펄시브, 30% 낮은 온도와 통합 하프-액티브 브리지 및 96%의 효율성을 갖춘 세계에서 가장 효율적인65W USBC 디자인 출시
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PSV-RDAD-65USB 레퍼런스 디자인은 펄시브의 오스뮴(OSMIUM) 기술과 업계 표준 QR 플라이백을 비롯해 고도로 최적화된 초소형 마그네틱을 갖추고 있다. 이 레퍼런스 디자인은 동작 온도를 대폭 낮춘 것은 물론, 손실을 최소화하고, 크기를 줄여 USB-C 표준을 위한 지속 가능한 플랫폼을 구축함으로써 전력 변환의 경계를 넓힐 수 있는 일련의 디자인 중 첫 번째 제품이다.
이 디자인의 개발을 총괄해온 펄시브의 최고 제품 책임자(Chief Product Officer)인 팀 무어(Tim Moore) 박사는 “펄시브는 ‘더 낮은 전력을 소모하면서도 더 많은 기능을 수행’하는 솔루션 개발에 주력하고 있다. 이 디자인은 펄시브의 오스뮴 기술을 통해 복잡하지 않게 높은 온도를 관리하면서도 고속 충전을 제공할 수 있는 방법을 보여준다.”며, “모바일 폰에서 전동공구에 이르기까지 모든 무선 제품에 걸쳐 더 많은 전력과 더 빠른 충전에 대한 요구가 급격히 증가하고 있으며, 이는 더 작은 폼팩터로 더 많은 전력을 필요로 하고 있음을 의미한다. 특히 열에 민감한 벽면 및 데스크 솔루션 개발 시 이는 더욱 중요하다.”며, “펄시브는 구성요소의 온도를 30% 낮추고, 돌입전류를 제거하여 높은 효율성으로 더 안전하고, 더 작고, 더 신뢰할 수 있는 디자인을 개발했다”고 밝혔다.
주요 사양
- 입력 전압 범위: 90 ~ 265VAC(입력 전압 경감 없음)
- 출력 전압: 5 ~ 20VDC로 PD3.0, QC4.0, BC1.2 및 PPS(고속 충전) 지원
- 출력 파워: 최대 65W
- 트랜스포머 온도: 30.3°C 이상의 주변 온도
- 동작 주파수: 125kHz
- 피크 효율: 96%
- 평균 효율: 95%
- 하프-액티브 브리지: 포함
- 라인 전류: 최대 0.5A
- 돌입 전류: 제거됨
- GaN 최적화: 예
- DC-DC 컨버터: QR(Quasi-Resonant) 플라이백
완전히 새로운 차원의 초냉각 동작 및 고속 충전
펄시브의 오스뮴 레퍼런스 디자인은 다른 디자인에 비해 중요 구성요소의 온도가 30% 이상 감소하고, 열 성능이 대폭 향상되었다. 최대 부하에서 플라이백 트랜스포머는 26.1°C 이상의 주변온도에서 230VAC의 경우 33.9°C, 265V의 경우 30.3°C라는 인상적인 온도에 도달했다. 이러한 놀라운 성과는 USB-C 연결이 포함된 벽면 플러그 소켓과 같이 열에 민감한 애플리케이션이나 공간 제약이 있는 환경에서 65W 고속 충전을 가능하게 함으로써 새로운 벤치마크를 수립하게 될 것이다.
(펄시브의 PSV-EBAD-65USB 평가 보드: Vin = 230VAC; Vout = 20V; Iout = 3.25A; 26.1°C 주변온도)
하프-액티브 브리지로 효율 및 공간 최적화
펄시브의 오스뮴 기술은 AC 라인 전압과 주파수를 감지하여 커패시터 충전 시간을 조정하기 때문에 AC 제로 전압 크로싱(Zero Voltage Crossing)에서 회로가 라인 전류를 끌어오지 않는다. 이를 통해 특히 낮은 라인 전압 조건에서 간단한 하프-액티브 브리지(Half-Active Bridge) 구현으로 효율성을 높일 수 있다. AC-DC브리지 하단의 MOSFET은 하이-사이드 다이오드와 결합하여 면밀한 제어가 가능하다. 이 디자인의 하프-액티브 브리지는 효율성, 비용, 복잡성 간의 균형을 세밀하게 달성할 수 있으며, 115V AC 전원에서 최대 부하시0.7%의 효율 이득으로 범용 입력을 지원한다.
(펄시브의 독보적인 하프-액티브 브리지 제어)
혁신적인 마그네틱으로 트랜스포머 크기 20% 감소
펄시브의 오스뮴 기술은 피크 AC 입력과 150V 사이에서 변동 HVDC 출력을 생성하여 최대 효율로 QR 플라이백을 구동한다. 이러한 넓은 전압 범위는 1차측 인덕턴스를 크게 줄임으로써 마그네틱 전문기업인 프레네틱(Frenetic)과 공동으로 개발한 EQ20 트랜스포머를 사용할 수 있도록 해준다. 프레네틱의 체마 몰리나(Chema Molina) CEO는 “당사의 마그네틱 전문가 팀은 펄시브의 오스뮴 기술이 플라이백 트랜스포머의 크기를 전례 없는 수준으로 줄이고, 효율을 극대화할 수 있다는 것을 데모를 통해 입증했다. 고객들은 이와 같은 획기적인 발전을 통해 성능을 개선하고, 크기를 줄이고, 설계 비용을 절감할 수 있다. 이러한 혁신적인 솔루션에 참여하게 되어 기쁘게 생각한다.”고 밝혔다. 크기는 일반적으로 다른 설계에 사용되는 RM8 코어에 비해 20% 감소하고, 효율은 50% 향상된다.
GaN 최적화로 손실 최소화
이노사이언스(Innoscience)의 GaN 트랜지스터는 RDSon과 기생 커패시턴스를 낮춤으로써 플라이백과 동기식 정류 하위 시스템의 손실을 줄이고, 비용을 최적화할 수 있다. 이노사이언스 EMEA 총괄 책임자인 데니스 마르콘(Denis Marcon)은 “GaN 기술은 효율성을 높이고, 손실을 줄이는 것은 물론, 비용을 최적화하는데 완벽한 솔루션임이 입증되었다. 또한 펄시브의 오스뮴 기술은 전반적인 성능을 대폭 개선하고, 에너지 낭비를 줄임으로써 추가적인 이점을 제공한다. 이 기술은 정말 획기적인 것이다.”며, “펄시브의 레퍼런스 디자인에 이노사이언스의 GaN 디바이스가 통합된 것에 대해 기쁘게 생각한다.”고 밝혔다.
설계 패키지 및 평가 보드
PSV-RDAD-65USB 문서 패키지에는 데이터시트와 회로도, BoM(Bill of Materials) 및 알티움(Altium) 파일이 포함되어 있으며, 펄시브 웹사이트에서 무료로 다운로드할 수 있다. PSV-EBAD-65USB 평가 보드는 신속하게 랩 테스트를 수행할 수 있도록 지원하며, 현재 글로벌 유통회사인 디지키(Digikey)를 비롯해 프랜차이즈 유통 파트너 네트워크를 통해 8월 하반기 선적을 위한 선주문이 가능하다.
(펄시브의 PSV-EBAD-65USB 평가 보드)
이 획기적인 레퍼런스 디자인에 대한 자세한 정보는 www.pulsiv.com에서 확인할 수 있다.
*효율성은 30분이 경과한 후 최대 부하에서 측정된 가장 높은 온도를 기반으로 한 것이다.
