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파워 모듈이란?

파워 모듈은 여러 개의 파워 반도체를 조합하여 전원 관련 회로를 하나의 패키지 모듈로 집적화한 제품을 말합니다.

IC(반도체 집적회로) 안에 필요한 기능을 모아 저전력 설계를 하고 최적화를 통해 공장 등에서 사용되는 산업기기, 대형 백색가전, 자동차, 철도, 신에너지 등 폭넓은 분야에서 사용되고 있습니다. 분야에서 사용되고 있습니다.

현재도 파워모듈 관련 시장 규모는 빠르게 성장하고 있는 상황입니다.

파워모듈의 사용 용도

파워모듈의 가장 친숙한 사용 사례는 에어컨, 냉장고, 세탁기 등에 탑재되는 ‘인버터’이다. 이 인버터는 주파수를 변환하여 모터의 회전수를 제어할 수 있습니다.

모터의 회전수를 자유자재로 변경함으로써 불필요한 움직임을 줄여 에너지 절약에 기여할 수 있습니다. 반면, 인버터가 탑재되지 않은 에어컨은 모터를 켜고 끄는 것만 가능하기 때문에 에어컨을 켜고 끄는 극단적인 동작을 반복해 불필요한 전력을 소비하게 됩니다.

인버터는 모터의 회전수를 제어하는 용도, HEV나 EV와 같은 전기자동차에도 활용되고 있습니다. 자동차의 구동은 단순히 켜고 끄는 것뿐만 아니라 타이어가 공회전하는 것을 감지하고 제어하는 것이 중요합니다.

이 제어가 이루어지지 않으면 자동차는 미끄러지게 된다. 눈이 많이 내리는 지역에서는 타이어에 안전하고 효율적으로 힘을 가해야 하므로, 모터의 전력을 매우 세밀하게 제어하는 것은 특히 EV와 HEV에서 매우 중요하고 필수적인 요소입니다.

파워 모듈의 원리

파워모듈은 필요한 전원 용도에 최적화된 다수의 파워 트랜지스터를 바이어스 구동 회로와 함께 IC화한
것을 주변 부품과 함께 모듈화하여 전원 동작 시 내압과 스위칭 속도 및 효율을 향상시키고 있습니다. 또한, 패키지 및 기판의 방열성 등을 고려하여 사용 편의성을 높인 것이 특징입니다.

파워 모듈에 널리 사용되는 전력 반도체 중에서도 파워 트랜지스터는 가장 응용 범위가 넓어 반도체 및 소재 업체를 중심으로 기술 개발이 활발히 이루어지고 있는 상황입니다. 파워 트랜지스터에는 다음과 같은 여러 가지 반도체 소자가 있습니다.

1. 바이폴라 트랜지스터

바이폴라 트랜지스터는 구조가 간단하고 큰 전력을 처리할 수 있는 대신 스위칭 속도가 느리고 소비전력이 크다는 단점이 있어 최근에는 파워 모듈 용도의 주력으로 사용되지 않고 있습니다.

2. 파워 MOSFET

파워 MOSFET(FET: Field Effect Transistor)은 가장 빠른 스위칭이 가능하고 소비전력이 적다는 장점이 있지만, 큰 전력을 다루기 어렵다는 단점이 있는 소자입니다.

3. IGBT

1980년대에 개발된 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor: 절연 게이트형 바이폴라 트랜지스터)는 큰 전력을 처리할 수 있습니다. MOSFET에 비해 크게 뒤떨어지지 않는 스위칭이 가능합니다. 회로 구성은 MOSFET과 BJT(Bipolar Junction Transistor)를 합친 것과 같은 구성으로 되어 있습니다.

파워모듈의 기타 정보

1. 차세대 파워모듈 동향

차세대 파워모듈용 소자로 최근 SiC-MOSFET이 주목받고 있는데, SiC 기판은 Si 기판에 비해 밴드갭 에너지가 크고 내압을 얻을 수 있는 물성을 가지고 있으며, MOSFET도 SiC 기판으로 제작하면 대전력화가 가능합니다.

IGBT는 Si 기판에서도 큰 전력을 처리할 수 있지만, 바이폴라 구조로 인해 스위칭 속도를 높이기 어렵다는 문제점이 있어, 대용량의 스위칭 속도가 빠른 소자인 SiC-MOSFET이 현재 차세대 파워 모듈용으로 각광받고 있습니다.

