전원관리 집적회로(PMIC)는 개별 공급 전압에서 유연성과 프로그램 가능성을 통해 멀티 프로세서 및 FPGA를 구동할 수 있다. 따라서 공격적인 동적 전압 스케일링(Dynamic Voltage Scaling ; DVS) 환경에서도 효율적으로 전원을 관리할 수 있다. PMIC(Power-Management Integrated Circuit)는 비용 효과적인 전원 공급 장치 솔루션으로, 멀티 전원 공급 장치 레일을 필요로 하는 애플리케이션에 적합하다. PMIC는 프로세서 및 FPGA, 주변장치 전원 등 시스템 레벨 전원에 주로 사용된다. 대표적인 애플리케이션은 개인용 전자 기기, 산업용 디바이스, 오토모티브 디바이스 등 매우 많다. PMIC는 일반적으로 멀티 공급 장치 레일로 구동되는 벅/부스트 컨버터, 벅 컨트롤러, 저드롭아웃 레귤레이터 등으로 구성되어 있다. 그리고 PMIC는 멀티 공급 장치 레일을 하나의 IC 안에 결합시키므로 커패시터, 인덕터, 전력 MOSFET과 같은 개별 레귤레이터에 필요한 외부 부품들을 인쇄회로기판(PCB) 설계 및 레이아웃으로 잘 관리해야 한다. PMIC와 더불어, 특정 바이어스 전력 요건에 가까운 잠재적인 솔루션도 파악해야 한다.
사물인터넷 시대에 들어서면서 전자기기가 매우 적은 소비전력으로 동작하는 것이 중요해졌다. 앞으로 사물인터넷은 웨어러블 애플리케이션부터 스마트 홈 또는 산업 시설 내 노드까지 수십억 개의 소형 배터리 구동 기기에 적용될 것이다. 또한 공공 서비스와 에너지 공급 네트워크, 교통 관리가 모두 자동화되고, 지능형 노드에서 정보를 공급받는 스마트 시티로 확대될 것이다. 향후 원격 전력 공급 및 배터리 기술 진보와 함께 노드의 에너지 효율성에 중점을 두고 설계해야 한다. 사진1. ETRI가 개발한 질화갈륨 기반 고출력, 저전력 증폭기 MMIC 칩 사진2. 추가적인 전력소모가 없고 마이크로미터 굵기로 웨어러블 기기 등에 부착 가능할 센서를 개발하는 ETRI의 연구원 사물인터넷 시대에 진입하면서 일상생활의 모든 측면을 감시, 평가, 통제 및 보고하는 수십억 개의 지능형 노드가 개발되고 출시될 것으로 보인다. 이와 같은 사물 인터넷 노드는 일상생활에서 인간에게 도움을 줄 수 있을 것이다. 사물인터넷을 구성하는 노드는 ‘deploy and forget’(실행 후 잊기) 솔루션과 함께 ‘always on(항상 동작하는)’ 서비스를 제공
리니어 테크놀로지의 듀얼 출력 동기 벅 컨트롤러(LTC3875)는 오늘날 고속, 고용량 데이터 처리 시스템과 통신 시스템, 산업용 장비, DC 전력 분배 시스템의 전력 밀도 요구를 충족시킨다. 이 컨트롤러는 6mm×6mm 40핀 QFN으로 강력한 드라이버들을 통합하고 있으며, 신뢰할 수 있는 전류 모드 제어와 극히 낮은 DCR 검출을 사용해서 높은 효율을 달성한다. 다중 LTC3875를 병렬로 연결하면 더 높은 전류를 제공할 수 있으며, LTC3874를 사용하면 풋프린트를 소형화하면서 동일한 성능을 제공할 수 있다. LTC3874는 소형 풋프린트(4mm×5mm QFN) 듀얼 PolyPhase® 전류 모드 동기 스텝다운 슬레이브 컨트롤러(위상 확장기)이다. 이 제품은 LTC3875와 같은 마스터 컨트롤러와 짝을 이루어 고전류 다위상 애플리케이션에 사용하는 데 적합하다. 이 컨트롤러는 서브밀리옴(밀리옴 이하) DC 저항을 가진 전력 인덕터를 사용할 수 있으므로 효율을 극대화할 수 있다. 또한 시스템 결함에 즉각적으로 응답함으로써 전체 솔루션의 신뢰성을 향상시킨다. LTC3875를 병렬로 연결한 1V VOUT 120A 컨버터 LTC38
카메라 기반의 보호 시스템 PSENvip 2는 이동식 보호 시스템으로서, 전체 벤딩 공정을 시각적으로 모니터링한다. 각각의 벤딩 라인은 표준 EN12622에 따라 작동자 측에서 15mm 보호 필드로 사전에 보호되어야 한다. PSENvip 2는 안전 표준 EN12622에 따라 세트업뿐 아니라 개조 과정에서도 최고 수준의 안전성을 확보하고 그 과정에서 다양한 혜택을 얻을 수 있다. ▲ 카메라 기반 보호 시스템 ‘PSENvip 2’ 최고의 생산성 PSENvip 2는 안전을 기반으로 높은 생산성을 내게 하는 것이 핵심이다. 이를 위해 필츠의 세이프티 PLC인 PNOZmulti 또는 프로그래밍이 가능한 자동화 시스템 PSS 4000과 연계하여 사용해야 한다. PSENvip 2는 작동 속도와 사이클 횟수에 맞춰 최적의 조정이 가능하며, 특히 기본 버전인 ‘PNOZmulti + PSENvip 2’의 조합과 비교하여 ‘PSS 4000 FAST(productive ver.)+ PSENvip 2’ 조합은 최대 2배까지 생산력을 증대할 수 있다. ▲ PSENvip 2는 전체 벤딩 공정을 시각적으로 모니
하인리히는 그의 하인리히 법칙을 바탕으로 설비안전에 대한 중요성을 도미노이론으로 설명했다. 도미노이론에 의하면 사고가 발생하기 위해서는 사회적 환경이나 조건, 인간의 결함 등에 의해서 일련의 도미노 현상이 발생할 수 있는데, 위험적인 도미노 현상을 막기 위해서는 기계적, 물리적 위험 요소나 인간의 불안정한 행동을 배제하면 된다. 즉 인적 상해와 물적 손실이 발생되기 전에 비용적인 요소가 되는 도미노를 빼자는 것이 그의 주장이다. 설비안전이 왜 필요할까? 이에 대한 명쾌한 해답을 지난 9월9일, 광주서 열린 필츠코리아 설비안전 세미나에서 들을 수 있었다. 이번 필츠코리아 설비안전 세미나는 자동차, 타이어 등의 제조·설비사를 위한 LOTO(Lock Out Tag Out), 글로벌 및 국내 안전 규정, 위험성 감소 설계 방법인 EN ISO 13849-1과 PL 등급, 위험성 평가 등 안전에 관한 주제로 진행됐다. 안전사고는 빙산의 일각…사전 예방이 중요 먼저 설비안전이 필요한 이유에 대해 필츠코리아 세일즈 엔지니어 이승곤 차장의 강연이 있었다. 이승곤 차장은 안전을 위해서 왜 비용을 투자해야 하는지를 ‘빙산’에 비유해
초임계 CO₂ 발전은 일반적으로 사용되는 증기 대신 작동 유체로 초임계 상태의 이산화탄소(CO₂)를 이용하는 고효율 발전 기술이다. 압력 7.5∼20MPa, 온도 33∼600℃ 범위에서 압축, 가열, 팽창, 냉각 사이클을 구성해 전력을 생산한다. 개요 CO₂는 그림 1과 같이 31℃, 7.4MPa 임계점 이상의 고온·고압 영역에서는 기체와 액체의 중간성질을 갖는 초임계 유체로 작동한다. 초임계(Supercriticality)는 하이브리드 상태로 액체처럼 밀도가 높지만 가스처럼 팽창해 공간을 차지한다. 밀도가 높은 액체 등의 유체에서 증기 같은 유체로 변화하기 때문에 점성에도 변화가 생긴다. 초임계 CO₂ 발전 시스템은 압축기, 터빈, 발전기, 재생 열교환기, 가열기, 냉각기로 구성되며 CO₂는 외부로 방출되지 않고 사이클 내부를 순환한다. 그림 2의 T-S선도에서 볼 수 있듯이 브레이튼 사이클과 유사하다. 압축된 초임계 CO₂가 Recuperator에서 터빈 배가스와 열교환을 하고, Heater를 통해 가열돼 터빈으로 들어가서 전력을 생산하게 된다. 그림 1. 초임계 CO₂ 온도 및 압력 영역 그림 2. 초임계 CO₂ 브레이튼 사이
