전원 모듈은 사용 범위가 넓고 개별 구현에 비해 상당히 집적되어 있습니다. 전원 모듈은 입력 전압, 출력 전압, 출력 전력, 출력 수, 절연 등급 및 조정 옵션에 대해 많은 옵션을 제공할 수 있습니다.
아래는 변압기 드라이버가 포함된 전원 모듈의 간단한 블록도 입니다.
많은 옵션이 가능해서, 대부분의 절연형 바이어스 컨버터 제품에 전원 모듈을 사용할 수 있습니다.
다음과 같은 이유로 설계 과정을 매우 간소화 시킵니다:
- 변압기를 특정, 설계 또는 선택할 필요가 없습니다.
- 입력 및 출력 디커플링 커패시터만 포함해서 설계를 시작하면 됩니다.
- 동기화, 출력 전압 선택, 활성화 및 오류 신호와 같은 다른 옵션도 사용할 수 있습니다.
그러나, 특히 출력 수와 변압기의 권선비를 구성할 때 모듈에는 유연성이 부족하다고 간혹 느낄 수 있습니다. 주변 온도 범위 정격이 125℃인 선택 가능한 모듈은 55℃나 85℃ 옵션의 경우보다 더 적습니다. 마찬가지로, 완전한 강화 절연(reinforced isolation) 등급이 가능한 모듈의 수는 기능 절연(functional isolation) 또는 기본 절연(basic isolation)이 가능한 모듈의 수보다 적습니다.
최근, 일부 새로운 전원 모듈은 훨씬 더 집적되어 시스템 성능에 대해 타협을 할 수 있습니다. 한 가지 좋은 예가 TI사의 UCC12050으로, 일반 전원 모듈에 비해 스위칭 주파수가 훨씬 높습니다. 이를 통해 다른 낮은 스위칭 주파수 제품들에 비해 높이와 무게를 상당히 줄일 수 있습니다. 내부 토폴로지 제어 방식은 LDO 또는 외부 피드백 부품 없이 폐루프(closed-loop)로 동작합니다.
UCC12050는 매우 다양한 절연형 DC/DC 바이어스 전원 응용 제품에 많은 이점을 제공합니다. 1차-2차간 정전 용량이 3.5pF에 불과한 EMI에 최적화된 변압기 및 저소음 제어 방식으로 설계되어 있습니다. 해당 솔루션 단독으로 페라이트 비드나 LDO 없이 2층 PCB에서 CISPR32 Class B를 통과할 수 있습니다. 해당 소자는 견고하며, 5 kVrms의 강화 절연 및 1.2 kVrms의 동작 전압 등급이고 125°C의 최대 주변 온도에서도 동작할 것입니다. 소자 제품군에는 3 kVrms의 기본 절연 및 800 Vrms의 동작 전압 등급인 UCC12040도 포함됩니다.
UCC12050은 500mW를 필요로 하는 5V 입력 및 3.3V에서 5.4V 출력인 응용 제품을 대상으로 합니다. 더 높은 입력 또는 출력 전압을 필요로 하는 응용 제품은 사전 변환 또는 사후 변환이 필요합니다. 또한, UCC12050의 경감 곡선(derating curve) 이상의 전력을 필요로 하는 설계의 경우 대체 토폴로지를 모색해야만 합니다.
각 토폴로지와 UCC12050의 비교:
