(인쇄 회로 기판) 설계는 완전한 6A 전원 공급 장치에 대해 총 솔루션 크기가 28mm²입니다.
조정 가능한 소프트 시작, 조정 가능한 스위칭 주파수, 클록 동기화 및 조정 가능한 제어 루프 보상 등의 추가 기능이 필요한 경우 TPSM82816은 약간 더 큰 2.5mm x 3mm의 패키지로 이를 제공합니다. 추가 기능에는 추가 핀과 패시브 부품이 필요하며 이는 전체 솔루션 크기를 46mm²로 증가시킵니다. 이는 여전히 6A 전원 공급 장치에 매우 작으며 0.8A/mm²의 전력 밀도를 제공합니다. 그림 1 및 그림 2에서는 두 장치의 총 솔루션 크기를 보여줍니다.
그림 1 TPSM82866A 및 TPSM82866C의 총 솔루션 크기는 28mm²
그림 2 TPSM82816의 총 솔루션 크기는 46mm²
장점 2: 좋은 효율성 및 열 성능
크기를 줄이고 전력 밀도를 높인 직후에 더 작은 패키지에서 열을 효과적으로 제거하고 전원 모듈의 안정적인 작동을 유지하는 것이 필수적입니다. MagPack 기술에 사용되는 인덕터는 실리콘 다이와 매칭되어 DC와 AC 손실을 모두 줄입니다. 이러한 두 회로 요소를 고성능, 전도성이 높은 MagPack 패키지와 함께 사용하면 전력 모듈에서 열을 효율적으로 제거할 수 있습니다.
실리콘은 이제 최적화된 인덕터와 패키지를 가지고 있어 높은 효율과 낮은 온도 상승을 제공합니다. 그림 3에서는 TPSM82866A 효율성을 보여주고 그림 4에서는 안전 작동 영역(SOA)을 보여줍니다. 이러한 높은 SOA 곡선은 더 높은 주변 온도에서 안정적인 작동을 가능하게 하며 수명이 긴 애플리케이션을 위한 출력 감소를 지원합니다.
그림 3 TPSM82866A는 MagPack 기술로 고효율성을 제공
그림 4 TPSM82866A의 SOA 곡선은 매우 높은 주변 온도에서 작동 가능
장점 3: 사용 편의성으로 시장 출시 시기 단축
MagPack 기술을 사용하는 장치는 일반적으로 전원 공급 장치 설계에서 선택 및 소싱하기 가장 어려운 항목인 인덕터를 통합합니다. 또한 다른 회로와의 크기, 높이 및 간섭을 고려하여 PCB에 배치하고 라우팅하는 가장 어려운 항목 중 하나입니다. 인덕터를 통합하는 전력 모듈은 이러한 문제를 제거하며 MagPack 기술에 사용되는 인덕터는 이러한 과제를 훨씬 더 쉽게 만듭니다. MagPack 기술은 높은 효율성과 뛰어난 열 성능을 제공하며, 모든 전원 공급 장치 설계의 또 다른 우려를 완화합니다. EMI.
장점 4: EMI 감소
MagPack 기술이 적용된 전원 모듈은 차폐되어 있습니다. 그리고 이것은 단순히 쉴드 인덕터가 아닙니다. 전체 다이, 인덕터, 스위칭 노드는 모두 쉴드 패키지에 통합되어 있습니다. 또한 MagPack 기술이 적용된 전원 모듈의 크기와 패키지 내부의 최적화된 라우팅은 전원 모듈과 시스템 모두에서 잡음이 많은 신호의 라우팅을 더 짧고 작게 만듭니다. 그림 5 및 그림 6에서 MagPack 기술이 없는 TPSM82866A의 예비 측정 방사 방출을 비교합니다. 최대 방출량은 수평 분극에서는 약 2dB, 수직 분극에서는 8dB 감소합니다.
그림 5 MagPack 기술이 없는 TPSM82866A 방사 방출
그림 6 MagPack 기술을 사용한 TPSM82866A 방사 방출

마무리

MagPack 기술을 활용하는 새로운 전력 모듈을 사용하면 어떤 종류의 전력 변환 시스템을 사용하든, 열 성능이 뛰어나고 사용이 간편하면서 더 작고 효율이 높은 시스템을 만들 수 있습니다. 각 POL(부하 지점) 전원 공급 장치의 크기가 20% 축소된 것을 상상해 보세요. 그러면 추가 보드 공간을 통해 무엇을 달성할 수 있을까요? 데이터 전송률이 높거나 채널 수가 높을 수도 있고, 제품에 추가 기능이나 센서를 추가할 수도 있습니다. MagPack 기술은 고객에게 더 나은 제품을 제공할 수 있는 더 나은 전력 모듈을 제공합니다. MagPack 기술 탑재 전원 모듈로 해결할 수 있는 설계 문제는 무엇입니까?

MagPack 기술 전력 모듈

장치	입력 전압 범위	설명	MagPack 패키지	평가 모듈
TPSM82866A	2.4V~5.5V	통합 인덕터 및 13개의 고정 V_OUT 옵션을 갖춘 업계 최소형 6A 스텝다운 모듈	2.3mm x 3mm	TPSM82866AA0PEVM
TPSM82866C	2.4V~5.5V	통합 인덕터 및 I²C 인터페이스를 지원하는 업계 최소형 6A 스텝다운 모듈	2.3mm x 3mm	TPSM82866CA3PEVM
TPSM828303	2.25V~5.5V	통합 인덕터 및 잡음 필터링 커패시터가 포함된 3A 스텝다운 모듈	2.5mm x 2.6mm	TPSM828303PEVM-058
TPSM82816	2.7V~6V	조정 가능한 주파수 및 동기화를 지원하는 업계 최소형 6A 스텝다운 모듈	2.5mm x 3mm	TPSM82816PEVM-062
TPSM82813	2.75V~6V	조정 가능한 주파수 및 동기화를 지원하는 3A 스텝다운 모듈	2.5mm x 3mm	TPSM82813PEVM-062
TPSM81033	1.8V~5.5V	전력 양호, 출력 방전 및 PFM/PWM 제어 기능을 갖춘 5.5A 밸리 전류 제한 부스트 모듈	2.5mm x 2.6mm	TPSM81033EVM-035

추가 리소스

TI의 교육 비디오를 시청하여 DC/DC 전력 모듈로 작은 크기와 탁월한 열 성능을 달성하세요.
TI의 전력 모듈 포트폴리오에 대해 자세히 알아보세요.
8월 8일 신제품 웨비나에 등록하여 MagPack 기술에 대해 자세히 알아보세요.
모든 MagPack 기술 장치를 참조하십시오.

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