웨어러블 헬스 및 피트니스 시장은 더 얇은 디스플레이를 필요로 한다. 이에 ALS 센서를 초박형 백라이트 디스플레이에 통합하는 기술이 웨어러블 기기 설계자에게 중요하게 인식되고 있다. 하지만 ALS 디바이스가 터치 패널 디스플레이의 실제 플렉스 PCB에 직접 탑재되기 때문에 초박형 폼팩터를 가져야 한다는 것과 센서의 정밀도 및 감도는 잉크로 도색된 유리의 후면에서도 고신뢰성을 보여야 한다는 과제가 있다. 사진. 삼성 기어S2의 골프나비 앱을 체험하는 모습 오늘날 가전분야 백라이트 디스플레이가 점점 더 얇아지고 있다. 또한 웨어러블 헬스 및 피트니스 시장은 더 얇은 디스플레이를 필요로 한다. 따라서 주변 조명에 맞춰 화면의 밝기가 조절되는 ALS(Ambient Light sensor) 센서를 초박형 백라이트 디스플레이에 통합하는 기술이 웨어러블 기기 설계자에게 중요하게 인식되고 있다. 휴대폰의 확산과 보다 나은 사용자 경험에 대한 요구 증가는 터치스크린 스마트폰에서 ALS 채택을 높이는 주요한 원동력이 되고 있다. 이와 같은 디스플레이 관리 애플리케이션에서 ALS를 사용하면 자동으로 백라이트 강도를 제어할 수 있으며, 가능한 최상의 사용자 경험을 보장하면서 배
[미국 로봇 연구 동향(1)] 로봇은 대체 수단이 아닌 협업…지능화로 새로운 비즈니스 창출 [미국 로봇 연구 동향(2)] 로봇 활용 현황과 연구 동향 그림 1. 전 세계 로봇 시장 세계 로봇 시장은 2025년까지 각 분야에서 성장이 예상된다. 그중에서도 소비자용과 비즈니스용 로봇 시장에서 급성장이 전망되고 있다. 미국 보스턴컨설팅사에 따르면, 전 세계 로봇 시장은 2025년까지 66억 9,000만 달러 규모에 달하며, 연간 10.4%의 성장률로 계속 확대될 것으로 보인다. 그중 소비자용 로봇과 비즈니스용 로봇 시장이 각각 연간 성장률 15.8%와 11.8%로 급성장이 기대되어 2025년에는 시장 전체의 약 40%를 차지할 것으로 전망된다. 소비자용 로봇 시장은 향후 크게 확대될 것으로 보이는데, 그 요인으로 가정용 청소로봇, 텔레프레전스 로봇(자율 주행이 가능한 TV 회의용 로봇), 홈엔터테인먼트용 로봇이 크게 보급될 것으로 예상되는 점을 들 수 있다. 이러한 로봇 시장 확대가 예상되는 배경에는 스마트폰을 비롯한 모바일 단말기의 보급 등도 영향을 주고 있다. 모바일 단말기의 보급에 따라 카메라, 센서, 배터리, 소형 프로세서와 같은 기술이 크게
오늘날 전원장치 디자이너들은 스위칭 속도는 더 높이면서 손실은 줄이고, 보드 면적을 최대한 절약하면서, 총 유지비용(TCO)은 최소화하려는 과제에 직면하고 있다. 여기서는 GaN과 같은 수준의 스위칭 손실을 달성하는 슈퍼 정션 MOSFET을 사용함으로써, 하드 스위칭 애플리케이션과 소프트 스위칭 애플리케이션이 직면하고 있는 설계 및 비용상 과제를 해결하는 방법에 대해 설명한다. 오늘날 전원장치 디자이너들은 스위칭 속도는 더 높이면서 손실은 더 줄이고, 보드 면적을 최대한 절약하면서, 총 유지비용(TCO)은 최소화하려는 과제에 직면하고 있다. 최신 초접합(SJ, superjunction) MOSFET기술은 GaN과 같은 수준의 스위칭 손실을 달성하는 동시에 온-상태 저항을 낮추어 첨단 하드 스위칭 및 소프트 스위칭 애플리케이션이 직면하고 있는 이러한 문제들을 해결하는데 중요한 역할을 한다. 전력 변환 시의 요구사항 오늘날 하이엔드 전력 변환 애플리케이션은 운영비용을 최소화하여 총 소유비용을 최소화하는 등 효율 극대화가 중요한 애플리케이션과 높은 수준의 효율을 달성하면서 제한적인 BOM(bill of materials), 비용, 폼팩터 요구를 충족해야 하는 애플
