배터리 전압 변동에 강한 오토모티브용 프라이머리 DC/DC 컨버터 「BD9P 시리즈」 개발
고속 응답과 고효율을 동시에 실현하여, 어플리케이션의 저소비전력화에 기여

2020년 10월 27일

<개요>

VQFN20FV4040 HTSSOP-B20

로옴 주식회사 (본사 : 교토)는 ADAS (첨단 운전 지원 시스템) 관련 센서 및 카메라, 레이더 및 카 인포테인먼트, 클러스터 등의 오토모티브용으로 프라이머리※1 DC/DC 컨버터※2BD9P 시리즈」 총 12기종을 개발하였습니다.
「BD9P 시리즈」는 배터리로부터의 입력전압 변동 시에 안정적인 동작이 가능하여, 일반품 대비 전압 변동 시의 출력 오버슈트 (overshoot)를 1/10 이하로 억제하였습니다. 이에 따라, 기존에는 오버슈트 대책에 필요했던 출력 콘덴서를 추가할 필요가 없습니다.
또한, 새로운 제어 방식을 채용하여, 일반적으로 트레이드 오프 관계인 고속 응답과 고효율을 동시에 실현한 전원 IC입니다. 고부하 시의 전력 변환 효율은 92% (출력전류 1A 시)를 달성하였으며, 경부하 시의 전력 변환 효율에 있어서도 85% (1mA 시)를 달성하여, 경부하에서 고부하까지 업계 최고 수준의 고효율을 실현하였습니다. 이에 따라, 주행 시뿐만 아니라, 엔진 정지 시의 저소비전력화에도 기여합니다.
본 신제품과, 후단에 접속되는 세컨더리 DC/DC 컨버터 「BD9S 시리즈」를 조합하여 사용하면, 고효율의 고속 전원 회로를 구성할 수 있습니다. 이러한 제품 조합은, 로옴이 제안하는 레퍼런스 디자인으로서 로옴 홈페이지에도 공개하고 있습니다. 레퍼런스 보드 및 각종 툴, 그리고 무상 Web 시뮬레이션 툴인 「ROHM Solution Simulator」를 활용함으로써 실제 사용에 가까운 시뮬레이션이 가능하여, 어플리케이션 설계 시의 부하를 대폭 저감할 수 있습니다.
본 신제품은 2020년 10월부터 월 5만개의 생산 체제로 양산 (샘플 가격 500엔 / 개, 세금 불포함)을 개시하였습니다.
앞으로도 로옴은 저소비전력화 및 시스템의 고신뢰화에 기여하는 제품을 개발하여, 자동차의 진화에 기여해 나갈 것입니다.

<배경>

최근, 자동차의 전장화가 더욱 가속화되고 있지만, 자동차의 배터리 및 발전기로부터 공급 가능한 전력에는 한계가 있으므로, 저소비전력화가 요구되고 있습니다. 또한, 이러한 배터리 및 발전기로부터 출력되는 전압은 크게 변동합니다. 그러나, 전력 공급을 컨트롤하는 전원 IC는 안정 동작에 기여하는 고속 응답과 저전력에 기여하는 높은 전력 변환 효율을 동시에 실현하는 것은 어려웠습니다.
신제품은 로옴의 독자적인 첨단 전원 기술 「Nano Pulse ControlTM」을 탑재함과 동시에, 새로운 제어 방식을 채용함으로써, 트레이드 오프 관계인 고속 응답과 고효율을 동시에 실현하여, 자동차기기 메이커로부터 높은 평가를 받고 있습니다.

※Nano Pulse ControlTM은 로옴 주식회사의 상표 또는 등록상표입니다.

배터리 변동에 강한 오토모티브용 프라이머리 DC/DC 컨버터 「BD9P 시리즈」
신제품을 포함한 레퍼런스 보드와, 개발을 강력하게 서포트하는 각종 툴

<특징>

신제품은 「Nano Pulse ControlTM」을 통해, 매우 높은 강압비를 실현함과 동시에, 안정 동작 및 고효율을 실현한 DC/DC 컨버터입니다. 자동차기기 신뢰성 규격 AEC-Q100에도 대응하여, 까다로운 자동차 사용 환경에서도 높은 신뢰성을 확보합니다.

1. 배터리 전압 변동 시에도 오버슈트 없이 안정 동작 가능

출력 설정 전압보다 입력전압이 낮은 상태에서 변동 전의 전압으로 복귀하는 경우의 출력전압 오버슈트를 1/10 이하로 억제하였습니다. 일반품에서는 오버슈트의 대책으로 추가해야 했던 출력 콘덴서가 필요하지 않습니다. 따라서, 크랭킹 등에서 발생하는 돌발적인 배터리 전압 변동 시에도 기기의 안정적인 동작이 가능합니다.

2. 폭넓은 부하 전류에서 고효율을 실현하여, 어플리케이션의 저소비전력화에 기여

전력 변환 효율 비교

일반적으로 트레이드 오프 관계인 고속 응답과 고효율을 동시에 실현하였습니다.
기존 기술을 탑재한 전원 IC의 경우, 고속 응답성을 확보하기 위해 큰 구동 전류가 필요하므로, 경부하 시에는 고속 응답과 고효율을 동시에 실현하기 어려웠습니다. 반면에 신제품은 새로운 제어 방식의 회로를 탑재하여, 일반품보다 낮은 구동 전류로 충분한 고속 응답이 가능합니다. 이에 따라, 고부하 시의 전력 변환 효율 92% (출력전류 1A 시)를 달성하였으며, 경부하 시의 전력 변환 효율에 있어서도 85% (1mA 시)를 달성하였습니다. 경부하에서 고부하까지 업계 최고 수준의 고효율을 실현하여, 엔진 정지 시와 주행 시 모두 어플리케이션의 저소비전력화에 기여합니다.

