로옴, 배터리 전압 변동에 강한 오토모티브용 프라이머리 DC/DC 컨버터 ‘BD9P 시리즈’ 개발

고속 응답, 고효율 동시 실현해 애플리케이션의 저소비전력화에 도움

2020-10-27 10:30 출처: 로옴세미컨덕터코리아

레퍼런스 보드와 각종 서포트 툴

서울--(뉴스와이어) 2020년 10월 27일 -- 일본 교토에 본사를 둔 로옴(ROHM) 주식회사가 ADAS(첨단 운전 지원 시스템) 관련 센서 및 카메라, 레이더 및 카 인포테인먼트, 클러스터 등의 오토모티브용으로 프라이머리 DC/DC 컨버터 ‘BD9P 시리즈’ 총 12기종을 개발했다고 27일 밝혔다.

BD9P 시리즈는 배터리에서 입력되는 전압의 변동 시에도 안정적인 동작이 가능하며 일반품 대비 전압 변동 시 출력 오버슈트(Overshoot)를 1/10 이하로 억제했다. 이에 따라 기존에는 오버슈트 대책에 필요했던 출력 콘덴서를 추가할 필요가 없게 됐다.

BD9P 시리즈는 새로운 제어 방식을 채용해 일반적으로 트레이드 오프 관계인 고속 응답과 고효율을 동시에 실현한 전원 IC다. 고부하 시 전력 변환 효율은 92%(출력전류 1A 시)를 달성했으며 경부하 시 전력 변환 효율도 85%(1㎃ 시)를 달성해 경부하에서 고부하까지 업계 최고 수준의 고효율을 실현했다. 이에 주행 시뿐만 아니라, 엔진 정지 시 저소비전력화에도 도움을 줄 수 있다.

이번 신제품과 후단에 접속되는 세컨더리 DC/DC 컨버터 ‘BD9S 시리즈’를 조합해 사용하면, 고효율의 고속 전원 회로를 구성할 수 있다. 이러한 제품 조합은 로옴이 제안하는 레퍼런스 디자인으로 로옴 홈페이지에도 공개하고 있다. 레퍼런스 보드 및 각종 툴 그리고 무상 웹(Web) 시뮬레이션 툴인 ‘ROHM Solution Simulator’를 활용, 실제 사용에 가까운 시뮬레이션을 지원해 애플리케이션 설계 시 부하를 큰 폭으로 저감할 수 있다.

이번 제품은 올 10월부터 월 5만개의 생산 체제로 양산(개당 샘플 가격 500엔, 세금 미포함)을 개시했다. 앞으로도 로옴은 저소비전력화 및 시스템의 고신뢰화에 이바지하는 제품을 개발해 자동차의 진화에 기여할 것이다.

◇개발 배경

최근 자동차의 전장화가 가속화하고 있지만, 자동차 배터리 및 발전기에서 공급 가능한 전력에는 한계가 있어 저소비전력화가 요구되고 있다. 또 이런 배터리 및 발전기에서 출력되는 전압은 크게 변동한다. 하지만 전력 공급을 컨트롤하는 전원 IC는 안정 동작에 도움을 주는 고속 응답과 저전력에 이바지하는 높은 전력 변환 효율을 동시에 실현하는 것은 어려웠다.

신제품은 로옴의 독자적인 첨단 전원 기술 ‘Nano Pulse Control™’을 탑재하고 새로운 제어 방식을 채용해 트레이드 오프 관계인 고속 응답과 고효율을 동시에 실현, 자동차기기 메이커로부터 높은 평가를 받고 있다.

◇특징

신제품은 Nano Pulse Control™을 통해 매우 높은 강압비를 실현하면서 안정 동작 및 고효율을 실현한 DC/DC 컨버터다. 자동차기기 신뢰성 규격인 AEC-Q100에도 대응해 까다로운 자동차 사용 환경에서도 높은 신뢰성을 확보한다.

1. 배터리 전압 변동 시에도 오버슈트 없이 안정 동작 가능

출력 설정 전압보다 입력 전압이 낮은 상태에서 변동 전 전압으로 복귀하는 경우의 출력 전압 오버슈트를 1/10 이하로 억제했다. 일반품에서는 오버슈트의 대책으로 추가해야 했던 출력 콘덴서가 필요하지 않다. 따라서 크랭킹 등에서 발생하는 돌발적인 배터리 전압 변동 시에도 기기의 안정적인 동작이 가능하다.

2. 폭넓은 부하 전류에서 고효율을 실현해 애플리케이션의 저소비전력화에 기여

일반적으로 트레이드 오프 관계인 고속 응답과 고효율을 동시에 실현했다. 기존 기술을 탑재한 전원 IC의 경우 고속 응답성을 확보하기 위해 큰 구동 전류가 필요하므로 경부하 시 고속 응답과 고효율을 함께 실현하기 어려웠다. 반면, 신제품은 새로운 제어 방식의 회로를 탑재해 일반품보다 낮은 구동 전류로 충분한 고속 응답이 가능하다. 이에 따라 고부하 시 전력 변환 효율 92%(출력전류 1A 시)를 달성했고, 경부하 시 전력 변환 효율에서도 85%(1mA 시)를 달성했다. 경부하에서 고부하까지 업계 최고 수준의 고효율을 실현해 엔진 정지 시와 주행 시 모두 애플리케이션의 저소비전력화에 이바지한다.

