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엔지니어 인터뷰

환경 부하 저감을 위한 전원 기술 동향 Part 2

동기정류화를 통해
AC/DC 컨버터의 효율 개선

주목 키워드
  • BM1R001xxF 시리즈
  • 불연속~임계~연속 모드 모두 대응
  • 동기 제어
  • 션트 레귤레이터
  • sleep 모드
  • 무부하 시의 소비전력
  • 효율

-그럼, 구체적인 솔루션에 대해 설명해 주십시오.

로옴은 AC/DC 컨버터에 있어서 동기정류 방식의 과제를 해결한 컨트롤러 IC, BM1R001xxF 시리즈를 개발하였습니다. 불연속~임계~연속 모드에 모두 대응하여, 연속 모드 동작 시에도 특별한 보호회로는 필요하지 않습니다. PWM 방식의 컨버터에도 사용이 가능하여, 안정된 동기정류 동작이 가능합니다.

BM1R001xxF 시리즈는 기본적으로, 다이오드 정류 방식 회로의 정류 다이오드를 대체하여 사용할 수 있는 외장 MOSFET의 동기 제어션트 레귤레이터를 포함하는 출력 설정 회로를 제공합니다. 회로 예를 참고하시면, 이해가 빠르실 것입니다.

I-7_PS_graf03

왼쪽 회로도의 베이지색 부분을 BM1R001xxF 시리즈로 대체합니다. MOSFET는 외장입니다.
오른쪽 회로도는 BM1R001xxF 시리즈로 대체한 경우의 일례 (청색 부분)입니다.

BM1R001xxF 시리즈는 동기정류 제어부와 션트 레귤레이터부가 독립된 구성입니다. 동기정류 제어부는 무부하 시 등에 sleep 모드로 자동 전환됨으로써, 동작전류를 낮게 억제합니다. 또한, 션트 레귤레이터부는 개별 션트 레귤레이터보다 훨씬 작은 40µA의 동작전류를 실현합니다. 당사에서 비교한 결과로는, 다이오드 정류 방식으로 범용 션트 레귤레이터 IC를 사용한 경우에 비해, 무부하 시의 소비전력을 25mW 이상 저감하였습니다.

-효율 면에서는 어떻습니까?

하기는 다이오드 정류 방식과 효율을 비교한 그래프이므로, 참조하여 주십시오.

I-7_PS_graf04

당사에서 비교한 결과, 기존의 다이오드 정류에 비해 전원 모듈 전체에서 3% 이상의 효율 개선을 확인할 수 있었습니다.

왼쪽은 115VAC 입력 시의 비교입니다. 다이오드 정류 방식 쪽의 효율도 결코 낮다고 할 수 없지만, 동기정류 방식에서는 최대 91%의 고효율을 실현하여, 다이오드 정류 방식 대비 최대 4% 이상 개선되었습니다. 오른쪽은 230VAC 입력 시의 효율로, 입력전압이 높아 효율은 약간 저하되었지만, 거의 88% 이상으로, 115VAC 시의 다이오드 정류 방식의 효율을 상회하고 있습니다. 효율 개선은 최대 3% 이상입니다.

-개념적으로, BM1R001xxF 시리즈를 사용한 동기정류 방식 AC/DC 컨버터는 앞에서 설명한 미국의 규제를 만족하는 제품이라고 할 수 있습니까?

엄밀히는 요구 조건에서의 평가가 필요하지만, 상기 그래프와 같이, 다이오드 정류 방식으로는 달성할 수 없는 레벨의 고효율을 실현할 수 있으므로 충분히 대응 가능하다고 생각합니다.

-그럼, 다음으로 「산업 폐기물 삭감」에 대해 설명하여 주십시오.

※본 기사는 2018년 1월 시점의 내용입니다.

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