반도체 전문 온라인 매거진 - 올포칩

ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 이하 ST)가 2개의 전원 출력을 지원하는 ST-ONEMP를 출시해 고집적 절전형 USB-PD(Power Delivery) 디지털 컨트롤러인 ST-ONE 제품군을 확장했다.

ST-ONEMP는 업계 최초로 Arm Corte-M0+ 마이크로컨트롤러, 에너지 효율적인 비상보형 능동 클램프 플라이백(Non-Complementary Active Clamp Flyback) 컨트롤러, USB-PD 3.1 인터페이스를 단일 패키지에 통합한 ST-ONE 아키텍처를 기반으로 구현됐다. ST-ONE 아키텍처는 1차측과 2차측 회로 간에 갈바닉 절연을 사용하기 때문에 USB-PD 전원 어댑터 설계 및 조립을 매우 간소화해준다.

최신 ST-ONEMP는 전원 공유 기능을 추가로 지원함으로써 USB-PD 출력 외에도 보조 출력을 간단하게 구현하기 때문에 최종 사용자들의 유연성과 편의성을 향상시킨다.

ST-ONEMP 내부에는 Cortex-M0+ MCU가 2차측에 내장돼 있고, USB-PD 프로토콜 및 전력변환 펌웨어를 사용자가 조정할 수 있도록 64KB 플래시를 갖추고 있다. USB-PD 3.1 PPS 인증 펌웨어가 사전에 로드돼 표준 애플리케이션을 지원하는 턴키 솔루션으로 활용이 가능하다. 동기식 정류기와 플라이백 컨버터를 제어하는 MCU는 ZVS(Zero-Voltage Switching) 비상보형 능동 클램프 토폴로지에 최적화됐으며, 기존의 유사공진 플라이백(Quasi-Resonant Flyback)보다 더 높은 효율로 고전력을 제공한다.

ST-ONEMP는 게이트 드라이버를 통합한 ST의 GaN(Gallium Nitride) 와이드 밴드갭(Wide Bandgap) 전력 트랜지스터를 비롯해 ST의 MasterGaN 전력 기술과 함께 사용할 수 있다. ST의 GaN 기술은 기존 실리콘 MOSFET보다 더 고주파수에서 우수한 스위칭 성능을 제공하므로 최신 친환경 설계 규정을 준수하는 높은 에너지 효율로 탁월한 전력밀도의 어댑터를 구현해준다.

ST는 ST-ONEMP 및 MASTERGAN4를 이용해 EVLONEMP 레퍼런스 디자인을 제작하며, 20W 단일 포트 스마트폰 충전기에 필적하는 무게와 부피의 65W + 10W AC/DC 어댑터를 구현했다. 최대 효율은 94%로 동급의 기존 2포트 어댑터에 비해 2% 더 높은 반면, PCB 면적은 4분의 1에 불과하다. 이를 통해 OEM 업체들은 더 작은 인클로저 크기로 에너지를 절약하고 플라스틱 사용을 줄이는 보다 친환경적인 제품을 제공할 수 있다.