배터리 구동 전자회로 설계의 기초지식
■ 저전압··저전력 동작회로의 설계 개념
- 저전압·저전력화를 제한하는 요소: 소신호 전자회로의 저전력화 개념,
디지털 회로의 저전력화 개념
- IC를 사용한 저전력 회로의 개념:
저전력 VCO 회로, 피드백 저항의 전력 소비, 아날로그 미터의 교류 표시와 소비전력, 하이 임피던스 필터의 소비전력
- 트랜지스터와 FET의 저전압·저전류 동작 특성:
측정장치에 의한 트랜지스터와 FET의 특성 측정
- 저전압·저전류 동작의 실측 특성:
저주파/고주파용 FET의 특성, 범용 트랜지스터의 특성, 고 hfe 트랜지스터의 특성
- 부하저항과 부하 임피던스의 저전력화:
저항부하의 고이득 저전력화 개념, 인덕턴스 부하의 고이득 저전력화,
정전류 부하의 저전력화 개념
- 디스크리트 부품의 저소비전력 회로:
무전원 마이크 앰프, DC-DC 컨버터, MOS 릴레이
- RC 발진회로의 저전력화 개념:
비안정 멀티바이브레이터, 3차 LPF형 발진회로, 부품수를 줄인 저전력 발진회로
- 고주파 회로의 저전력화 개념:
VHF 발진회로, 비상용 초저전력 AM 라디오 수신기의 음성출력 전지전압과 소비전류,
전류 레귤레이터, 하이 임피던스로 고이득 초저전력화
디스크리트 부품과 전용 IC를 사용한 배터리 동작의
■ 저전압·저전력 아날로그 회로 설계
- 1.5V로 동작하는 트랜지스터 1석 증폭회로 설계:
설계 포인트, 입출력 동작 파형, 전기적 특성 측정,
이득을 크게 하는 방법,
주파수 특성의 개선
- 저전압 동작의 트랜지스터 영상증폭회로의 설계:
설계사양,
설계한 영상증폭회로의 특성 측정
- 저항성 센서를 드라이브하는 정전류 & 증폭회로의 설계:
정전류회로의 설계, 증폭회로의 설계
- 아날로그량을 카운터로 적산하기 위한 V-F 변환 어댑터 회로:
2중적분형 V-F 변환방식을 채용, OP앰프의 선택 방법, 기준전압 IC의 선택 방법,
콤퍼레이터의 선택 방법
- 전지 동작용 OP앰프 회로의 실험:
범용 OP앰프와 저전압 구동용 OP앰프의 성능 차이, 최대출력전압과 전원전압,
주파수 특성과 전원전압, 잡음 특성과 전원전압, 저소비전력의 OP앰프
CMOS 드라이브부터 개별부품 선택까지
■ 저전력화 CMOS 회로설계와 부품 선택
- CMOS 회로의 저소비전력 설계:
CMOS에 필요없이 소비전류가 흐를 경우의 일어나는 현상. 드라이브 회로와 CMOS의 소비전류,
상승시간과 소비전류의 적절한 균형, 부하 저항치의 결정 방법, 정확한 소비전류의 측정,
미분 동작회로의 권장, 슈미트 회로의 권장, 레벨 부족에 주의, 과입력 전압에 주의
- 큰 소비전력을 필요로 하는 부품의 저전력화 대책:
접점회로의 저전력화, 접점 동작의 문제점, 신뢰성 있는 저전력 접점 동작 사례,
전류를 흘리지 않아도 되는 접점, 릴레이의 저전력화, 포토커플러의 저전력화,
LED 표시의 저전력화, 플런저(plunger)의 저전력화, 제너 다이오드의 저전력화,
3단자 레귤레이터의 저전력화
- 누설전류가 많은 부품에 대한 저소비전력화:
쇼트키 배리어 다이오드(Schottky barrier diode), 프린트 기판, 접합 전계효과형 트랜지스터(J-FET),
고속 저전력 OP앰프의 선정
저전압 표준로직 IC의 전압변환기능과 기본성능 해설
■
저전압 동작 디지털 IC의 특성과 사용법
- 저전압 로직 패밀리의 등장과 특징:
저전압 제품의 등장, 기존 로직 패밀리와의 관련, 동작전압과 호환성,
로직 패밀리의 공급 메이커
- 전압 변환 기능:
입출력 권장 허용전압.
