온세미컨덕터, 혁신적인 초고밀도 오프라인 전력 솔루션 공개

2021년 06월 24일

온세미컨덕터가 CrM(Critical Conduction Mode) 토템 폴 역률 보정(PFC) 컨트롤러를 공개하며, 초고밀도 오프라인 전원 공급장치용 솔루션 세트 제품군을 확장했다고 밝혔다.

기존 PFC 회로에서 정류기 브리지 다이오드는 240W 전원 공급장치에서 약 4W의 손실을 발생시킨다. 이는 전체 손실의 약 20%를 차지한다. 여기서 PFC 회로부는 약 97%의 효율을 가지며, LLC 회로부 역시 이와 유사한 성능을 제공한다. 반면, 정류기 브리지 다이오드(lossy diode)를 토템 폴 방식의 스위치로 교체하고 부스트 PFC 기능을 사용하면, 브리지 다이오드 손실을 줄이고 전반적인 효율성을 크게 향상시킬 수 있다. NCP1680는 실리콘 카바이드(SiC) 혹은 질화갈륨(GaN) 디바이스와 같은 Wide Bandgap switch뿐만 아니라 일반적인 super junction silicon MOSFET도 사용할 수 있다.

새로운 NCP1680 CrM 토템 폴 PFC 컨트롤러는 새로운 전류제한 아키텍처와 라인 위상 검출기법을 사용한다. 동시에, 검증된 제어 알고리즘을 사용하여 성능을 저하시키지 않으면서도, 저비용 고효율인 토템폴 PFC 솔루션을 제공한다. 내부적으로 보정된 디지털 루프 컨트롤은 제품의 핵심기능이다. 또한, 이는 밸리 스위칭이 가능한 온타임 CrM 아키텍처를 채택했다. 주파수 폴드백 및 밸리 동기식 스위칭을 동반하는 불연속 전류모드(DCM) 동작을 통해 경부하 조건에서도 고효율을 요구하는 최신 효율성 기준도 충족할 수 있다.

NCP1680은 고도로 집적화 되었으며, 범용 입력 전원(90Vac에서 265 Vac)에서 최대 350W의 출력까지 동작하는 전원 공급 장치 설계를 가능하게 한다. 230Vac 입력 조건에서 NCP1680을 기반으로 하는 PFC 회로는 300W에서 약 99%에 가까운 효율을 달성할 수 있다. 완벽한 기능을 갖춘 토템 폴 PFC를 위해서는 간단한 구성요소만 요구되므로, 공간과 구성 요소 비용을 절약할 수 있다. 구성요소 개수를 추가적으로 줄이면, 홀 효과(Hall Effect) 센서 없이도 cycle-by-cycle current limit 기능을 구현할 수 있다.

소형 SOIC-16 패키지로 제공되는 NCP1680은 최신 토템 폴 PFC 설계를 디버깅할 수 있고, 빠른 개발을 진행할 수 있도록 지원한다.

Fast leg방식의 토템 폴 PFC를 채용한 NCP1680은 NCP51820 하프 브리지 GaN HEMT 게이트 드라이버 혹은 NCP51561 절연 SiC MOSFET 게이트 드라이버와 함께 사용할 수 있다.

NCP51561은 4.5A 소스 및 9A 싱크 피크 전류 기능을 갖춘 절연 듀얼-채널 게이트 드라이버다. 이 새로운 디바이스는 실리콘 전력 MOSFET와 SiC 기반 MOSFET 디바이스의 빠른 스위칭에 적합하며, 짧고 일정한 propagation delay를 구현했다. 두 개의 독립적인 5kVrms(UL1577 정격) 갈바닉 절연 게이트 드라이버 채널은 두 개의 로우사이드, 두 개의 하이 사이드 스위치 혹은 프로그래밍 가능한 데드 타임을 가진 하프 브리지 드라이버로 사용할 수 있다. Enable 핀은 두 가지 아웃풋을 동시에 차단하며, NCP51561은 게이트 드라이버와 Enable 기능을 위한 독립적인 저전압 차단(UVLO)과 같은 중요한 보호 기능을 제공한다.

온세미컨덕터는 실리콘 MOSFET 대비 효율을 높인 다양한 SiC MOSFET을 제공한다. 낮은 온저항(RDS(on)) 및 컴팩트한 크기의 칩을 통해 낮은 캐패시턴스와 게이트 차지(Qg)를 보장하고, 시스템 크기를 줄이고 높은 효율성을 제공함으로써 전력 밀도를 높일 수 있다. 온세미컨덕터는 650 V SiC MOSFET을 TO-247-4L, D2PAK-7L 패키지 형태로 출시했으며, 포트폴리오를 지속적으로 확대할 계획이다. 이외에도, 온세미컨덕터는 650 V SUPERFET III MOSFET 기반의 완벽한 포트폴리오를 제공하고 있다.