그동안 SiC 기판의 약점이었던 양산성도 기술 혁신에 따라 6인치 기판을 취급할 수 있는 기판 업체가 등장하면서 극복되고 있습니다.

2. EV의 파워 모듈

자동차의 EV화가 가속화되고 있는 요즘, 파워모듈의 필요성이 점점 더 높아지고 있는데, EV에서 리튬이온 배터리의 전압은 충전 시간과도 관련이 있기 때문에 고속 충전을 통한 충전 시간 단축을 목표로 하고 있으며, 또한 EV의 엔진에 해당하는 파워트레인의 효율을 높이기 위해 효율화를 위해 현재 400V 정도의 전압에서 예를 들어 800V와 같은 더 높은 전압이 요구되고 있는 상황입니다.

고전압에서 차량용 모터를 제어성 있게 다루기 위해서는 인버터 회로에서 발생한 교류 전류를 빠르게 스위칭하는 것이 중요하며, 이를 위해 파워 디바이스나 파워 모듈이 사용되고 있습니다.

멀티플렉서 IC란?

멀티플렉서 IC는 여러 개의 신호를 하나의 신호로 출력하는 IC입니다.

MUX, 멀티플렉서, 멀티플렉서, 멀티플렉서, 다중화 장치, 합파기 등으로도 불립니다. 디지털 회로에서는 세로와 가로의 비율이 큰 직사각형이나 사다리꼴의 블록 표기로 표현되며, 장변에 입력, 단변에 출력이 기입됩니다. 여러 개의 멀티플렉서 IC를 조합하여 입력의 개수를 늘릴 수도 있습니다.

통신 분야에서는 여러 신호의 데이터를 스위치나 필터 등을 이용해 하나의 합성파로 만들어 전송할 때 많이 사용됩니다. 수신 측에서는 멀티플렉서에 대응하는 디멀티플렉서가 필요하며, 합성파의 신호를 여러 개의 신호로 분해하여 신호를 읽을 수 있도록 합니다.

멀티플렉서와 디멀티플렉서를 하나로 묶어 멀티플렉서라고 부르기도 하며, 경우에 따라 구분하여 사용하고 있는 상황입니다.

멀티플렉서 IC의 사용 용도

멀티플렉서 IC는 이동체 무선통신 분야나 컴퓨터 회로, 아날로그 회로의 신호 합성 등에 많이 사용됩니다. 통신 분야에서는 인공위성의 신호 발신부, 와이파이 라우터, 원격 조종 로봇, 드론의 조종 등에 사용됩니다.

선택 시 크기, 지원하는 신호, 전압 및 패키지 옵션 등 다양한 사양 항목을 고려해야 합니다.

멀티플렉서 IC의 원리

멀티플렉서 IC의 원리는 일반적으로 디지털 회로의 조합 회로나 아날로그의 스위치 회로를 이용하여 각 IC의 사양에 따라 다수의 입력 신호로부터 원하는 로직에 따른 출력 신호를 형성할 수 있도록 설계 및 개발되어 있다는 점에 있습니다. 디지털의 논리 설계와 아날로그의 회로 설계를 통해 IC 내부에 필요한 회로를 구성하는 CMOS 등의 트랜지스터와 저항, 커패시턴스 등의 배선 레이아웃이 이루어집니다.

일반적인 멀티플렉서 IC는 몇 개의 입력단자, 1개의 출력단자로 구성되어 있으며, N개의 입력이 있으면 신호는 2의 N제곱의 신호를 1개의 출력으로 처리할 수 있습니다. 그 구조는 신호의 입력 수만큼의 스위치가 있고, 0과 1의 신호를 조합하여 신호를 합성하는 방식입니다.

8입력 멀티플렉서를 예로 들면, 8개의 데이터 입력과 3개의 신호 선택 스위치가 있어 3자리 2진수로 8개의 입력된 데이터를 나타낼 수 있습니다. 멀티플렉서 IC에는 커패시터나 코일 기능을 가진 IC 칩을 탑재하여 전원 차단이나 과전압, 단락에 대한 보호 기능을 추가한 제품도 있습니다. 최적의 증폭기와 필터를 탑재하여 고주파에 대응하여 고정밀도의 신호 전송을 할 수 있는 제품도 출시되고 있습니다.

멀티플렉서 IC의 기타 정보

1. 멀티플렉서의 구성 회로 (디지털)

디지털 회로로 멀티플렉서 IC를 구성할 때의 구성 회로는 ‘조합 회로’가 사용됩니다. 조합회로의 구성 요소는 AND 회로, NOT 회로, OR 회로 등입니다.