3. Nano Pulse Control™로 높은 강압비와 안정 동작 실현

로옴의 독자적인 초고속 펄스 제어 기술 Nano Pulse Control™을 탑재해 AM 라디오 대역(1.84㎒ Max.)에 영향을 미치지 않는 2.2㎒ 동작을 실행함과 동시에 최대 40V의 고전압 입력에 대해 후단 디바이스가 구동하는 3.3~5.0V 클래스의 안정 출력을 실현한다. 또 스펙트럼 확산 기능을 내장해 노이즈 피크를 저감할 수 있어 방사 노이즈에 대한 요구 레벨이 높은 오토모티브 애플리케이션에 적합하다.

4. 세트의 개발 공수 삭감에 크게 기여하는 툴 제공

로옴이 공개하는 레퍼런스 디자인 및 ‘ROHM Solution Simulator’는 회로 설계, 기판 설계, 노이즈 설계, 열 설계, 시뮬레이션의 각 설계 단계에서 세트의 개발 공수 삭감에 크게 기여한다.

◇레퍼런스 디자인

신제품 BD9P 시리즈를 포함하는 레퍼런스 디자인은 ADAS, 인포테인먼트 기능에 필요한 전원 계통을 커버하고 있으며 표준적인 전기적 특성의 측정과 더불어 EMC 테스트, 열 테스트 등도 완료했다. 또 평가 리포트와 함께 설계 데이터 및 탑재 제품의 시뮬레이션 모델, PCB CAD용 Symbol 등 각종 툴도 공개하고 있다. 레퍼런스 보드 ‘REFRPT001-EVK-001’을 사용해 실제 기기에서 검토도 용이하다.

레퍼런스 디자인 URL: https://www.rohm.co.kr/reference-designs/refrpt001

△각종 공개 툴

- 설계 데이터(회로도, BOM, PCB 데이터 등)

- 시뮬레이션 모델(SPICE 모델, 열 시뮬레이션용 모델)

- PCB 라이브러리(CAD 툴용 Symbol, Footprint 등)

◇ROHM Solution Simulator

ROHM Solution Simulator는 파워 디바이스(파워 반도체)와 구동 IC, 전원 IC 등을 솔루션 회로상에서 일괄 검증할 수 있는 웹 시뮬레이션 툴이다. 로옴은 신제품을 포함한 레퍼런스 디자인을 발췌한 형태의 레퍼런스 회로도를 구비해 각종 툴과 함께 제공하면서 개발을 지원하고 있다.

ROHM Solution Simulator URL: https://www.rohm.co.kr/solution-simulator

◇BD9P 시리즈 제품 라인업

신제품은 출력전압 3.3V, 5.0V, 가변 타입을 구비해 폭넓은 회로에 대응할 수 있다.

◇애플리케이션 예

- ADAS의 센서, 카메라, 레이더

- 카 인포테인먼트, 클러스터, BCM(Body Control Module) 등 자동차에서 소형화, 고효율화, 고신뢰성이 요구되는 애플리케이션

◇Nano Pulse Control™

Nano Pulse Control™은 로옴의 수직 통합형 생산 체제를 통해 회로 설계, 레이아웃, 프로세스 3가지 첨단 아날로그 기술을 융합해 실현한 초고속 펄스 제어 기술이다. 기존에는 2개 이상의 전원 IC로 구성해야 했던 고전압에서 저전압으로의 전압 변환을 ‘1개의 전원 IC’로 구성할 수 있다. 이에 따라 12V계 전원 시스템(가솔린 자동차 및 xEV 등) 및 48V계 전원 시스템(마일드 하이브리드 자동차 및 산업용 로봇, 기지국의 서브 전원 등)으로 구동하는 애플리케이션의 소형화, 시스템의 간략화를 도모한다.

◇용어 설명

1. 프라이머리(Primary)

배터리 등의 전력원에서 1단째의 변환을 담당하는 전원 IC를 프라이머리라고 하고, 그다음 2단째의 변환을 담당하는 전원 IC를 세컨더리라고 한다.

2. DC/DC 컨버터

전원 IC의 하나로 직류(DC)에서 직류로 전압을 변환하는 기능을 한다. 스위칭 레귤레이터라고도 하며 스위칭을 통해 출력 전압을 생성한다. 일반적으로 전력 변환 효율이 우수하며 전압을 낮추는 ‘강압’, 전압을 높이는 ‘승압’이 존재한다.

로옴 주식회사 개요

로옴 주식회사는 LSI에서 트랜지스터, 다이오드, LED, 저항기, 모듈에 이르기까지 토탈 솔루션을 제공하는 종합 반도체 제조 업체다. 시장 요구에 앞서가는 고부가가치 신제품 및 신기술 개발, 생산·판매 체제 강화를 추진해 모든 제품의 고기능화 및 소형화에 이바지하고 있다. 창업 이래 ‘품질 제일’을 기본으로 원재료에서 조립 공정에 이르기까지 일관된 품질 관리를 통해 고품질, 신뢰성, 안정 공급을 실현하고 있다. 최근에는 높은 품질이 요구되는 산업 기기 및 차재 시장을 주력 분야로 해 로옴의 우수한 아날로그 파워 기술로 더 높은 도약을 지향하고 있다.

웹사이트: http://www.rohm.co.kr
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