ST마이크로, 혁신적 위상변이 제어 IC로 공진형 컨버터 효율 극대화

STNRG599A·B 컨트롤러로 무부하 효율과 딥 디밍 성능의 새로운 기준 제시

글로벌 반도체 시장을 선도하는 ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 이하 ST)가 전력 변환 효율을 획기적으로 높인 위상변이 제어(Phase-Shift Control, PSC) IC인 STNRG599A 및 STNRG599B를 새롭게 선보이며 시장 공략에 나선다. 이번 신제품은 공진형 컨버터 토폴로지에 최적화된 설계로 전원공급장치의 무부하 효율을 극대화하는 동시에, 최근 수요가 급증하는 조명 애플리케이션에서 깜박임 없는 정밀한 딥 디밍을 구현할 수 있도록 돕는다.

애플리케이션 최적화를 위한 이원화 라인업

ST는 다양한 전자 제품군과 고객의 요구사항을 반영하여 기능을 차별화한 두 가지 모델을 동시에 출시했다. 먼저 STNRG599A는 어댑터나 충전기, TV 전원공급장치 및 산업용 전력 시스템의 안전 표준을 충족하기 위해 X-커패시터 방전 회로를 칩 내부에 통합한 것이 특징이다. 이를 통해 설계자는 별도의 외부 회로 없이도 안전 규정을 준수하면서 보드 공간을 절약할 수 있다.

반면, STNRG599B는 방전 회로가 필수적이지 않은 LED 조명 드라이버와 같은 특화된 회로에 최적화된 구성을 갖추고 있다. 두 컨트롤러 모두 최대 750kHz에 달하는 고주파수 대역에서 안정적으로 동작하며, 넓은 입력 전압 범위를 수용할 수 있어 90W 소형 어댑터부터 수백 와트급 대용량 산업용 전원 장치까지 폭넓은 애플리케이션에 유연하게 적용할 수 있다.

위상변이 제어(PSC) 기술이 선사하는 정밀한 전력 관리

이번 시리즈의 핵심은 ST의 혁신적인 위상변이 제어(PSC) 기술에 있다. 각 IC는 $180^\circ$의 위상차를 갖는 두 개의 상보 출력을 통해 외부의 하이사이드 및 로우사이드 스위치를 정교하게 구동하며, 전체 동작 범위에 걸쳐 제로 전압 스위칭(Zero-Voltage Switching, ZVS) 상태를 유지한다. 이는 스위칭 손실을 극소화하여 전체적인 시스템 효율을 끌어올리는 결정적인 역할을 한다.

기존의 제어 방식이 주로 주파수 변조에 의존했다면, ST의 기술은 하프 브리지 전압과 공진 탱크 전류 사이의 위상차를 직접 제어하여 출력을 조절한다. 이러한 접근 방식은 제어 루프 내 LLC 또는 LCC 구성 요소들이 가진 허용 오차에 대해 뛰어난 제어 안정성을 제공한다. 또한, 대기 전력을 줄이기 위한 버스트 모드의 진입과 종료 임계값을 매우 안정적으로 관리할 수 있어 동적 특성이 향상되며, 입력 전압에서 발생하는 리플에 대한 저항력 또한 한층 높아지는 이점이 있다.

강력한 시스템 보호와 개발 편의성 확보

신뢰성 높은 전력 시스템 구축을 위해 컨트롤러 내부에는 하드 스위칭 방지 및 안티 캐패시티브 보호 기능이 기본적으로 통합되어 있다. 과전류 보호 기능은 외부 핀을 통해 차단 지연 시간과 자동 재시작 여부를 사용자가 직접 제어할 수 있도록 설계되어, 단기적인 과부하 상황부터 지속적인 출력 단락에 이르기까지 현장의 다양한 변수에 유연하게 대응할 수 있다. 입력 전압이 특정 범위를 벗어날 경우 동작을 일시 중단하는 비래치형 브라운-인 및 브라운-아웃 보호 기능 역시 사용자가 임계값을 프로그래밍할 수 있어 설계의 정밀도를 높여준다.

ST는 엔지니어들이 이 최신 기술을 빠르게 검증하고 실제 제품에 이식할 수 있도록 EVLG599-250WLLC 평가 보드를 함께 제공하고 있다. 해당 보드에는 STNRG599A 컨트롤러와 SRK2001A 동기식 정류기가 탑재되었으며, 특히 두 개의 150mΩ GaN FET과 하프브리지 드라이버를 하나로 통합한 MasterGaN1L 시스템 패키지(SiP)가 적용되어 있다. 이를 통해 별도의 히트싱크 없이도 1µA 미만의 대기 전류와 최대 10A의 연속 출력 전류를 구현하는 초소형, 고효율 전원공급장치 설계를 직접 확인할 수 있다.