디지털 회로에서 많이 사용되는 플립플롭 회로는 데이터 유지 기능을 가지고 있으며, 일반적으로 멀티플렉서 회로 용도가 아닌 ‘순서 회로’의 구성 요소라고 할 수 있습니다.

2. 멀티플렉서 IC의 구성 사례 (아날로그)

아날로그 회로에서 특히 통신용으로 많이 사용되는 멀티플렉서 IC는 안테나 주변의 송수신 신호 전환 기능을 담당하는 안테나 스위치와 주파수 대역 전환 필터 회로 등을 들 수 있습니다.

최근 이동 통신 용도에서는 SOI-CMOS 스위치를 IC의 구성 요소로 활용하여 송수신용 디지털 회로 기반의 시리얼 인터페이스 기능이 탑재된 것이 사용되고 있습니다.

필름 커패시터란?

필름 커패시터는 플라스틱 필름을 유도체로 사용하는 커패시터를 말합니다. 그 기술적 뿌리는 19세기 후반에 발명된 종이 커패시터로 거슬러 올라갑니다. 종이 커패시터는 알루미늄 호일에 기름이나 파라핀 종이를 끼워 롤 형태로 감아 넣습니다.

종이에 직접 금속을 증착하여 감은 타입을 MP(메탈라이즈드 페이퍼) 커패시터라고 한다. 필름 커패시터는 이러한 기술을 바탕으로 1930년대에 개발되었습니다.

필름 커패시터는 내부 전극의 구조에 따라 호일 전극형과 증착 전극형(금속화 필름형)으로 나뉘며, 구조의 차이에 따라 권취형과 적층형, 유도형과 무유도형으로 나뉩니다.

필름 커패시터의 사용 용도

필름 커패시터는 민생용품부터 산업기기까지 다양한 제품에 사용됩니다. 민생용품의 예로는 냉장고 등 가전제품과 내비게이션, 카 오디오, ETC 등 차량 내 탑재 전자기기 등이 있습니다. 산업기기의 예로는 파워 일렉트로닉스 기기 등에 사용됩니다.

필름 커패시터는 절연 저항이 강하고 안전성이 높다는 특징이 있습니다. 또한, 무극성 및 고주파 특성이 우수하고, 온도 특성도 우수합니다. 또한, 정전 용량을 고정밀도로 대응할 수 있고 수명이 깁니다.

그러나 필름 커패시터는 적층 세라믹 칩 커패시터에 비해 크기가 커집니다. 따라서 세라믹 커패시터로 커버할 수 없는 전압 및 용량 영역이나 고성능, 고정밀 위기에 사용되는 경향이 있습니다.

필름 커패시터의 원리

커패시터는 원래 전기를 저장하거나 방출하는 전자 부품입니다. 마주보는 전도체 사이에 전압을 가하면 그 사이에 끼어있는 절연체 또는 공간에 정전기 유도 작용이 일어납니다. 정전기 유도 작용에 의해 절연체에 유전체 분극이 발생해 충전됩니다.

그 유도체에 필름을 사용한 것이 필름 커패시터입니다. 필름 커패시터는 내부 전극의 구성과 구조의 차이에 따라 몇 가지로 나뉩니다.

1. 호일 전극형 필름 커패시터

내부 전극이 되는 금속박에 플라스틱 필름을 겹겹이 감은 권취형 필름 커패시터입니다. 금속박의 재질은 알루미늄, 주석, 구리 등을 사용합니다.

호일 전극형 필름 커패시터는 유도형과 무유도형이 있습니다. 유도형의 경우 내부 전극에 리드선을 부착하여 권취하는 반면, 무유도형은 단면에 리드선 또는 단자 전극을 부착합니다. 무유도형은 유도형에 비해 인덕턴스 성분을 작게 할 수 있어 고주파 특성이 우수합니다.

2. 증착 전극형 필름 커패시터

플라스틱 필름에 금속을 증착하여 내부 전극을 만드는 타입의 필름 커패시터입니다. 금속 재료로는 알루미늄이나 아연을 사용합니다. 증착막은 매우 얇기 때문에 호일 전극형 필름 커패시터보다 소형화가 가능합니다.

필름 커패시터의 기타 정보

1. 필름 커패시터의 극성

필름 커패시터에는 극성이 없습니다. 즉, 필름 커패시터는 무극성 커패시터입니다. 고정 커패시터는 무극성 커패시터와 극성 커패시터 두 종류가 있습니다.

