전력 솔루션 크기 절반으로 줄인 DC/DC 바이어스 공급 모듈

전기차(EV) 구매의 가장 큰 걸림돌이 가격 및 주행이라는 점에서, TI 오토모티브 전원 솔루션의 개발 방향은 한가지였다. 가령, 사용하기 편리한 바이어스 전원 모듈을 통해 전원 솔루션의 크기를 절반으로 축소하여 더 작고 가벼운 시스템을 설계하는 것이다. 

최근 텍사스 인스트루먼트(TI)가 발표한 1.5W 절연 DC/DC 바이어스 공급 모듈을 두고 하는 말이다. 이 전원 모듈(UCC14240-Q1)은 설계자가 전기차(EV), 하이브리드 EV, 모터 구동 시스템 및 그리드 타이 인버터와 같은 고전압 환경에서 사용하기 위해 전력 솔루션 크기를 절반으로 줄일 수 있도록 하는 TI 독점 통합 트랜스포머 기술을 사용한다. 



최근 온라인 제품 발표회에 참석한 라이언 매넉(Ryan Manack) 오토모티브 시스템 부문 이사(TI 시스템 엔지니어링 마케팅)는 “모든 차원에서 파워트레인 시스템을 통합하여 원가 절감, 설계 간소화, 기능적 안전 달성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다”며, “시스템 효율을 높임으로써 주행 거리가 늘어나는 이점이 있다”고 말했다. 

분산형 아키텍처 기술 

전기차 시장이 빠르게 가속화됨에 따라서, 차량 설계 엔지니어들은 효율성과 신뢰성을 높이면서 전기차의 가장 무거운 부품인 파워트레인의 무게를 줄일 수 있는 방법을 찾고 있다. 

전기차의 주행 거리를 늘리기 위해서 크기는 더 작고 신뢰할 수 있는 시스템이 요구됨에 따라, 모든 절연 게이트 드라이버가 각각의 바이어스 공급 장치를 갖춘 분산형 전원 아키텍처로 전환되고 있다.


라이언 매넉(Ryan Manack) 오토모티브 시스템 부문 이사

이 아키텍처는 시스템이 단일 장애점(SPOF) 에 대응하는 방식을 개선함으로써 어느 한 바이어스 공급장치에 결함이 발생하더라도 짝을 이루는 게이트 드라이버와 마찬가지로 다른 바이어스 전원들은 계속해서 작동하고, 자동차를 계속해서 안전하게 주행할 수 있도록 돕는다.

라이언 매넉 이사는 "분산형 전원 아키텍처는 절연형 고전압 환경으로 신뢰성을 크게 높일 수 있을 뿐만 아니라 설계 시간 및 구성요소 수 감소, 크기와 무게 감소라는 장점이 있다"고 말했다.

UCC14240-Q1은 3.5mm의 높이와 작은 크기의 풋프린트를 통해 전원 솔루션 부피를 50%까지 줄여 절반 크기에 더 높은 전력을 제공할 수 있다. 높이가 낮으므로 엔지니어가 모듈을 인쇄회로기판(PCB)의 양쪽에 배치할 수 있는 유연성을 제공한다. 



이 듀얼 출력 전원 모듈은 기존 바이어스 공급의 두 배인 60% 효율을 달성해 전력 밀도는 두 배로 높이고 차량 주행 거리를 연장할 수 있다. 또한 105℃의 온도에서 1.5W 이상을 제공할 수 있으므로 UCC14240-Q1을 통해 엔지니어는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT), 실리콘 카바이드(SiC), 갈륨 나이트라이드(GaN) 스위치를 높은 주파수로 구동할 수 있다.

또한 3.5pF 일차-대-이차 커패시턴스 로 TI 고유의 통합 트랜스포머 기술을 적용해서 고속 스위칭을 통해 발생되는 EMI 를 완화하고 150V/ns 이상의 공통모드 과도응답 내성(CMTI) 성능을 쉽게 달성한다.

특히 UCC14240-Q1은 소프트 스위치, 스프레드 스펙트럼 모듈레이션, 실딩(shielding), 낮은 기생과 같은 특성을 가지고 있어 디자이너가 CISPR (국제무선장애특별위원회) 25 및 CISPR 32의 전자기 호환성 요건을 좀더 수월하게 달성하고 출시 기간을 단축할 수 있도록 한다.