[ 전자 / DCDC Power Modules ] DCDC 컨버터 선정하는 방법 (1)

DCDC 컨버터를 선정하는 방법 (1)

선정 기준: 용도, 입력 전압, 출력 전압과 전류!

용도 Topology (체계적인 분류) 선택

- DCDC 컨버터의 크게 `Buck(강압)`, `Boost(승압)`, `Buck-Boost` 등.

• 입력 전압이 항상 출력 전압보다 높은 경우: `Buck(강압) 컨버터`  (Vin : 5V  ->Vout:3.3V)
• 입력 전압이 항상 출력 전압보다 낮은 경우: `Boost(승압) 컨버터` (Vin : 5V  ->Vout:12V)
• 입력 전압이 출력 전압보다 높을 수도, 낮을 수도 있는 경우: `Buck-Boost 컨버터`

입력 전압 

 - DCDC 컨버터는 입력 전압에 따라 작동하는 범위.

 출력 전압 및 전류

- 컨버터가 공급해야 하는 출력 전압과 전류
- 출력 전압은 보통 고정 or  원하는 출력 전압을 출력함 (FB: Feedback 저항을 통해서 조절)

- 출력 전류는 시스템이 필요로 하는 최대 전류량을 고려하여 정함

ex) 사용하는 current 2A / 선정 시 1.5배 : 약 3A  

출력 리플 전압 (Ripple Voltage)

- 리플 전압은 노이즈에 민감한 회로의 경우 중요, 리플 전압이 낮은 제품을 선택.

( Vout의 -1% ~ 1% 를 권장/ LDO는 다름)

EFFICIENCY ( 효율 )

 - 효율이 높을수록 전력 손실이 적고 열 발생이 줄어듦. 

보호 기능

- 시스템의 안정성과 보호를 위해 이러한 기능을 고려하는 것이 중요.

- 과전류 보호(OCP), 과전압 보호(OVP), 과열 보호(OTP)

열 관리

- 작동 중 열을 발생. 컨버터의 열 방출 특성을 파악하고 방열판 또는 다른 열 관리 방안을 고려함.
   (특히 고출력 및 고효율 설계에서는 발열 관리가 더욱 중요)

제어 방식

- 컨버터의 제어 방식 PWM(Pulse Width Modulation) 방식, PFM(Pulse Frequency Modulation) 방식 

 

 

PWM( Pulse Width Modulation) 

- 주파수는 고정, 펄스폭(Duty Cycle)은 다름.

- 펄스폭이 25%, 50%, 75%로 변하면서, 신호가 "높은 상태"인 시간이 증가하거나 감소함.

-  주파수를 일정하게 유지하면서 펄스폭을 조절해 전력 또는 출력 전압을 조정함.(시간이 증가할수록 출력이 높음)

PFM (Pulse Frequency Modulation)

- 펄스폭은 일정, 주파수가 변화

- 주파수가 낮을 때는 펄스 간격이 길고, 주파수가 높아질수록 펄스 간격이 짧아짐.

-펄스 간의 빈도를 조절하여 출력을 제어. (간격이 좁을수록 출력이 높음)

특징	PWM	PFM
제어 방식	고정된 주파수, 펄스 폭을 조절	고정된 펄스 폭, 주파수를 조절
효율성	고부하에서 효율적, 경부하에서 효율이 낮음	경부하에서 매우 효율적, 고부하에서 비효율적
응답 속도	빠른 응답 속도	응답 속도가 느릴 수 있음
리플 및 잡음	리플이 적고 안정적	리플이 클 수 있으며 불안정할 수 있음
전자기 간섭 관리(EMI)	비교적 쉬움 주파수	변화로 인해 관리가 어려울 수 있음
주로 사용하는 상황	부하, 일정한 전력 요구 환경	경부하, 저전력 요구 환경

 

Frequency/Period/Pulse

PWM(Pulse Width Modulation) 1

 

PWM(Pulse Width Modulation) 2

PFM/PWM

사진 및 자료 출처:https://en.wikipedia.org/

TPSM828301

 

사진 및 자료출처: https://www.ti.com/

 

 

마무리

입력 전압과 출력 전압 그리고 사용되는 전류의 양을 명확히 정하고 용도에 맞게 선정해야 된다.