• 무극성 커패시터
  단자에 양극과 음극의 구분이 없는 커패시터가 무극성 커패시터입니다. 어느 쪽 단자가 양수이든 상관없습니다. 단자에 가해지는 전압의 극성이 조절되지 않습니다. 무극성 커패시터라면 교류 회로에서도 직접 사용할 수 있습니다.

  필름 커패시터는 무극성 커패시터의 주류 중 하나입니다. 무극성 커패시터에는 세라믹 커패시터, 종이 커패시터, 운모 커패시터, 공기 커패시터 등이 있습니다.

• 극성 커패시터
  두 단자 중 어느 쪽이 양극이 될지 정해져 있는 커패시터가 유극성 커패시터입니다. 단자의 극성을 잘못 사용하면 커패시터가 파손될 수 있습니다.

2. 필름 커패시터와 오디오

오디오 기기는 소리를 원하는 대로 만들기 위해 직접 제작하거나 커스터마이징을 할 수 있습니다. 음질을 좌우하는 요소는 여러 가지가 있지만, 사용 부품도 음질을 좌우합니다. 커패시터는 그 부품 중 하나입니다.

오디오 앰프에 사용되는 커패시터에 요구되는 특성은 다음과 같습니다.

• 고주파 특성이 좋을 것
• 고조파 왜곡이 적을 것
• 소위 말하는 울림이 적을 것

필름 커패시터는 전해 커패시터에 비해 위의 특성에 대해 우수합니다. 음질에 있어서도 전해 커패시터에 비해 필름 커패시터가 음의 투명도나 해상력이 우수합니다.

SiC MOSFET이란?

SiC MOSFET은 기존의 Si 기판이 아닌 화합물 반도체인 SiC(실리콘 카바이드) 기판을 사용한 MOSFET을 말합니다.

전계효과 트랜지스터의 일종인 MOSFET의 반도체 기판 재료로 사용되며, MOSFET은 온/오프 스위칭, 증폭기 등의 용도로 사용됩니다. 재료로 사용하는 반도체 기판에 화합물 반도체인 SiC를 사용함으로써 기존 Si MOSFET에 비해 전압을 인가한 상태에서의 저항값을 낮출 수 있습니다.

그 결과, 턴오프 시 스위칭 손실과 전력 동작 시 전력 손실을 작게 억제할 수 있습니다. 반도체 칩의 성능 향상과 트랜지스터 동작 시 필요한 냉각 용량을 줄일 수 있기 때문에 제품 자체의 소형화로 이어질 수 있습니다.

SiC MOSFET의 사용 용도

SiC MOSFET은 파워일렉트로닉스 분야의 전자기기 등 릴레이, 스위칭 전원, 이미지 센서 등 많은 반도체 제품에 사용되며, SiC MOSFET을 채용하면 스위칭 오프 시 손실 감소로 인해 고속 스위칭이 가능하여 통신기기에 사용되는 경우가 많다. 통신기기에도 사용되는 경우가 많습니다.

SiC MOSFET을 선정할 때는 제품 애플리케이션의 동작 상태, 즉 절대 최대 정격 및 전기적 특성, 패키지 사용 및 크기 등을 고려해야 합니다.

SiC MOSFET의 원리

SiC MOSFET은 동일한 내압을 유지하면서 낮은 ON 저항과 턴오프 시 저손실 동작이 가능한 MOSFET 구조를 구현할 수 있습니다. 이는 Si 기판에 비해 약 3배의 밴드갭 에너지와 약 10배의 파괴전계 강도의 물성치를 갖는 SiC 기판을 재료로 사용한 트랜지스터이기 때문에 활성층의 층 두께를 얇게 만들 수 있기 때문입니다.

SiC MOSFET은 p형 반도체와 n형 반도체가 적층된 구조를 가지고 있습니다. 보통 p형 반도체 위에 n형 반도체를 적층하고, n형 반도체에는 드레인과 소스 전극, n형 반도체 사이에는 산화절연층과 게이트 전극이 부착되어 있습니다. 또한, 본체의 실리콘 웨이퍼에는 화합물 반도체인 SiC(실리콘 카바이드)가 에피 기판으로 사용됩니다.

MOSFET은 게이트에 양의 전압을 인가하면 소스와 드레인 사이에 전류가 흐른다. 이때 실리콘 웨이퍼에 SiC를 사용하는 SiC MOSFET은 Si만 사용하는 MOSFET에 비해 소스와 드레인 사이의 전압과 전류를 크게 해도 동작할 수 있습니다. 반도체의 불순물 농도를 높일 수 있기 때문에 손실 감소 및 소형화가 가능합니다.

