반도체 전문 온라인 매거진 - 올포칩

글/ 키스 솔루샤(Keith Szolusha) 애플리케이션 디렉터, 아나로그디바이스(Analog Devices)

LED는 일반 조명에서부터 자동차, 산업용, 테스트 장비, 간판, 안전 장비를 비롯해서 점점 더 다양한 애플리케이션으로 적용 범위를 넓혀가고 있다. 그에 따라 LED 드라이버에 대한 요구 사항 역시 점점 더 늘어나고 있다. 최신 LED 솔루션은 컴팩트하고 효율적이며 잡음이 적으면서, 높은 디밍 비율과 향상된 결함 보호 기능을 가진 드라이버 제품을 필요로 한다. LT3922는 이 모든 요구 사항들을 충족하는 드라이버 제품이다.

LT3922 동기식 LED 드라이버는 2A, 40V 스위치를 통합하고 있으며, 부스트, 벅, 부스트-벅 LED 드라이버로 구성할 수 있다. 이 제품은 초소형 4mm x 5mm QFN 패키지에 고효율 스위치를 통합하고 있다. 이 디바이스는 리니어 테크놀로지(Linear Technology, 현재 ADI에 합병)의 첨단 스위칭 기술을 적용해서 작은 면적에서 높은 전력 밀도를 달성하며, 에지 레이트를 제어해서 원치 않는 EMI를 완화한다. LT3922는 링잉을 일으키지 않도록 제어된 스위칭 에지가 특징으로, 고효율과 저잡음 간에 적절한 균형을 제공한다. 이 제품은 컴팩트한 솔루션을 위해 최대 2.5MHz로 작동할 수 있다.

초소형 LT3922 LED 드라이버는 차량용 환경에서 요구하는 낮은 EMI와 높은 효율 및 결함 보호 기능이 특징이다. 이 제품은 차량용으로 36V 트랜션트와 3V 콜드 크랭크 조건에서도 동작된다. 이 제품에 적용된 사일런트 스위처(Silent Switcher®) 아키텍처, 대역확산 스펙트럼 주파수 변조(SSFM), 제어된 스위칭 에지는 낮은 EMI로 LED를 구동할 때 이상적이다. 유연한 토폴로지 덕분에 주간 주행등, 방향 지시등, 미등, 전조등뿐 아니라 높은 디밍 비율의 대시보드와 헤드업 디스플레이에도 활용할 수 있다. 또한 보호 기능을 포함하고 있어, 단락 및 open LED 보호에 필요한 외부 부품 수를 줄일 수 있게 해준다.

그림 1: LT3922는 2MHz 차량용 부스트 LED 드라이버로서 낮은 EMI가 특징이고, 

내부적으로 생성된 PWM 디밍으로 91% 효율을 달성하며, CISPR 25 Class 5 EMI 요건을 충족한다.

EMI를 낮추는 빌트인 기능들

LT3922는 손쉽게 EMI를 낮출 수 있게 하는 몇 가지 기능들을 포함한다. 첫째, ADI의 특허 기술인 사일런트 스위처 아키텍처를 적용하고 있다. 이 아키텍처는 내부에 통합된 동기식 스위치가 핫 스위칭 루프 면적을 최소화하며, 스위칭 에지를 제어해서 링잉을 일으키지 않도록 한다. 2개의 V_OUT 핀 가까이에 작은 세라믹 커패시터들을 배치하여 핫루프 면적과 EMI를 최소화하도록 핀아웃을 설계했다. 또한 이 IC는 스위칭 에지 레이트를 제어함으로써, 이 기능이 없는 컨버터들에서 흔히 발생하는 고주파 링잉 문제를 제거하여, 전력 효율을 떨어트리지 않고도 고주파 EMI를 낮추도록 한다.

LT3922의 SSFM 기능은 저항을 사용해 설정한 스위칭 주파수를 100% ~ 125% 범위에서 확산시킨다. 그럼으로써 이 컨버터의 낮은 주파수와 높은 주파수에서 피크 및 평균 EMI를 모두 낮춘다.

부스트, 벅, 부스트-벅

LED는 전류를 제어하여 구동되는 광원이므로, LED+나 LED-의 어느 한 쪽이나 혹은 둘 다를 비-접지 전위로 연결할 수 있다. 이는 LED 드라이버 토폴로지로, 부스트-벅(스텝업과 스텝다운)과 벅 모드(스텝다운)를 비롯한 다양한 옵션 가능성을 열어준다. 상측 PWMTG 드라이버와 낮은 EMI 스위치를 부스트, 벅, 부스트-벅 LED로 구성할 수 있으며, 그러면서도 낮은 EMI, SSFM, 내부 PWM 디밍 같은 이 IC의 모든 바람직한 특성들은 그대로 유지할 수 있다.

 그림 2: LT3922는 CISPR 25 Class 5 복사 및 전도 EMI 요건을 충족한다.

LT3922는 부스트 컨버터로서 최대 34V까지 LED를 구동할 수 있다. 이 제품은 차량용 애플리케이션용으로 최고 효율의 400kHz 컨버터로 구성하거나, 최대 5000:1의 PWM 디밍 범위를 가진 초소형 2MHz 컨버터로 구성할 수 있다.

그림 3의 LT3922 부스트-벅 토폴로지는 LED 스트링 전압 범위보다 더 넓은 입력 전압 범위를 지원한다. 특허 받은 이 낮은 EMI 토폴로지는 부스트 타입의 낮은 리플 입력 인덕터와 벅 타입의 낮은 리플 출력측 인덕터를 사용한다. 4V ~ 18V의 입력으로 3V ~ 16V의 LED 스트링 전압을 구동할 수 있다.

LT3922 동기식 LED 드라이버는 차량용 및 산업용 LED 드라이버의 많은 요구 사항들을 충족한다.

그림 3: 낮은 입력 및 출력 리플을 특징으로 하는 2MHz 부스트-벅 LED 드라이버. 

CISPR 25 Class 5 EMI 요건을 충족한다.

저자 소개

키스 솔루샤(Keith Szolusha)는 아나로그디바이스(캘리포니아주 산타클라라)의 애플리케이션 디렉터이다. 2000년부터 BBI 전원 제품 그룹에서 부스트, 벅-부스트, LED 드라이버 제품을 맡아 왔으며 전원 제품 EMI 챔버 관리 업무도 맡고 있다. MIT에서 1997년에 BSEE, 1998년에 MSEE를 취득했다. keith.szolusha@analog.com