ST마이크로일렉트로닉스가 소형·고효율 USB-PD 충전기, 고속 배터리 충전기, 보조 전원공급장치의 설계와 구현을 간소화하는 GaN(갈륨 나이트라이드) 플라이백 컨버터 시리즈를 출시했다. 이번 신제품은 ST의 독보적 전력 관리 기술을 기반으로, 부하가 줄어든 상태에서도 충전기와 전원공급장치가 무소음으로 작동하도록 지원해 사용자 경험을 향상시킨다.

 

신제품 라인업은 700V GaN 전력 트랜지스터가 내장된 VIPerGaN50W를 중심으로 구성되며, 플라이백 컨트롤러와 최적화된 게이트 드라이버를 하나의 소형 전력 패키지에 통합했다. 통합 게이트 드라이버는 게이트 저항 및 인덕턴스 보정을 위한 별도 설계 작업이 필요하지 않아 제품 출시 기간을 단축하고, 전력 밀도를 향상시키며 부품원가(BOM)도 줄일 수 있다.

 

50W급 플라이백 컨트롤러는 최대 부하까지 제로 전압 스위칭(ZVS, Zero-Voltage Switching) 기반 준공진(Quasi-Resonant) 모드로 동작한다. 경부하에서는 주파수 폴드백(Frequency Foldback) 기능을, 중부하에서 고부하까지는 밸리 스키핑(Valley Skipping) 방식을 적용해 스위칭 주파수를 제어함으로써 최적의 효율을 달성한다.

 

 

특히 ST의 독자 기술인 밸리 잠금(Valley Lock) 기능을 통해 밸리 스키핑 중 주파수 불안정을 방지해 오디오 주파수 대역의 변동을 제거하고, 전 부하 구간에서 무소음 동작을 실현한다. 또한 무부하 상태에서는 버스트 모드(Burst Mode)로 전환되어 전력 소비를 30mW 미만으로 줄이며, 국제 친환경 설계 규제를 충족한다.

 

전력 안정성을 위한 고급 전력관리 기능도 포함됐다. 라인 전압 피드포워드(Line-Voltage Feedforward) 기술은 공급 전압 변동 시에도 출력 전력과 스위칭 주파수를 일정하게 유지시켜 설계 효율을 높인다. 이를 통해 과도한 사양의 전원 부품을 사용하지 않아도 안정적인 출력이 가능하며, 동적 블랭킹 시간(Dynamic Blanking Time) 조절을 통해 스위칭 손실도 최소화한다. 이 밖에 입력 및 출력 과전압 보호, 과열 차단, 브라운인(Brown-In)·브라운아웃(Brown-Out) 보호 기능도 제공된다.

 

ST는 개발자와 엔지니어를 위한 평가 보드 EVLVIPGAN50WF를 함께 선보였다. 해당 보드는 15V/50W 절연 플라이백 컨버터를 구현할 수 있도록 설계되어 있으며, 2차측 동기식 정류 기능을 지원한다. 또한 90~265VAC의 광범위한 입력 전압에서 동작하며, VIPerGaN50W의 센스FET과 고전압 시동 회로 기능을 그대로 활용할 수 있어 다양한 애플리케이션에서 빠른 시제품 개발이 가능하다.

 

헬로티 이창현 기자 |