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TI, 슈퍼커패시터 충전 기능 및 업계 최저 IQ 전류를 지원하는 벅부스트 컨버터 출시

기사입력 : 2021년 11월 03일 10시 58분
ACROFAN=Newswire | newswire@acrofan.com SNS
텍사스 인스트루먼트(TI)는 정동작 전류(IQ)[1]가 60nA로 극히 낮은 양방향 벅/부스트 컨버터[2] 를 출시한다고 밝혔다. 이는 경쟁 부스트 컨버터[3]에 비해 IQ가 1/3에 불과한 수준이다. 새로 출시된 TPS61094 벅/부스트 컨버터는 슈퍼커패시터[4] 충전을 위한 벅 모드를 통합하는 동시에 IQ 가 극히 낮기 때문에, 일반적으로 사용하는 하이브리드 레이어 커패시터 (HLC: Hybrid-layer Capacitors)에 비해서 배터리 수명을 20%까지 연장할 수 있다. 슈퍼커패시터의 충전과 방전은 스마트 계량기, 연기 감지기, 비디오 도어벨 등 배터리로 구동되는 산업용 애플리케이션이나 의료용 애플리케이션의 지속적인 작동에 중요한 피크 부하[5] 및 예비전력 관리에 도움을 준다. 이 제품에 관한 추가 정보는 www.ti.com/tps61094-pr 에서 확인할 수 있다.

배터리로 작동되는 시스템을 설계하는 엔지니어들이 흔히 직면하는 설계 과제는 밀리암페어[6]나 마이크로암페어[7] 대역에서 무부하 또는 경부하 조건으로 높은 효율을 달성해야 하는 것이다. 이를 위해서는 전원 장치를 통해 출력을 조절하면서 전원 전류를 나노암페어 대역으로 극히 낮게 유지해야 한다. TPS61094는 기존에 상충하던 두 가지 장점을 모두 제공한다. 즉, 통합형 벅/부스트 컨버터를 통해 설계를 간소화하고 높은 출력 전류와 낮은 IQ로 배터리 수명을 연장한다. 기술기고문 “유량계의 배터리 수명 연장을 위해 IQ가 낮은 벅/부스트 컨버터를 사용할 때의 3가지 이점”에서 이에 관해 더 자세히 다루고 있다.

- 슈퍼커패시터를 통해 낮은 IQ를 유지하며 피크 부하와 예비 전력 지원

오늘날 리튬염화티오닐(Li/SOCl2) 배터리 기반 설계는 비싸고 충전 전류 제어에 최적화되지 않은 HLC를 사용해 피크 부하를 관리하는 경우가 많다. 새롭게 선보이는 TPS61094는 IQ가 60nA로 낮고 슈퍼커패시터의 충전 및 방전이 가능하다. 이에 따라 엔지니어들은 피크 부하를 관리하기 위해 HLC를 슈퍼커패시터로 대체할 수 있게 되고, 단일 배터리로 10년 이상 작동해야 하는 애플리케이션에서 배터리 수명을 20%까지 연장할 수 있다. 애플리케이션 노트 “스마트 계량기에 TPS61094를 채택하여 수명을 연장하고 비용 경쟁력이 우수한 솔루션 설계” 에서는 TPS61094를 채택한 스마트 계량기 시스템 설계에 대해 설명하고 있다.

또, TPS61094는 정전 시에 안전하게 전원을 차단하거나 마지막까지 통신을 해야 하는 애플리케이션을 위한 예비 전력을 제공할 수 있다. 기술기고문 “슈퍼커패시터를 사용해서 예비 전력을 구현하기 위한 효과적인 방법”에서 더 자세한 내용을 다룬다.

- 업계 최저 IQ로 두 배의 출력 전류 제공

업계에서 IQ가 가장 낮은 이 벅/부스트 컨버터는 배터리 수명을 연장하는 것은 물론이고, 부스트 작동 시 인덕터 [8]전류 제한이 2A에 달한다. 따라서, TPS61094는 경쟁 부스트 컨버터에 비해 두 배의 출력 전류를 제공할 수 있다.

이와 같이 추가적인 출력 전류를 제공하므로 TPS61094는 협대역 사물 인터넷(NB-IoT), LTE-M, Wi-SUN, MIOTY, 블루투스®, 무선 M-Bus 같은 무선 표준을 더 넓은 입력 전압 범위로 지원할 수 있다. 예를 들어 TPS61094는 0.7V에 이르는 낮은 입력 전압으로 250mA 이상의 출력 전류를 지원할 수 있다.

- 부품 수를 최대 50%까지 절감, 설계 간소화

스마트 계량기 같은 산업용 애플리케이션은 예비 전력이나 피크 부하를 관리하기 위해서 여러 개의 전원 부품을 필요로 한다. TPS61094는 벅 차저와 부스트 컨버터를 단일 IC에 통합함으로써 디스크리트[9] 벅 차저, 인덕터, 2개의 외부 커패시터가 필요하지 않게 되어 부품 수를 절반으로 줄이고 보드 공간을 확보할 수 있다.

또, TPS61094는 벅 차저와 부스트 컨버터를 통합함으로써 설계 엔지니어가 모든 기능 간의 연동을 손쉽게 제어할 수 있으므로 작동 모드의 전환이 보다 원활하다.

- 패키지, 공급, 가격

TPS61094는 TI와 공인 유통판매 업체들을 통해서 공급을 시작했으며, 2mm x 3mm 12핀 WSON 패키지로 제공되고 가격은 1,000개당 1.20달러이다. TI.com과 다른 유통 채널에서 기본형과 맞춤형 수량의 릴 서비스 제공한다. 또한 TI.com에서는 TPS61094EVM-066 평가 모듈을 99달러에 구입할 수 있으며 다양한 결제 및 출하 옵션을 제공한다.

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[1] 정동작 전류: 정동작 전류는 DC-DC 컨버터의 반대쪽에 부하가 없는 경우 전원 공급 디바이스로부터 기인한 전류

[2] 컨버터: 신호 또는 에너지의 모양을 바꾸는 장치

[3] 부스트 컨버터: 입력 전압에 대해 출력 전압을 높여 사용하기 위한 회로로써 step-up converter, 또는 승압형 컨버터라고도 부름

[4] 슈퍼커패시터: 에너지를 저장한 뒤 필요할 때 순간적으로 고출력 전기를 보낼 수 있는 에너지 저장장치. 커패시터(콘덴서)의 성능 중 특히 전기 용량의 성능을 중점적으로 강화함

[5] 피크 부하: 전력의 수요량을 전력 부하라 하며 1일 또는 어떤 기간 동안의 부하의 최댓값

[6] 밀리암페어: 전류의 단위로 1/1,000 암페어

[7] 마이크로 암페어: 전류의 단위로 100만분의 1 암페어 (10-6A)

[8] 인덕터: 전자기유도 현상을 이용하여 전류의 시간에 따른 변화로 유도기전력을 형성할 수 있게 고안된 장치

[9] 디스크리트: IC를 사용하지 않고 트랜지스터와 FET를 액티브 소자로 하여 개별 부품으로 구성된 회로나 기기

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