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에너지 효율이 우수한 새로운 PowerWise 서브시스템 레퍼런스 설계

내셔널 세미컨덕터 코리아(대표 김용춘)는 설계 엔지니어가 소비 전력이 낮고 배터리 사용 시간을 연장하면서 적은 열을 발생하는 제품을 빠르게 설계할 수 있는 기능을 지원하기 위해 PowerWise 레퍼런스 설계 6종을 새롭게 출시하였다.

PowerWise 레퍼런스 설계는 에너지 효율이 높은 디바이스를 결합하여 전력 소모량을 크게 낮추는 동시에 열 방출량을 줄일 수 있도록 시스템상에 배치할 수 있게 해준다.

엔지니어는 태양광을 납축전지의 충전 전류로 효율적으로 변환해주는 이 레퍼런스 설계를 활용해서 광전지에서 솔라 에너지 획득 효율을 높일 수 있다. 또한 이러한 설계는 온도와 일광량의 변화를 보정함으로써 전반적인 충전 조건에서 가장 효율적인 변환율을 유지해 준다. 2단계로 구성된 설계는 출력 전압을 제공하고 온도 변화에 따라 입력 솔라 패널 전압을 추적할 수 있는 SEPIC 설계를 통해 솔라 패널 전압을 모니터링하는 1 단계와 1단계의 출력을 취해 전압을 상승시키는 2 단계로 구성된다.

PowerWise 전력 컨버터, 배터리 충전 회로, 오디오 드라이버 및 디스플레이 인터페이스 회로를 갖춘 이러한 레퍼런스 설계를 통해 엔지니어는 휴대용 미디어 플레이어(PMP)가 전원에 연결되어 있지 않을 때 절전 모드를 시작하고 디스플레이의 최대 밝기를 비롯하여 오디오 드라이버의 출력 전력을 자동으로 줄여주는 기능을 완성할 수 있다.

이 레퍼런스 설계에서는 전력 소모량을 줄이고 배터리 수명 연장, 크기 축소, 주위 밝기 변화에 따라 보다 쉽게 조정할 수 있는 조명 밝기 개선을 위해 백라이트 CCFL(음극형 광램프)이 LED(발광 다이오드) 스트링으로 대체되었다. 6개의 LED가 직렬로 연결된 두 개 스트링으로 구성된 3채널 정전류 LED 드라이버를 사용함으로써 12V 입력 전원을 21V ~ 27V 출력 전압으로 증가시키는 부스트 컨버터로 LED 드라이버를 구성할 수 있다. 또한 이 설계에는 주위 밝기에 따라 디스플레이 밝기를 조절하는 광다이오드를 활용한 회로가 포함되어 있다. 이 회로는 모든 조명 조건에서 디스플레이의 밝기를 개선함으로써 가독성을 높여준다.

이 레퍼런스 설계는 주위 밝기 조건의 변화에 따라 디스플레이 밝기를 자동으로 조정함으로써 어디서나 디스플레이를 쉽게 볼 수 있도록 향상된 콘트라스트 비를 제공한다. 내셔널 LED 드라이버의 PWM(펄스 폭 변조) 디밍 기법은 주위 밝기 조건에 따라 디스플레이 백라이트를 어둡게하거나 더 밝게 조절해준다. 이를 통해 배터리 수명을 높일 수 있을 뿐만 아니라 주위의 다양한 밝기 조건에서 디스플레이의 선명도롤 개선해준다. 광다이오드 회로는 주위 밝기를 측정하여 LED 디밍을 위한 신호를 전달한다.

내셔널은 Avnet와 합작하여 저렴한 Xilinx Spartan-3 FPGA(Field Programmable GateArray)에 적합한 고속의 소비전력 절약형 시리얼 데이터 인터페이스가 구현된 종합적인 레퍼런스 설계를 개발하였다. 내셔널의 FPGA 링크 SerDes는 유연한 고속 데이터 전송 기능과 케이블 또는 입력 신호 손실 시 전력을 자동으로 차단하는 등의 기능이 결합되어 있다. 포함된 FPGA 펌웨어는 SerDes로부터 이러한 케이블/신호 표시를 모니터링하여 전체 소비 전력을 크게 줄일 수 있도록 불필요한 시스템 논리와 기타 외부 구성품을 차단해준다.

부하가 없는 경우에도 계속해서 동작하는 비효율적인 AC/DC 벽면형 어댑터의 에너지 소모를 줄이기 위해 이 레퍼런스 설계는 리니어 레귤레이터 대신에 스위치 모드 전원 공급장치(SMPS) 기술을 채택하여 변환 효율을 크게 개선하였다. 추가로 장착된 회로는 부하가 적용되었을 때에만 전력 공급장치를 “활성화(웨이크업)”하여 전력 손실을 수 십mW로 줄여준다.

아이씨엔 매거진 2008년 12월호

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