파나소닉 오토모티브 시스템즈와 TI

개요

• 자동차 제조업체들은 배선 크기, 무게, 비용을 줄이기 위해 기존의 12V 시스템에서 48V 시스템으로 전환하고 있지만, 48V 솔루션에 사용할 수 있는 부품은 선택의 폭이 아직 제한적입니다.
• 파나소닉 오토모티브 시스템즈는 TI의 GaN FET 통합 벅 컨버터를 사용하여 48V 시스템을 위한 신뢰성 높은 프리미엄 오디오 솔루션을 개발했습니다.
• 파나소닉 오토모티브 시스템즈는 기존 설계에서 프론트 엔드 전력계만 TI의 48V 벅 컨버터로 교체하여 기존 설계를 그대로 사용했습니다. 덕분에 동일한 PCB 풋프린트를 유지하면서도 성능 저하 없이 시장 출시 기간을 단축할 수 있었습니다.
• 이러한 협업은 자동차 제조업체가 완전한 48V 생태계가 구축될 때까지 기다리지 않고, 지금 바로 48V 차량 아키텍처를 도입할 수 있는 방법을 잘 보여줍니다.

요약

직장까지의 30분 운전이든, 일주일 동안의 도로 여행이든, 차량은 우리가 세상 속에서 움직이고 서로 연결될 수 있도록 해줍니다. 운전자와 탑승자의 안전, 편안함, 성능, 인포테인먼트 요구를 충족하기 위해 차량이 발전해 온 것처럼, 차량의 아키텍처 역시 함께 진화해 왔습니다. 예를 들어, 하이브리드와 전기차에서 자동차 제조업체는 배선 크기, 무게, 비용을 줄여 주행 거리를 늘리기 위해 기존 12V 시스템에서 48V 시스템으로 전환하는 추세입니다.

자동차 오디오 애플리케이션의 경우, 48V 시스템 전용으로 개발된 부품은 아직 초기 단계에 머물러 있습니다. 자동차 제조업체가 이러한 새로운 아키텍처로 원활하게 전환할 수 있도록, 파나소닉 오토모티브 시스템즈 (Panasonic Automotive Systems)는 TI의 GaN 기술을 활용하여 48V 시스템을 위한 프리미엄 오디오 시스템을 개발했습니다.

파나소닉 오토모티브 시스템즈의 수석 전기 엔지니어인 Daniel Gavora는 "48V 시스템은 확산될지 여부가 문제가 아니라, 언제 확산될지가 문제입니다. 우리는 현재 확신을 가질 수 있는 솔루션을 개발하고 있으며, 이를 통해 향후 본격적인 대량 도입 단계에 대비하고 있습니다."라고 합니다.

과제

파나소닉 오토모티브 시스템즈는 48V 시스템을 위한 오디오 분야에서 전문성을 확립할 준비가 되어 있었습니다. 하지만 48V 솔루션은 12V에 비해 부품 선택이 더 제한적이며, 48V 오디오 전용 집적 회로가 아직 존재하지 않기 때문에 그 성능도 미지수였습니다. 비용과 구현 요구 사항이 불분명하고 공급망이 아직 성숙하지 않아 필요한 자재와 부품을 확보하는 데도 한계가 있었습니다. 이에 따라 파나소닉 오토모티브 시스템즈는 엔지니어가 설계상의 어려움을 최소화하면서도 단기간에 도입할 수 있는 완성도 높은 솔루션이 필요했습니다.

해결책

지금 당장 48V 시스템을 도입하고자 하는 OEM을 지원하기 위해, 파나소닉 오토모티브 시스템즈는 TI의 GaN(질화 갈륨) FET(전계 효과 트랜지스터)가 통합된 벅 컨버터를 사용하여 신뢰할 수 있는 오디오 솔루션을 개발했습니다. 업계 최초로 선보이는 이 스위칭 레귤레이터는 높은 열 성능, 빠른 스위칭 속도, 낮은 손실을 자랑하는 완전 수직 통합형 솔루션입니다. 따라서 높은 전력 밀도와 효율을 유지하면서도 고온에서 안정적으로 작동할 수 있습니다. 컨트롤러와 GaN 전력계가 단일 장치에 통합되어 있기 때문에, 파나소닉 오토모티브 시스템즈는 여러 공급업체에서 부품을 조달할 필요가 없습니다.

결과

파나소닉 오토모티브 시스템즈는 이 통합 벅 컨버터를 사용하여 부품 수를 줄임으로써, 기존의 풋프린트를 변경하지 않고도 설계를 단순하게 구현할 수 있었습니다. 이제 파나소닉 오토모티브 시스템즈는 48V 시스템이 여전히 진화 중인 단계에서도 더 많은 자동차 제조업체로 프리미엄 오디오 시스템을 확대 공급하고 신뢰할 수 있는 오디오 솔루션을 제공할 수 있게 되었습니다. 덕분에 운전자는 차량 안에서 일관되고 품격 있는 청취 경험을 기대할 수 있습니다.

TI의 GaN 전문 기술로 48V 오디오 시스템 전환을 이끄는 Panasonic Automotive Systems

지난 100년 동안 Panasonic Automotive Systems는 운전자와 탑승자가 편안하고 즐거운 주행 경험을 누릴 수 있도록 자동차 제조업체를 위한 제품과 솔루션을 개발해 왔습니다.

오디오 시스템은 사람들이 공간에 몰입하도록 만드는 데 중요한 역할을 합니다. Panasonic Automotive Systems는 자동차 제조업체와 협력하여, 흥얼거릴 수 있는 노래를 듣기 위한 음악 재생부터 출퇴근길을 특별한 경험으로 바꾸어 주는 팟캐스트 에피소드에 이르기까지 스튜디오 품질의 사운드를 차량에서 재생할 수 있는 오디오 시스템을 생산하고 있습니다.