SiC MOSFET의 기타 정보

1. SiC MOSFET과 IGBT와의 구분

IGBT는 일반 Si MOSFET이 대응하기 어려운 고전력 영역의 사용 용도에 사용되는 트랜지스터이지만, 최근 이 영역에 SiC MOSFET 디바이스가 사용되고 있습니다. 그 이유는 SiC의 밴드갭 에너지가 커서 IGBT에 비해 고온 동작이 가능하기 때문입니다. 또한, IGBT의 경우 후단 바이폴라 트랜지스터의 스위칭 손실이 크다는 문제를 해결할 수 있는 것도 이유 중 하나입니다.

이전에는 SiC 에피 기판이 소구경이어서 양산성과 비용 측면에서 어려움이 있었다. 하지만 최근에는 8인치 대응이 가능해져 양산성과 가격도 개선되고 있는 상황입니다.

10kW 이상의 비교적 큰 전력을 다루는 애플리케이션, 예를 들어 전기차(EV) 용도, 발전 시스템 용도, 주택용 전력 용도 등에 적극적으로 활용되고 있습니다.

2. SiC 디바이스와 GaN 디바이스의 차이점

SiC와 함께 주목받고 있는 와이드 밴드갭 반도체로 GaN(질화갈륨)이 있는데, GaN은 SiC에 비해 밴드갭 에너지가 더 크고, 절연파괴 강도도 큰 소자로 연구기관을 중심으로 활발한 연구가 진행되고 있습니다.

GaN은 일반적으로 Si 기판 위에 GaN의 활성층을 형성하는 구조이기 때문에 SiC MOSFET과 같은 고출력 응용 분야에는 대응하기 어렵습니다. 시장에서는 1KW급 전력을 다루는 애플리케이션에서 비교적 많은 연구가 이루어지고 있습니다. 예를 들어, 5G 기지국용 고출력 증폭기 용도나 PC 및 USB를 통한 배터리 충전 용도로 많이 사용되고 있습니다.

GaN 디바이스도 SiC MOSFET과 마찬가지로 고온 동작이 가능하고, 냉각 장치나 과도한 배열 구조가 필요 없어 소형 PC 전원 어댑터로 최근 널리 보급되고 있습니다.

클럭 버퍼란?

클럭 버퍼는 어떤 인쇄 회로 기판의 시스템 내에서 클럭이 여러 논리 회로에 도달하기까지의 지연 차이를 최대한 줄여 타이밍을 맞추는(동기화) 데 사용되는 IC입니다.

여러 개의 논리 회로를 동작시키는 경우, 회로 간 동기화가 필요합니다. 이때 시스템 전체를 제어하는 신호가 필요한데, 이를 위해 사용되는 일정한 주파수의 주기적인 신호가 바로 클럭입니다 (음악의 메트로놈과 같은 역할을 합니다).

클럭에 연동하여 동작하는 회로군을 동기화 회로라고 합니다. 클럭은 시스템 내에서 분기되어 수많은 논리 회로로 전파된다. 그러나 이 클럭이 동기화되지 않으면 논리 회로의 오작동으로 인해 시스템 전체가 원하는 동작을 하지 못하게 될 수 있기 때문에 클럭 버퍼가 필요합니다.

클럭 버퍼의 사용 용도

클럭 버퍼는 컴퓨터, 통신 시스템, 산업용 기기 등 다양한 분야에서 사용됩니다.

구체적인 사용 용도는 다음과 같습니다.

• 디지털 논리 회로 (CPU, FPGA 등)
• 데이터 컨버터 (아날로그 ⇔ 디지털 변환)
• 고속 인터페이스 (USB, Serial-ATA, PCI-Express 등)
• 무선 시스템의 주파수 변환

일례로 컴퓨터 동작의 핵심인 CPU(Central Processing Unit)를 예로 들면, 클럭 신호에 의해 각 회로(제어장치, 연산장치, 레지스터, 저장장치와의 인터페이스, 입출력 장치와의 인터페이스)를 동기화하여 동작을 제어하고 있습니다.

또한, 어느 용도든 여러 회로 간의 정보 및 데이터 교환을 보다 정확하게 동기화하는 것이 안정된 동작을 위해 필수적입니다.

