집적된 MOSFET을 사용하여 전류 제한하기

전류 제한기 회로에서 핫 스왑 컨트롤러, 서지 보호기, 전자 회로 보호기 및 이상적인 다이오드와 같은 보호 단계를 자주 볼 수 있습니다. 이러한 부품들은 대부분 전류를 흘리거나 끊기 위해 또는 전류를 제한하기 위해 외부 MOSFET을 스위치로 사용하며, 이 경우 스위치는 선형 레귤레이터처럼 동작합니다. 그러나 이러한 스위치에서 MOSFET은 항상 안전 동작 영역(Safe Operating Area, SOA) 내에서 동작해야만 합니다. 그렇지 않으면 반도체 소자가 손상되어 회로도 손상될 것입니다.

안타깝게도 적절한 MOSFET을 선택하고 SOA를 절대 벗어나지 않도록 동작시키는 것이 항상 쉽지는 않습니다. 동작 온도, 전압, 전류 그리고 특히 시간과 같은 모든 요인이 영향을 줍니다. 안전하게 동작하도록 하기 위해서는 모든 것이 적절해야 합니다. 아래 그림 1은 일반적인 N 채널 MOSFET의 SOA 그래프입니다. 표시된 선 아래 부분에서의 MOSFET 동작이 허용됩니다.

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그림 1. N 채널 MOSFET의 일반적인 SOA

한 가지 예가 전류 제한 전용 IC인 Analog Devices Inc.사의 MAX17523입니다. 이 IC는 전류를 150mA와 1A 사이의 값으로 제한할 수 있는 두 개의 MOSFET을 가지고 있습니다. 전류가 한계치에 도달하면 (문제가 해결될 때까지)전류를 차단했다 일정 대기 시간 후에 재개하는 것을 반복하거나, 다음 스위치 온 동작 때까지 계속해서 전류를 차단하거나, 또는 계속해서 전류를 제한합니다. 이렇게 하면 내부 MOSFET은 옴 영역(선형 영역)에서 동작합니다. 따라서 이는 일종의 선형 레귤레이터 기능입니다. 이러한 각 조정 가능한 제한 모드에서 내부 MOSFET는 항상 SOA 내에 있어서 손상되지 않습니다. 그리고 정교한 계산이나 평가가 필요하지 않습니다.

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그림 2. 전류 제한 전용 IC의 간단한 회로도

적절한 고집적 IC를 사용한다면 회로에서 전류를 제한하는 것은 문제되지 않습니다. 또는 DC DC 컨버터에 조정 가능한 전류 제한기가 없는 경우 이런 유형의 회로를 DC DC 컨버터와 결합하는 것도 일리가 있습니다.



영문 원본: Limiting current using an integrated MosFET