부하 급변 대응
AP 가 갑자기 최대 성능으로 뛰면 전류가 수십 나노초 만에 몇 배로 뜁니다. 이때 전압이 규정 밑으로 떨어지면 시스템이 멈춥니다.
Power Management
전력관리 IC
하나의 배터리에서 열여덟 가지 전압을 만들어 나눠 줍니다. 눈에 띄지 않지만 없으면 아무것도 켜지지 않습니다.
- 최고 효율
- 94.2%
- 채널
- 18개
- 출력 전류
- 3.5A/채널
- 스위칭
- 2.4MHz
Overview
칩마다 필요한 전압이 다르다
스마트폰 하나에는 3.7V 배터리 한 개가 있지만, 그 안의 부품들은 저마다 다른 전압을 요구합니다. AP 코어는 0.6V, 메모리는 1.05V, 카메라는 2.8V, 디스플레이는 5.5V 입니다.
전력관리 IC 는 이 변환을 한 칩에서 처리합니다. 넥서스일렉의 NX-P340 은 강압 컨버터 12채널과 저잡음 레귤레이터 6채널을 합쳐 18개 전압을 동시에 만듭니다.
효율이 곧 배터리 시간입니다. 변환 효율이 90%라면 나머지 10%는 열로 사라집니다. NX-P340 의 최고 효율은 94.2% 이며, 이는 이전 세대 91.8% 대비 배터리 사용 시간을 약 3.4% 늘리는 값입니다.
Spec
품번별 규격
| 품번 | 채널 구성 | 최대 출력 전류 | 최고 효율 | 스위칭 주파수 | 용도 |
|---|---|---|---|---|---|
| NX-P340 | 강압 12 · LDO 6 | 채널당 3.5A | 94.2% | 2.4MHz | 플래그십 AP 전원 |
| NX-P280 | 강압 8 · LDO 4 | 채널당 3.0A | 93.6% | 2.4MHz | 중가 AP 전원 |
| NX-P150 | 강압 4 · LDO 2 | 채널당 2.0A | 92.8% | 3.0MHz | 웨어러블 · IoT |
| NX-P420 | 강압 6 · 부스트 2 | 채널당 6.0A | 95.1% | 1.2MHz | 태블릿 · 노트북 |
| NX-PA210 | 강압 6 · LDO 4 | 채널당 4.0A | 93.1% | 2.2MHz | 차량 인포테인먼트 |
| NX-PA120 | 강압 3 · LDO 3 | 채널당 2.5A | 92.4% | 2.2MHz | 차량 존 컨트롤러 |
NX-PA 계열은 AEC-Q100 Grade 2 인증 품목입니다. 소비자용 대비 온도 범위와 수명 시험 조건이 다릅니다.
Design
전원 설계에서 어려운 점
잡음 분리
카메라와 오디오는 전원 잡음에 민감합니다. 스위칭 컨버터의 잡음이 넘어가지 않도록 저잡음 레귤레이터를 따로 둡니다.
순서 제어
칩마다 전원을 켜는 순서가 정해져 있습니다. 순서가 틀리면 소자가 손상됩니다. 켜고 끄는 순서를 내부에서 자동으로 지킵니다.
열 분산
18개 채널이 한 칩에 모여 있어 열이 집중됩니다. 발열이 큰 채널을 물리적으로 떨어뜨려 배치합니다.
동기 스위칭
여러 채널의 스위칭 시점을 어긋나게 배치합니다. 동시에 스위칭하면 입력 전류의 맥동이 커집니다.
보호 회로
과전류·과전압·과열을 각 채널마다 감시합니다. 이상이 생긴 채널만 차단하고 나머지는 유지합니다.
Efficiency
2.4%p 를 올리는 데 든 것
효율을 91.8% 에서 94.2% 로 올리는 데 세 가지를 바꿨습니다.
첫째, 출력 스위치의 온저항을 낮췄습니다. 65nm BCD 공정에서 트렌치 구조를 적용해 같은 면적에서 온저항을 34% 줄였습니다. 이것이 개선분의 절반을 만듭니다.
둘째, 경부하 구간에서 스위칭 방식을 바꿉니다. 전류가 적을 때는 스위칭 자체가 손실이므로 간헐 동작으로 전환합니다. 셋째, 게이트 구동 전압을 부하에 따라 조절합니다. 나머지 개선분이 여기서 나옵니다.
- 트렌치 구조 출력 스위치 : 온저항 34% 감소
- 경부하 간헐 동작 : 10mA 이하 구간 효율 12%p 개선
- 적응형 게이트 구동 전압
- 결과 : 최고 효율 91.8% → 94.2%
Numbers
제품 지표
- 최고 효율
- 94.2%
- 동시 출력
- 18채널
- 부하 응답
- 38ns
- 대기 전류
- 3.2μA
NX-P340 최적 부하 조건
강압 12 · 저잡음 6
전류 급증 시 전압 회복 개시
전 채널 차단 상태