클럭 버퍼의 원리

클럭 버퍼는 회로 방식에 따라 ‘Non-PLL Buffer’와 ‘PLL Buffer’로 분류됩니다.

내부적으로 PLL(phase-locked loop: 위상동기 루프)을 사용하느냐의 여부가 큰 차이점이며, PLL은 입력되는 주기적인 신호에 피드백 제어를 가하여 다른 발진기로부터 위상이 동기화된 신호를 출력하는 회로를 말합니다. 다음과 같습니다.

• Non-PLL Buffer
  PLL을 거치지 않고 입력 신호를 분배하기 때문에 지터 열화(주기적인 흔들림)가 적습니다.
• PLL Buffer
  입력 신호와 출력 신호 사이의 지연이 매우 작습니다.

클럭 버퍼는 클럭 신호를 여러 개 출력할 수 있으므로, 클럭 신호원과 클럭 버퍼를 각각 1개씩만 준비하면 같은 주파수의 클럭으로 동작하는 여러 회로군에서 사용할 수 있는 클럭을 생성할 수 있습니다.

따라서 부품 비용의 절감과 프린트 기판의 레이아웃을 용이하게 할 수 있다는 장점이 있습니다. 그 외에도 일부 제품에서는 레벨 변환이 가능하고, 설정이 용이하다는 특징도 있습니다.

클럭 버퍼를 선택하는 방법

입력 신호의 요구 사양, 출력 클럭의 주파수, 신호 수, 전압, 지터, 스큐, 입출력 간 지연, 클럭 버퍼의 전원 전압, 패키지 외형 치수, 핀 수, 소비전력, 비용 등을 디바이스의 데이터시트에서 확인한 후, 설계하는 시스템에 가장 적합한 디바이스를 선정합니다.

시스템 내 각 회로군에 분배되는 클럭이 100% 동일한 타이밍에 스위칭되는 것이 이상적이지만, 현실적으로 실현 가능한 경우는 거의 없습니다. 하지만 회로의 오동작을 방지하기 위해 우수한 특성을 가진 디바이스를 선정하는 것이 중요합니다.

클럭 버퍼에 대한 추가 정보

클럭 버퍼의 사용법과 역할

시스템 내에서 안정적으로 사용할 수 있는 클럭을 생성하기 위해서는 클럭 신호원과 이를 보완하고 여러 회로군에 적절히 분배할 수 있는 클럭 제품이 필요합니다.

1. 클록 신호원

클록 신호원으로는 공진기나 발진기가 사용됩니다. 공진기란 고유 주파수를 가진 진자를 말합니다.

단독으로 동작하지 않으며, 세라믹, 수정, SAW의 범주로 나뉩니다. 발진기는 진자를 진동시키기 시작해 진동을 지속시키는 회로(발진회로)와 공진기를 패키지로 만든 제품을 말합니다. 수정, SAW, 실리콘, MEMS 발진기 등이 있습니다.

2. 클럭 제품

클럭 신호원을 보완하는 클럭 제품 중 하나가 클럭 버퍼입니다. 발진기의 출력 신호를 클럭 버퍼에 입력합니다. 그 입력 신호와 동일한 주파수의 클럭 신호를 여러 개 출력하는 것이 클럭 버퍼의 역할입니다.　
오실레이터를 보완하는 클럭 제품에는 이외에도 클럭 제너레이터(다중 주파수 생성 가능), 지터 클리너(지터 성능 개선), RF 신시사이저(고주파수 출력) 등이 있으며, 설계자는 사양과 비용 등 시스템에 요구되는 요구사항에 따라 선택해야 합니다.

스프링 핀 커넥터란?

스프링 핀 커넥터는 서로 다른 부품 간에 전기를 흐르게 하는 접점으로 사용되는 전기 커넥터 부품 중 하나입니다.

기본적으로 핀, 튜브, 스프링으로 구성되어 있습니다. 핀과 연결된 튜브 안에 스프링이 들어 있어 진동에 강하고, 흔들림이 있어도 접촉 장애가 잘 발생하지 않는 것이 특징입니다.

미세 피치 커넥터, 저저항 모듈형 커넥터, 하우징이 있는 제품 등 종류가 다양합니다. 극수, 접점 수, 접점 높이 등도 다양하고 내구성도 좋으며, 원터치로 탈부착이 가능한 제품도 많습니다.

스프링 핀 커넥터의 사용 용도

스프링 핀 커넥터는 모바일 기기나 운송기기에 활용되고 있습니다. 스프링 핀 커넥터는 스프링에 의해 진동을 받아도 접촉이 잘 유지되기 때문에 진동을 받는 제품에는 필수적입니다.

