배터리 방전 걱정 싹 지운다… ST, 초정밀 배터리 관리 칩 L9962 전격 출시-아이씨엔매거진

12비트 ADC와 70mA 셀 밸런싱 탑재로 경량 전기차부터 UPS까지 배터리 수명 극대화

글로벌 반도체 기업 ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics)가 휴대용 장비와 경량 모빌리티의 배터리 효율을 획기적으로 향상하는 차세대 배터리 관리 반도체(BMIC; Battery Management IC)인 ‘L9962’를 정식 출시했다. 이 제품은 12비트 아날로그-디지털 변환기(ADC; Analog-to-Digital Converter)를 탑재하여 정밀한 전압 측정을 지원하며, 최대 70mA의 셀 밸런싱(Cell Balancing) 전류를 통해 각 셀의 전압 불균형을 빠르게 보정한다. 이를 통해 리튬이온(Li-ion) 및 리튬폴리머(Li-Po) 배터리 팩의 성능을 최적화하고 전체적인 배터리 건전성(SOH; State of Health)을 대폭 개선한다.

초저전력 동작과 고정밀 전류 모니터링의 결합

L9962는 최대 10개의 셀이 직렬로 연결된 배터리 팩 구조를 지원한다. 무선 전동공구부터 의료 기기, 전기자전거 및 스쿠터 같은 경량 모빌리티, 무정전 전원 공급 장치(UPS; Uninterruptible Power Supply) 등 다채로운 분야에 적용이 가능하다. 특히 5µA의 대기 모드와 2µA의 딥슬립(Deep-Sleep) 모드를 제공하여 장시간 제품을 보관하거나 운송할 때 배터리의 불필요한 방전을 효과적으로 방지한다.

또한 이 반도체는 쿨롱 카운팅(Coulomb Counting) 방식을 적용한 고정밀 전류 감지 증폭기를 내장하여 배터리의 충전 및 방전 상태를 정밀하게 추적한다. 과도한 전류 흐름이나 단락 방전 현상이 발생하면 시스템을 자동으로 보호한다. 생산 공정에서는 단 한 번의 단일 포인트 캘리브레이션(Single-Point Calibration)만으로 전체 동작 온도 범위에 걸쳐 0.25% 수준의 높은 전류 측정 정확도를 유지한다.

높은 회로 통합성으로 시스템 설계 복잡도 절감

L9962는 배터리 팩 내부의 주요 회로 기능을 하나로 통합해 외장 부품 수를 크게 줄여준다. 배터리 퓨즈 관리 기능과 릴레이 제어용 하이사이드 및 로우사이드 프리드라이버(Pre-Driver)를 내장하여 시스템 안전성을 배가시킨다. 또한 대기 모드에서도 작동하는 3.3V 저낙차 레귤레이터(LDO; Low-Dropout Regulator)를 탑재해 외부 마이크로컨트롤러(MCU)나 LED 표시기에 안정적인 전원을 공급한다.

호스트 시스템은 표준 I2C 인터페이스를 통해 L9962의 측정 주기와 주요 파라미터를 손쉽게 설정할 수 있다. 상위 컨트롤러는 I2C 통신으로 배터리의 잔존 용량(SOC; State of Charge) 및 건전성 상태(SOH) 데이터를 실시간으로 파악해 최적의 전력 관리를 수행한다. L9962는 현재 7mm x 7mm 크기의 48핀 TQFP 패키지로 제공된다.

용어 해설 (Glossary)

BMIC (Battery Management IC; 배터리 관리 반도체): 배터리 팩의 전압, 전류, 온도를 실시간으로 모니터링하여 안전성을 확보하고 성능을 최적화하는 전용 반도체다.
셀 밸런싱 (Cell Balancing): 직렬 연결된 배터리 셀 간의 전압 차이를 균일하게 맞춰 배터리 팩 전체의 용량 감소와 상호 열화를 막는 기술이다.
쿨롱 카운팅 (Coulomb Counting): 배터리로 들어오고 나가는 전류를 시간에 따라 정밀하게 적분하여 배터리의 실제 잔존 용량을 계산하는 방식이다.
LDO (Low-Dropout Regulator; 저낙차 레귤레이터): 입력 전압과 출력 전압의 차이가 적은 상태에서도 안정적인 직류 전압을 공급해 주는 전력 조절기다.
SOC / SOH (State of Charge / State of Health): SOC는 배터리의 현재 충전 잔량을 나타내는 비율이며, SOH는 신품 대비 배터리의 현재 노화 및 건강 상태를 뜻한다.