청취자들이 차량용 사운드 시스템에서 풍부하고 몰입감 넘치는 오디오 경험을 기대하고 인공 지능과 같은 다른 프리미엄 기능을 요구함에 따라, 차량 아키텍처는 더 높은 전압과 전력 부하를 수용하는 방향으로 진화하고 있습니다.

현재 대부분의 차량은 12V 시스템으로 작동하지만, 자동차 제조업체, 특히 EV를 제작하는 업체들은 48V 시스템으로 눈을 돌리고 있습니다.

TI 자동차 시스템 팀에서 차체 전자 장치와 조명 부문을 총괄하는 관리자인 Donovan Porter는 이렇게 말합니다. "차량 배선을 줄이고, 스티어 바이 와이어(Steer-by-wire)와 같은 새로운 기능을 수용하기 위해 총 가용 전력을 늘리고자 48V 전력망으로 전환하는 추세가 나타나고 있습니다."

자동차 제조업체 입장에서 48V 시스템이 좋은 이유는 이러한 전력 수요를 충족하는 동시에 차량 무게를 줄여 효율성을 높이고, 케이블 하네스 비용을 절감해 주기 때문입니다.

여전히 자동차 시장은 12V 시스템이 지배적이기 때문에, 엔지니어들은 새로운 설계를 통해 48V 시스템용 부품의 대부분을 개발해야 합니다.

"48V의 경우 부품 선택이 더 제한적입니다. 48V와 호환되거나 이에 최적화된 부품의 범위는 12V에서 사용할 수 있는 부품의 범위보다 좁습니다. 이러한 부품은 비용이 더 많이 들고, 때로는 물리적으로 더 커야 하며, 마진이 줄어들 수 있습니다." Gavora의 설명입니다.

48V와 호환되면서도 자동차 제조업체가 시장에 더 쉽게 진입할 수 있도록 돕고, 운전자에게 프리미엄 오디오 경험을 선사하는 솔루션을 만들기 위해, Panasonic Automotive Systems는 TI와의 오랜 협력 관계를 활용했습니다. 그리고 오디오 솔루션을 위해 GaN FET가 포함된 업계 최초의 TI 통합형 벅 컨버터를 선택했습니다. 통합 벅 컨버터의 뛰어난 열 성능, 빠른 스위칭 속도, 낮은 손실 덕분에 스위칭 레귤레이터는 높은 전력 밀도와 효율성을 유지하면서 고온에서도 작동할 수 있습니다.

TI의 벅 컨버터는 GaN FET를 하나의 패키지에 통합했기 때문에, Panasonic Automotive Systems는 기존 설계를 빠르게 변경하여 12V 솔루션보다 더 많은 PCB 공간을 사용하지 않고도 프론트 엔드 전력계만 48V 벅 컨버터로 교체할 수 있었습니다. 기존 설계가 이미 충분히 검증된 상태였기 때문에, Panasonic Automotive Systems는 자사의 48V 솔루션을 채택하는 자동차 제조업체에게 기존과 동일한 특성, 성능, 신뢰성을 그대로 제공할 수 있었습니다.

통합 벅 컨버터가 부품 수와 복잡성을 줄여주기 때문에, Panasonic Automotive Systems의 엔지니어들은 조달하고 배치해야 할 부품 수가 줄어들었고 설계에 드는 시간도 단축할 수 있었습니다. 덕분에 48V 프리미엄 오디오 시스템의 시장 출시 기간을 줄이고 48V 시스템의 도입 속도를 높일 수 있었습니다.

이제 자동차 업계는 48V 오디오 시스템으로 전환할 수 있는 실용적이고 접근하기 쉬우며 신뢰할 수 있는 방법을 갖게 되었습니다. 완전한 48V 에코시스템이 마련되기를 기다리거나 새로운 기술로 부품을 다시 인증받는 대신, 자동차 제조업체들은 Panasonic Automotive Systems의 프리미엄 오디오 시스템과 같은 솔루션을 통해 지금 바로 48V 차량 아키텍처를 도입할 수 있는 기반을 갖게 되었습니다. 동시에 운전자와 탑승자들은 출퇴근길을 즐겁고 개인적이며 편안하게 만들어 주는 프리미엄 오디오를 계속해서 즐길 수 있습니다.

"TI와의 협력과 통합 벅 컨버터의 사용은 우리가 48V 제품으로 나아가는 이야기의 첫 단추입니다. 이는 아직 전환 초기에 머물러 있는 상황에서도 신뢰할 수 있는 48V 오디오 시스템을 원하는 고객들의 요구를 지금 바로 해결해 줍니다. 적절한 시기에 등장한 적절한 기술인 것이죠." Gavora의 설명입니다.

Panasonic Automotive Systems 소개

일본에 본사를 두고 있는 PAS(Panasonic Automotive Systems Co., Ltd.)는 다른 8개국에 자회사를 두고 있는 글로벌 기업으로, 1차 협력사로서 일본과 해외 자동차 제조업체에 인포테인먼트 시스템과 같은 첨단 독점 기술을 제공하여 편안하고 안전하며 안전한 자동차를 만드는 데 기여하고 있습니다. PAS는 "이동의 즐거움"을 디자인하는 회사가 되겠다는 기업 비전 아래, 사람의 곁에서 함께하는 기술로 전 세계 고객의 기대에 부응하기 위해 최선을 다하고 있습니다.

Panasonic Automotive Systems는 2027년 4월 1일부로 회사 이름과 브랜드를 Mobitera Inc.로 변경할 예정입니다.