최대 3750VRMS 절연 보호 기능 제공하며 전력 소모 최대 80%까지 줄여
텍사스 인스트루먼트(TI)는 26일인 오늘 산업용 및 차량용 고전압 애플리케이션의 신호 무결성, 전력 소비 및 수명을 연장해주는 신호 절연 반도체로 구성된 새로운 옵토에뮬레이터 포트폴리오를 출시했다.
LED를 통합 신호를 절연하는 옵토커플러는 오래 전부터 엔지니어가 보편적으로 고려해왔던 선택사항이다. 하지만 옵토커플러는 LED의 불가피한 노후화를 보완하기 위해 선제적인 과잉설계가 필요하다. 이 경우 대기전력에 대한 이슈가 발생한다. 이는 곧 제품 수명을 저하시키는 요인이 된다. 이뿐 아니라 기존 옵토커플러 절연재는 고전압 스트레스 발생 시 장벽에 고정이 발생할 수 있다는 단점도 지적됐다.
TI의 첫 옵토커플러 제품군은 절연 장벽에 이산화규소(SiO2)를 사용해 과잉설계의 필요성을 없애고, LED의 노후화도 방지한다. 또한, 업계에서 일반적으로 사용되는 옵토커플러와 핀투핀으로 호환 가능해 SiO2 기반 절연 기술의 고유한 이점을 활용하면서 기존 설계에 원활하게 통합한다.
이 디바이스 포트폴리오는 500VRMS/µm의 높은 유전체 강도를 가진 TI의 SiO2 절연 장벽으로 최종 제품 설계를 40년 이상 보호하며, 최대 3750VRMS의 절연 보호 기능을 제공하면서 전력 소모를 최대 80%까지 줄여준다. 또한, –55°C에서 125°C에 이르는 넓은 범위의 동작 온도를 견디며 옵토커플러보다 최대 10배 높은 공통 모드 과도 내성을 제공한다.
발표를 진행한 TI 코리아 개인전자장비 부문 아날로그 기술지원 담당인 김태호 부장은 이번 절연 디바이스 포트폴리오 출시에 앞서 자사의 고전압 기술 잠재력을 최대한 활용했다고 밝혔다. 김태호 부장은 "고전압 설계 시 뒤따르는 핵심과제가 있다. 이에 고전압 절연은 견실한 절연 장벽으로 안전한 고전압 시스템 설계를 지원한다"고 밝혔다.
김태호 부장은 "산업용 및 차량용 애플리케이션 제작에서는 높은 신뢰도, 긴 수명주기, 개선된 신호 무결성에 대한 요구가 증가한다. 여기서는 AC를 DC로 변환해주는 과정이 반드시 필요하다. 한 예로, 최근 각광받는 전기차는 안전을 위한 내구성과 수명이 중요하다. 옵토에뮬레이터는 옵토커플러를 핀투핀으로 대체하며, 낮은 IF 임계값 및 공급 전류를 사용해 최대 80% 전력 소비를 절감한다"고 말했다.
또한, "옵토에뮬레이터는 어댑터, 온보드차저 등 다양하게 활용된다. 온도 범위에 걸쳐 CTR을 동일하게 유지해 환경 변화에 대해 일관된 출력 조절을 제공하며, 대체 부품 간 차이를 줄여 설계를 개선하고 효율성을 최적화한다. 또한, 넓은 대역폭으로 부하 과도 응답을 개선하고 출력 커패시터 요구사항을 줄여 시스템 비용을 개선한다"고 덧붙였다.
TI 체데니야 아브라함(Tsedeniya Abraham) 인터페이스 제품 총괄 매니저는 "오늘날 전동화의 물결은 고전압 시스템 설계의 복잡성과 맞물리며 엔지니어에게 적절한 수준의 절연을 유지하는 동시에 제품의 성능과 수명을 늘려야 하는 과제를 부여한다"며, "TI의 새로운 옵토에뮬레이터 포트폴리오는 합리적인 가격의 절연을 제공할 뿐 아니라 고전압 기술을 진보시키고자 하는 자사의 의지를 보여준다"고 말했다.
한편, TI는 오랫동안 절연 제품을 통해 고전압 설계를 지원해왔다. 옵토에뮬레이터 포트폴리오 출시는 엔지니어가 고전압 기술의 잠재력을 최대한으로 활용하도록 지원하려는 노력의 일환이다. 4.8mm x 3.5mm 크기의 소형 패키지 옵션 제공되며, 옵토 에뮬레이터 제품의 차량용 버전은 2024년에 출시 예정이다.
헬로티 서재창 기자 |