우리 일상에서 무선 이어폰의 충전 박스, 2in1 태블릿 PC의 태블릿 단말기와 키보드 연결, 스마트워치 충전, 전기자동차 충전 커넥터 등에 사용됩니다. 스프링 핀 커넥터는 기기의 소형화에도 기여합니다.

예를 들어, 기판과 기판 또는 기판과 배터리를 연결하는 용도로도 적합합니다. 그 외에도 크래들, 내부 안테나 연결도 그 중 하나다. 표면 실장형, 스루홀형, 솔더컵형이 있으며, 납땜으로 기판과 연결합니다.

스프링 핀 커넥터의 원리

스프링 핀 커넥터는 스프링의 힘으로 전기 접점 간의 접촉을 유지합니다. 기본적으로 3개의 부품으로 구성되며, 본체인 중공형 배럴, 배럴 내부에 수납되는 코일형 스프링, 스프링에 의해 상대 부품에 눌려지는 플런저의 3개 부품으로 구성됩니다.

스프링과 플런저 사이에 볼, 쉘, 인슐레이터라는 부품을 넣은 4부 구조의 타입도 있습니다. 스프링 핀 커넥터의 구조는 포고 핀 구조라고도 합니다.

스프링으로 반발하는 구조가 포고스틱이라는 손잡이와 계단을 달고 스프링의 힘으로 점프하는 막대 모양의 놀이기구를 닮았다고 해서 붙여진 이름입니다. 플런저, 배럴은 황동이 많이 사용되며, 스프링에는 SUS나 피아노선이 많이 사용됩니다. 또한 접촉면의 표면 처리는 금도금이 주류를 이룹니다.

스프링 핀 커넥터의 기타 정보

1. 스프링 핀 커넥터의 결합 방향

스프링 핀 커넥터를 이용한 부품의 결합은 수직 방향으로 결합하는 것이 바람직합니다. 수직방향이 아닌 수평방향으로 부품끼리 슬라이딩하도록 연결하면, 플런저는 스프링을 누르는 방향과 90° 어긋난 방향으로 배럴에 대해 쓰러지려는 힘이 작용합니다.

만약 스프링이 아래로 내려가지 않으면 배럴의 가장자리가 손상될 수 있습니다. 그러나 수평 방향의 결합을 고려한 조치를 취하면 수평 방향의 결합도 가능합니다.

그러나 일반적으로 견딜 수 있는 결합 횟수가 줄어들고 슬라이드에 의한 도금의 마모도 커지므로 슬라이드 거리를 최대한 짧게 하거나 도금 두께를 두껍게 하는 등의 대책이 필요합니다.

2. 스프링 핀 커넥터의 사양

스프링 핀 커넥터에는 용도에 따라 특수 기능을 향상시킨 사양이 있습니다. 대표적인 3가지 사양을 소개합니다.

방수 대응
제품이 물에 젖을 가능성이 있는 경우에는 방수 사양의 스프링 핀 커넥터가 선택된다. 방수를 위해 포팅, O-링, 고무 시트 등의 방수 부품이 사용됩니다.

고속 전송 지원
전자기기에서는 정보 전달이 이루어지며, 기기의 성능 향상을 위해 데이터의 고속 전송이 필수적입니다. 스프링 핀 커넥터를 사용하여 대량의 데이터를 고속으로 전송하는 경우, 커넥터 전자기장 해석을 통해 핀 배열 등의 사양을 설계합니다.

고전류 대응
스프링 핀 커넥터 중에는 고전류 연결에 사용되는 것도 있습니다. 소형 스프링 핀 커넥터에서도 대량의 전류가 흐를 수 있도록 접촉 면적을 확보하고 발열을 억제하기 위해 볼, 절연체 등의 부품이 내장되어 있습니다.

GaN 전력소자란?

GaN 전력소자는 질화갈륨 결정 위에 형성된 차세대 반도체 전력소자로, 기존 실리콘 위에 형성된 전력소자보다 더 큰 전력을 더 적은 손실로 처리할 수 있어 최근 주목받고 있습니다.

기존 실리콘 위에 반도체 공정으로 만든 전력 소자보다 더 큰 전력을 더 적은 손실로 처리할 수 있어 최근 주목받고 있으며, GaN 전력소자는 그 구조상 실리콘계 전력 소자에 비해 신뢰성과 안전성이 실용화되기까지 많은 어려움이 있었습니다. 하지만 최근 화합물 반도체 관련 기술 혁신으로 이러한 문제가 해결되고 있습니다.

