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로옴 (ROHM) 주식회사 (본사 : 교토 / www.rohm.co.kr)는 DC/DC 컨버터 IC를 비롯하여, 각종 전원 IC의 부하 응답 특성 (이하, 응답 성능. 후단 회로 동작 시의 응답 속도와 전압 안정도)을 향상시키는 새로운 전원 기술 「QuiCur (퀵커)」를 확립했다.

전원 IC는 안정된 전원 기능을 실현하기 위해 끊임없이 출력전압을 감시하고 있으며, IC 내부의 기준전압과 비교함으로써 출력전압을 미세 조정하는 회로 (이하, 귀환 회로)가 탑재되어 있다. 이 귀환 회로가 더 빠르게 응답하게 되면, 입력전압이나 부하전류 등의 변동에 따라 발생하는 출력전압의 변화를 짧은 시간에 원래대로 복귀시킬 수 있다. 반면에 지나치게 빠른 응답을 추구하는 경우, 회로 동작이 불안정해짐에 따라 출력전압이 발진하고, 출력 콘덴서의 정전용량 (이하, 출력 콘덴서 용량)도 응답 속도에 영향을 미치게 되므로, 원하는 만큼의 응답 성능을 실현할 수 없었다. 

이번에 개발한 고속 부하 응답 기술 「QuiCur」를 전원 IC에 탑재하면, 전원 IC의 귀환 회로가 불안정해지지 않는 극한까지의 응답 성능을 실현할 수 있다. 전원 IC에 필요한 출력 콘덴서에 대해, 정전용량을 최소한으로 억제하여 부품수 및 실장 기판 면적을 삭감할 수 있을 뿐만 아니라, 정전용량과 출력전압 변동의 선형 (정수가 마이너스의 비례 관계) 조정이 가능하여, 사양 변경에 따른 정전용량 증가 시에도 간단히 원하는 만큼의 안정 동작을 실현할 수 있다. 따라서, 부품수와 안정 동작의 양면에서, 전원 회로 설계 공수의 대폭적인 삭감에 기여한다. 

현재, 「QuiCur」 기술을 탑재한 전원 IC의 제품화를 추진하고 있으며, 2022년 4월에 DC/DC 컨버터 IC, 2022년 7월에 리니어 레귤레이터 샘플 출하를 개시할 예정이다.

최근, 모든 어플리케이션의 전자화가 추진됨에 따라, 전자부품 탑재수 증가와 함께 어플리케이션의 설계 공수도 증가하고 있다. 이러한 상황에서, 전자 회로의 안정화 등, 매우 많은 부분에서 활용되는 콘덴서의 수를 저감하고자 하는 요구가 높아지고 있다. 또한, 전자 회로에서는 사양 변경 시의 설계 공수를 삭감하기 위해, 응답 성능이 우수하고 안정 동작을 실현할 수 있는 고품질 전원 IC가 요구되고 있다.

로옴은 전원 IC에 기본적으로 요구되는 과제를 해결하기 위해, 전원 IC의 응답 성능을 최대한으로 추구할 수 있는 고속 부하 응답 기술 「QuiCur」를 확립했다. 

＜고속 부하 응답 기술 「QuiCur」＞

QuiCur는 고속 부하 응답을 실현하는 로옴의 독자적인 회로 「Quick Current」의 상표다. 전원 IC의 귀환 회로에서, 불안정해지지 않는 극한까지의 부하 응답 성능 (응답 성능)을 실현할 수 있다. 하기 특징을 바탕으로 어플리케이션의 전원 회로 설계 공수 삭감에 기여한다.

1. 출력 콘덴서의 부품수 및 기판 실장 면적 삭감 가능

QuiCur는 부하 전류에 대한 출력전압의 변동에 신속하게 응답할 수 있어, 전원 IC에 필요한 출력 콘덴서 용량을 저감함으로써, 부품수 및 기판 실장 면적을 삭감할 수 있다. 로옴의 기존 기술 대비, 50% 이하의 콘덴서 용량으로 동등한 응답 성능을 실현할 수 있다. 

2. 사양 변경 시에도 간단히 안정 동작 실현 가능

출력 콘덴서 용량이 커지면, 출력전압은 안정되지만 순간적인 응답 성능 (반응까지 걸리는 시간)은 악화된다.

QuiCur는 출력 콘덴서 용량이 커져도 순간적인 응답 성능에 변화가 없으므로, 출력 콘덴서 용량과 출력전압 변동의 선형 (정수가 마이너스의 비례 관계) 조정이 가능하다. 사양 변경에 따라 한층 더 안정 동작을 필요로 하는 경우 (출력전압 변동을 더 저감하고자 하는 경우)에도 간단히 안정 동작을 실현할 수 있다.

＜QuiCur 기술의 상세 내용＞

QuiCur는 응답 성능을 최대한으로 추구하기 위해, 응답 속도 (제어계)와 전압 안정도 (보정계)의 신호 처리의 역할을 분담함으로써, 기존 전원 IC의 귀환 회로에서 문제시되는 「불안정 영역보다 낮은 주파수 영역에 사용 불가능한 영역이 발생」하거나, 「출력 콘덴서 용량으로 인해 제로 크로스 주파수 (f0)가 변화」하는 2가지 과제를 해결했다.

먼저, 「사용 불가능 영역 발생」 과제에 대해서는, 귀환 회로에서 사용 불가능 영역이 발생하지 않는 전용 오차 앰프 (증폭기)를 구비함으로써 해결했다. 두번째 과제인 「제로 크로스 주파수 변화」에 대해서는 2단째의 전용 오차 앰프를 구비하여, 그 증폭률 (Gain)을 전류 구동으로 조정할 수 있는 기술을 도입했다. 접속되는 출력 콘덴서 용량으로 인해 제로 크로스 주파수는 변화하지만, 이에 맞추어 증폭률을 조정함으로써, 제로 크로스 주파수를 불안정 영역과 안정 제어 영역의 극한 (경계선상)으로 설정할 수 있게 된다. 이러한 2개의 오차 앰프로 역할을 분담하여 구축한 시스템은 귀환 회로를 탑재하는 DC/DC 컨버터 IC 및 리니어 레귤레이터 등의 전원 IC에서 폭넓게 적용할 수 있다.  

＜압도적인 안정 제어 기술 「Nano Cap」과의 연계＞

Nano Cap은 아날로그 회로의 응답 성능 개선과 배선 및 증폭기의 기생 요인 극소화를 통해, 리니어 레귤레이터의 출력에 대해 안정 제어를 제공한다. 출력 콘덴서 용량을 기존 기술의 1/10 이하로 억제할 수 있으므로, 예를 들면 리니어 레귤레이터 출력측 콘덴서가 필요하지 않게 되어, 마이컴측 100nF의 콘덴서만으로 안정 동작이 가능해진다.

QuiCur만으로는 µF까지만 출력 콘덴서 용량을 저감할 수 있지만, QuiCur와 Nano Cap을 조합하여 사용하면 nF까지 저감할 수 있다. 

Nano Cap에 대해서는 하기 URL을 참조 https://www.rohm.co.kr/support/nano