3. Nano Pulse ControlTM로 높은 강압비와 안정 동작 실현

로옴의 독자적인 초고속 펄스 제어 기술 「Nano Pulse ControlTM」을 탑재함으로써, AM 라디오 대역 (1.84MHz Max.)에 영향을 미치지 않는 2.2MHz 동작을 실행함과 동시에, 최대 40V의 고전압 입력에 대해 후단 디바이스가 구동하는 3.3V~5.0V 클래스의 안정 출력을 실현합니다. 또한, 스펙트럼 확산 기능 내장으로, 노이즈 피크를 저감할 수 있으므로, 방사 노이즈에 대한 요구 레벨이 높은 오토모티브 어플리케이션에 최적입니다.

4. 세트의 개발 공수 삭감에 크게 기여하는 툴 제공

로옴이 공개하는 레퍼런스 디자인 및 「ROHM Solution Simulator」는 회로 설계, 기판 설계, 노이즈 설계, 열 설계, 시뮬레이션의 각 설계 단계에서 세트의 개발 공수 삭감에 크게 기여합니다.

레퍼런스 디자인

레퍼런스 보드 REFRPT001-EVK-001

신제품 「BD9P 시리즈」를 포함하는 레퍼런스 디자인은 ADAS / 인포테인먼트 기능에 필요한 전원 계통을 커버하고 있으며, 표준적인 전기적 특성의 측정과 더불어 EMC 테스트, 열 테스트 등도 실시 완료하였습니다. 또한, 평가 리포트와 함께 설계 데이터 및 탑재 제품의 시뮬레이션 모델, PCB CAD용 Symbol 등 각종 툴도 공개하고 있습니다. 레퍼런스 보드 「REFRPT001-EVK-001」을 사용함으로써, 실제 기기에서의 검토도 용이합니다.

레퍼런스 디자인 URL
https://www.rohm.co.kr/reference-designs/refrpt001

각종 공개 툴

  • 설계 데이터 (회로도, BOM, PCB 데이터 등)
  • 시뮬레이션 모델 (SPICE 모델, 열 시뮬레이션용 모델)
  • PCB 라이브러리 (CAD 툴용 Symbol, Footprint 등)

ROHM Solution Simulator

「ROHM Solution Simulator」는 파워 디바이스 (파워 반도체)와 구동 IC / 전원 IC 등을 솔루션 회로 상에서 일괄하여 검증할 수 있는 Web 시뮬레이션 툴입니다. 로옴은 신제품을 포함한 레퍼런스 디자인을 발췌한 형태의 레퍼런스 회로도를 구비하여 각종 툴과 함께 제공함으로써 개발을 서포트하고 있습니다.

「ROHM Solution Simulator 」 URL
https://www.rohm.co.kr/solution-simulator

<BD9P 시리즈 제품 라인업>

품명 절대 최대
정격
입력전압
범위
출력전압 최대 출력
전류
출력전압
정밀도
동작
주파수
동작온도
범위
패키지

BD9P105MUF-C
42V 3.5V~40.0V 0.8V~8.5V 1.0A ±1.75% 2.2MHz -40℃~
+125℃
VQFN20FV4040
(4.0×4.0×1.0mm)

BD9P135MUF-C
3.3V (Typ.)

BD9P155MUF-C
5.0V (Typ.)

BD9P205MUF-C
0.8V~8.5V 2.0A

BD9P235MUF-C
3.3V (Typ.)

BD9P255MUF-C
5.0V (Typ.)

BD9P105EFV-C
0.8V~8.5V 1.0A HTSSOP-B20
(6.5×6.4×1.0mm)

BD9P135EFV-C
3.3V (Typ.)

BD9P155EFV-C
5.0V (Typ.)

BD9P205EFV-C
0.8V~8.5V 2.0A

BD9P235EFV-C
3.3V (Typ.)

BD9P255EFV-C
5.0V (Typ.)

<어플리케이션 예>

◇ADAS의 센서, 카메라, 레이더
◇카 인포테인먼트, 클러스터, BCM (Body Control Module)

등, 자동차에서 소형화, 고효율화, 고신뢰성이 요구되는 어플리케이션

<Nano Pulse ControlTM

Nano Pulse ControlTM은 로옴의 수직 통합형 생산 체제를 통해 「회로 설계」「레이아웃」「프로세스」의 3가지 첨단 아날로그 기술을 융합하여 실현한 초고속 펄스 제어 기술입니다. 기존에는 2개 이상의 전원 IC로 구성해야 했던, 고전압에서 저전압으로의 전압 변환을 “1개의 전원 IC”로 구성할 수 있습니다. 이에 따라, 12V계 전원 시스템 (가솔린 자동차 및 xEV 등) 및 48V계 전원 시스템 (마일드 하이브리드 자동차 및 산업용 로봇, 기지국의 서브 전원 등)으로 구동하는 어플리케이션의 소형화, 시스템의 간략화에 크게 기여합니다.

<용어 설명>

※1 : 프라이머리 (Primary)
배터리 등의 전력원으로부터 1단째의 변환을 담당하는 전원 IC를 프라이머리라고 하며, 그 다음 2단째의 변환을 담당하는 전원 IC를 세컨더리라고 호칭한다.
※2 : DC/DC 컨버터
전원 IC의 일종으로 직류 (DC)에서 직류로 전압을 변환하는 기능을 지닌다.
스위칭 레귤레이터라고도 하며, 스위칭을 통해 출력전압을 생성한다. 일반적으로 전력 변환 효율이 우수하며, 전압을 낮추는 “강압”, 전압을 높이는 “승압”이 존재한다.
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