입출력 등가회로,
5V와 3.3V간의 인터페이스
- 저전력 로직 IC의 사용상 주의점:
5V 신호와 접속할 때, slow 입력
- LVX/LVQ/LCX 시리즈의 기본 성능:
동작 소비전류 특성, 동작속도 특성, 출력 구동능력 특성, 정적 소비전류
- 1V 동작의 로직 IC에
대하여
배터리 구동 CMOS 로직 IC의 선택과 응용
■ 저전력 디지털 로직회로의 기본 설계
- 저전력 로직회로의 설계 테크닉:
저전력 설계에 최적한 CMOS 로직 IC, CMOS 로직 IC의 저전력 회로설계의 기본
- CMOS IC의 저전압 동작의 한계:
2V 이하의 저전압 동작 한계, 각 전원전압에서의 구동 능력
- CMOS 로직의 선택방법:
속도를 중요시하면 VCX와 LCX가 좋다, 동작 소비전류가 적은 VHC,CMOS 로직은 정적 소비전류 10p~10nA로 미소,
온도 조건을 고려할 것
- 레벨 변환 IC의 활용과 선택 방법:
이종 전원간에서 전류유입이 발생하지 않는 tolerant 회로. 단방향 및 양방향
레벨 변환의 방법
- 저전력 로직회로의 사례
: 버스라인을 분리하여 데이터 버스 신호를 고속화,
SRAM/DRAM을 배터리로 백업
소비전류, 다이내믹레인지, 스위칭 특성을 철저히 검증
■ 배터리 구동 OP앰프의 특성과 회로 설계
- 동상 입력전압에 의한 입력 오프셋 전압의 변화:
정밀도가 요구되는 경우는 동상신호 제거비가 열쇠, 동상신호 제거비(CMRR)에 대하여,
RRIO형 OP앰프의 입력 오프셋 전압의 변동
- 전원전압 최대까지 진폭할 수 있는가?:
전원전압, 출력전류와 출력진폭의 변화, 출력전류가 큰 OP앰프가 유리
- 소비전류와 대역폭의 관계:
OP앰프에 의한 소비전류의 변화 모양, 전원전압이 낮으면 이득 대역폭이 좁아진다,
단일이득 대역폭의 측정
- 스위칭 속도와 전원전압의 관계:
전원전압에 의한 스위칭 특성의 변화, 소비전류와 스루레이트의 관계, 스루레이트의 측정
- 계측용 차동앰프의 입력전압 범위의 확보:
2 OP앰프 방식의 계측용 차동앰프의 저전압 구동, 3 OP앰프 방식의 본격적인 계측 앰프,3 OP앰프 방식 차동앰프의 특징과
입력전압 범위
한정된 전원전압에서 최고의 성능을 인출하는 설계법
■ 배터리 구동 A-D 변환회로 설계와 평가
- 전원전압 1.8~3.6V, 입력전압 레인지 5V의
저전력 A-D 변환회로 설계:
회로의 사양과 주요 부품의 개요, A-D 컨버터의 DC 조건을 만족시키는 설계,
REF1004I-1.2에 흘리는 전류의 설정,
스케일링 앰프(scaling amp)의 설계
- 시제한 ADC 기판의 평가방법과 결과:
평가 시스템의 개요, 시험제작한 ADC의 평가 결과
- 직선성의 개선과 노이즈 대책:
OP앰프의 출력전압 범위, 스파이크 노이즈의 발생과 원인 및 대책, 개선후의 평가 결과
- AC 특성의 평가:
무입력시의 ADC 자체의 변환 정밀도, 앰프+ADC의 변환 정밀도, AC 특성의 종합 평가
■ 파워 MOSFET의 저전압 배터리 구동법
- 전력관리에 필수,
전원라인의 ON/OFF 스위치용 파워 MOSFET: 채널에 의한 ON/OFF 제어, 충방전은 2개의 FET에 의한 쌍방향 제어,
3.6V 전원에는 2.5V 구동품, 3V 전원에는 1.8V 구동품이 적합, 파워 MOSFET는 저온에서 ON하기 곤란, 고온에서 ON하기가 용이