실리콘 제품 검정에 대해 전문적인 지식을 갖고 있는 TI에서는 GaN 검정에 이를 활용하고 있다. 여기에는 실리콘 검정 절차의 기원을 이해하는 기본 원리로 돌아가 GaN 고유의 장애, 활성 에너지, 가속 계수에 기초해 테스트를 만들 필요가 있다. 그리고 특별한 인덕티브 스위칭 테스트 방식으로 스트레스 테스트를 실시하고, 실제 제품 구성으로 부품을 실행시킴으로써 관련 애플리케이션에 맞춰 GaN을 검정해야 한다. 질화갈륨(GaN) 소재는 흥미롭고 파격적이며 새로운 전원 스위치 및 전원 GaN HEMT(High-Electron Mobility Transistor)를 가능하게 한다. HEMT는 온 저항이 매우 낮은(On-Resistance) FET(Field-Effect Transistor)이다. 이것은 비슷한 크기의 실리콘 전력 트랜지스터보다 더 빠르게 전환할 수 있으며, 이러한 장점은 전력 전환을 에너지 효율적, 공간 효율적으로 만들어준다. 또한 GaN은 실리콘 기판에서 성장시킬 수 있는데, 이 경우 실리콘 제조 역량은 높아지고 비용은 낮아진다. 그러나 새로운 기술을 사용할 때는 신뢰성이 입증돼야 한다. 여기서는 GaN 디바이스의 조건에 대해 살펴본다. 업계에서
고에너지 X-ray 튜브 튜브 기술 발전은 미세 구조 영상을 획득할 수 있도록 소스의 해상도를 높이는 방향과, 자동차 중공업 부문 등 대형 제품의 투시 영상을 얻을 수 있는 고에너지 튜브 확보 방향으로 진행되고 있다. 고에너지 튜브는 스위스에 본사를 두고 있는 코멧 그룹에서 450kV, 최대 4500W급을 판매하고 있으며, 대형물 비파괴 검사장비 시장을 과점하고 있다. 미국의 베리안, 프랑스의 탈레스도 고에너지 튜브를 판매하고 있으나 점유율은 높지 않다. 코멧사의 경우 600kV급 소스까지 라인업되어 있으나, 업계에서는 일반적으로 정전 방식으로 전자를 가속할 수 있는 한계를 500kV 내외라고 판단하고 있고, 이를 초과할 경우 고압 발생장치나 튜브의 내구성에 한계가 발생하는 것으로 알려져 있다. 이 정도의 가속전압은 대부분 Al 기준 30cm 정도, Fe나 Steel 기준 10cm 이내의 투과 능력을 갖게 된다. 자동차, 항공기 엔진, 선박용 부품 등의 대형물 검사에는 활용할 수 없다. 선형 가속기 대형물 검사의 한계를 극복하기 위해 RF(Radio Frequency) 전자파를 사용해서 초고속으로 가속된 전자를 활용하는 고에너지 X-Ray 발생장치에 관한 연
아날로그 디자이너는 증폭기 설계 시 안정성을 높이기 위해 노력한다. 그럼에도 불구하고 다양한 유형의 부하로 인해 현장에서 발진을 일으키는 경우가 흔하다. 일례로 피드백 네트워크를 부적절하게 설계하면 발진이 발생할 수 있다. 전원 바이패싱이 불충분한 것 또한 문제가 될 수 있으며, 입력과 출력이 단일 포트 시스템으로서 자체적으로 발진을 일으킬 수 있다. 이 글에서는 발진이 일어나는 주요 원인과 이의 해결책에 대해서 살펴본다. 기본 동작 그림 1(a)는 비-레일 투 레일 증폭기의 블록 다이어그램을 나타낸다. 입력이 gm블록을 제어하면 그림에서 나타낸 블록이 이득 노드를 구동하고 출력 시 버퍼링이 이루어진다. 그림 1. 비-레일투레일 연산 증폭기 토폴로지(a), 레일투레일 연산 증폭기 토폴로지(b), 연산 증폭기의 이상적 주파수 응답(c) 보상 커패시터 CC는 지배적 주파수 응답 소자이다. 접지 핀이 있다면 CC가 접지로 리턴될 것이다. 하지만 통상적으로 연산 증폭기는 접지를 이용하지 않으므로 이 커패시터 전류가 전원 중의 어느 한쪽이나 양쪽으로 리턴 될 것이다. 그림 1(b)는 레일 투 레일 출력을 제공하는 증폭기의 블록 다이어그램이다. 입력 gm의 출력 전류가