- 승압형 컨버터의 전지전압 저하시의 효율악화 대책:
입력전압이 낮아지면 효율이 악화, 게이트 구동전압을 높여서 효율 개선,
임계치 전압과 효율의 변화
- 대전류 응용에서는 부유 인덕턴스의 저감이 열쇠
배터리 구동의 고효율 전원 IC의 연구
■ 저전력 DC-DC 컨버터의 원리와 응용
- 배터리 구동 DC-DC 컨버터의 기본 지식:
승압형과 승압/강압형의 DC-DC 컨버터, 초크코일을 사용한 승압형 DC-DC 컨버터,
트랜스를 사용한 승압/강압형 DC-DC 컨버터, 코일을 사용하지 않는 승압/강압형 DC-DC 컨버터
- 출력 5V/100mA, 효율 90% 이상의
승압형 DC-DC 컨버터의 설계와 성능 평가:
MAX1675와 MAX1832의 개요, MAX1675의 동작 파형과 특성, MAX1832의 동작 파형과 특성
- 차지펌프 방식의 승압/강압형 DC-DC 컨버터:
REG710NA-5와 REG711EA-5의 개요, 기본 동작의 해설,REG710NA-5의 동작과 특성,
동작 파형,
출력전류-효율 특성, 입력전압과 효율/리플전압 특성
- REG711EA-5의 동작과 특성:
동작 파형, 출력전류-효율 특성, 입력전압과 효율/리플 전압 특성
- SEPIC 방식의 승압/강압형 DC-DC 컨버터:
SEPIC(Single-Ended Primary Inductance Converter) 방식이란, 실제의 SEPIC 방식 DC-DC 컨버터
- [ Appendix]
스위치 ON일 때 전지의 전압강하를 방지하는
스루레이트 컨트롤러 FDG901D
배터리 동작용 스위칭 & 리니어 레귤레이터 IC
■ 저전압 전원 레귤레이터 IC의 응용 설계
- 리튬이온 전지 1셀용 승압/강압 스위칭 전원 설계:
승압과 강압의 cascade 접속, SEPIC 회로(Single-Ended Primary Inductance Converter),
배선을 바꾸면 승압 컨버터가 양음 컨버터로 변신
, 인덕터의 조건은 인덕턴스와 전류정격,
다이오드의 조건은 평균 순방향 전류와 전압강하
- 양음 컨버터에 대하여
, 양음 컨버터에는 승압용 IC를 유용,
양음 컨버터 전용 IC UCC3954, UCC3954에 의한 3.3V, 0.5A 승압/강압 컨버터
- 배선과 부품배치,
컨버터의 문제점
- 고효율 PWM 방식 강압 DC-DC 컨버터:
CMOS 타입의 강압 DC-DC 컨버터의 개발 트랜드,
제품 라인업, 전기적 특성과 정격, 응용회로의 예, 사용상의 주의점
- R1223N의 세부적인 특성 고찰:
효율-부하 특성, 리플 특성, 부하의 과도응답 특성, DC-DC 컨버터의 금후의 방향
- 저전압 동작의 CMOS 리니어 레귤레이터:
저전압 동작의 고성능 레귤레이터의 종류와 특징
- 저리플 저포화형 150mA 레귤레이터
R1111/R1121 시리즈의 특징과 사용법
- RN5RF 시리즈의 특징과 사용법:
입출력 전압차, 뛰어난 리플 제거율, 소비전류, 사용할 때의 주의점
- 초소형 표면실장 타입 RQ5RW 시리즈의 특징:
소비전류, 설정 출력전압 1.8V의 특성
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배터리 동작의 초저전압, 저소비전류 회로설계 실무