표면실장 산업에서의 ESD 제어 현황과 국제표준과의 차이 ESD 관리 방법과 측정 기술 ESD 제어 재료와 Ionization 기술 ESD 불량 분석 기술 Device 테스트 방법과 System Level 테스트 방법 지난 호에는, 기술 산업 분야에서 반도체 소자를 예로 들어 그 기술의 변화와 ESD 민감도 변화, 제어 흐름을 개괄적으로 살펴봤다. 이번 시간에는 좀 더 구체적으로 국제 표준이 표방하는 ESD 제어 목표와 방법, 측정 기술 및 각종 요구 사항들에 대해 알아본다. 필자가 지난 수 년 간 다양한 기업의 ESD 업무를 지원하면서 발견한 공통된 사항은, 많은 기업에서 정전기 제어를 실시하면서도 정확한 제어 목표를 이해하지 못한 채 표면적으로는 국제 표준을 따르는 태도를 보이고 있다는 현실이었다. 이는 단지 중소기업만의 문제가 아니며 대기업도 대부분 마찬가지였다. 심지어 필자가 방문한 일부 업체에서는 ANSI/ESD S20.20을 따르고 있다고 자랑스럽게 얘기하기도 했는데, 사실은 ANSI/ESD S20.20을 살펴보지 않았거나 전혀 이해하지 못하고 있었으며, 이를 따르지 않고 있는 기업이 대부분이었다. 왜 이러한 일이 생기게 된 것일까? 아마도, 정전
[시스템 인터페이스 분석, 설계 및 통제 (1)] 인터페이스 상호작용 식별과 분석 [시스템 인터페이스 분석, 설계 및 통제 (1)] 인터페이스를 적용한 시스템 능력 구성 인터페이스를 적용한 시스템 능력 구성 앞서 논의된 시스템 능력의 세분화에 따라 제시된 시스템 능력 구성은 인터페이스와 같은 시스템 능력을 어떻게 나타내느냐 하는 구조를 말한다. · 시작 · 제품, 서비스, 또는 활동과 같은 임무수행 · 다시 시작할 때까지 반복된 사이클이나 dormancy를 구상 이러한 활동 수행 시, 인터페이스 능력은 보건과 준비상태를 평가하고 저하된 성능 결정이나 고장상태를 제시하고, 이러한 상태를 보고하며 다시 회복하는 방법을 시도한다. 시스템 요구사항을 도출하기 위해 적합한 추상적 레벨에서 시스템 모델을 생성하는 것이 바람직하다. 이와 같은 모델에는 다음과 같은 몇 가지 사항을 포함해야 한다. · 시스템이 반드시 지녀야 할 내부 기능성을 제시해야 한다. 설계사항을 구체적으로 다루기 위한 시스템 작동방법을 제시하는 것이 아니라 시스템이 수행해야 할 기능에 대하여 제시해야 한다. · 시스템을 운용할 환경에서 다
전하결합(Charge Coupled) MOSFET 소자의 n+ 폴리실리콘 상에 실리콘 열산화막 성장의 전하 포획(charge trap) 능력을 평가하기 위한 대체 가능 방법을 제시한다. 프렌켈-풀(Frenkel-Poole) 모델을 통해 폴리실리콘-산화막을 통과하는 전류 전도 메커니즘을 해석함으로써, 그 안에 포획된 전하의 양을 평가하고 정량화할 수 있었다. 저전압 무선 애플리케이션의 저전류, 고속 스위칭 전력 MOSFET의 수요가 빠르게 증가함에 따라, 전하결합 MOSFET(CC-MOSFET)을 도입하는 추세다. 이를 통해 기존보다 더욱 전압을 축소할 수 있는 실리콘(Si) 전력 MOSFET의 기술 로드맵이 가능해졌다(1), (2). 전하결합 MOSFET(CC- MOSFET)은 게이트 누설(IGSS) 전류가 게이트 산화막을 관통하는 기존의 파워 MOSFET과는 달리, 인터폴리 산화막(IPO, Inter-poly Oxide)을 통해 추가로 누설 경로를 갖는다. 또한 CC-MOSFET 소자는 게이트 전극과 소스 전극 사이에 추가 절연이 필요한데, 이를 위해서는 두 개의 전극 사이에 폴리옥사이드가 낮은 누설전류 및 높은 절연파괴를 제공해야 할 것으로 예상된다. 그