GaN 파워 디바이스의 고효율화를 통해 배열기구의 단순화 등도 가능해 제품의 대폭적인 소형화 및 저소비전력화에 기여할 수 있습니다.

GaN 파워 디바이스의 사용 용도

GaN 파워 디바이스는 스마트폰이나 PC의 급속 충전을 가능하게 하는 충전기나 휴대폰 기지국용 앰프에 널리 사용되고 있습니다. 실리콘계 파워 디바이스보다 더 큰 전력을 처리할 수 있기 때문에 이를 대체하는 용도로 PC 충전기나 기지국용 증폭기 등에 사용되는 경우가 많습니다.

또한, 태양광 발전 시스템 등의 파워 컨디셔너에서는 매우 높은 변환 효율이 요구되기 때문에 고효율의 GaN 파워 디바이스가 채용되기 시작했습니다. 또한, 고속 스위칭 동작이 가능하기 때문에 전원 안정성이 요구되는 서버 기기 등의 스위칭 전원으로도 사용되고 있습니다.

GaN 파워 디바이스의 원리

GaN 파워 소자의 원리는 밴드갭이라는 반도체 물성치가 Si에 비해 GaN은 약 3배 이상 높은 전계를 견디는 소자이기 때문에 소자의 단위 면적당 동작 가능한 전력(전력) 밀도를 매우 크게 확보할 수 있다는 점에 있습니다.

일반적으로 GaN 파워 소자는 HEMT 구조라고 불리는 고전자 이동도 트랜지스터 회로로 구성됩니다. 이 HEMT 구조는 항상 전류가 흐르는 노마리 ON 상태이며, 게이트에 음전압을 가하면 OFF가 됩니다. 따라서 어떤 결함으로 게이트 전극에 음전압을 인가할 수 없게 되면 OFF가 되지 않아 매우 불안정한 상태가 됩니다.

GaN 파워 디바이스는 이러한 신뢰성 문제가 있어, 안정적인 노멀리 OFF를 실현하는 것이 사용성 측면에서 과제였습니다. 그래서 게이트 전극에 노멀리 OFF가 가능한 Si-MOSFET을 내장하여 노멀리 OFF를 실현하고 있습니다.

또 다른 과제로는 전류 붕괴라는 물리 현상을 들 수 있습니다. GaN 파워 디바이스는 Si나 SiC 웨이퍼 위에 GaN 필름을 형성시켜야 하는데, 결정 박막 성막 기술의 혁신으로 현재는 고품질 성막이 가능해졌습니다. 가능하게 되었습니다.

GaN 전력 소자의 기타 정보

1. GaN과 SiC의 차이점

GaN과 SiC는 밴드갭이 커서 절연 파괴 강도가 커서 소자 내압을 높이기 쉽습니다. 따라서 고전류, 고전압 애플리케이션에 적합합니다. 특히 SiC는 디바이스의 내전압 측면에서 EV 자동차, 발전 시스템 등 모터 구동 용도 등 고전류용 애플리케이션에 많이 사용되며, 향후 IGBT를 대체할 수 있는 디바이스로서 큰 기대를 받고 있습니다.

한편, GaN 파워 디바이스는 SiC만큼의 내압은 확보하기 어렵지만, 특히 고주파 특성을 나타내는 Cut off 주파수(fT)가 높고, 전자의 이동도가 커서 빠른 스위칭 속도와 고주파 동작이 요구되는 애플리케이션에 널리 사용되고 있습니다.

즉, GaN과 SiC의 구분은 고속 스위칭 충전이나 고주파수 용도의 5G 기지국용은 GaN 소자를, 고내압, 고전류 용도는 SiC 소자를 사용하는 것으로 구분할 수 있습니다.

2. GaN을 이용한 전력 반도체 트렌드

GaN 전력 반도체는 크게 두 가지로 나뉘는데, 현재 비교적 높은 650V 이상의 전기차 온보드 충전용과 하이브리드 전기차의 48V에서 12V로의 DC-DC 컨버터에서 전압 변환을 위한 애플리케이션이 그것입니다. 두 가지 모두 GaN 전력 반도체로서 SiC 디바이스와 함께 향후 WBG(Wide Band Gap) 디바이스 시장을 주도할 것으로 예상됩니다.

이러한 신규 애플리케이션 용도를 위한 실용화 과제는 신뢰성, 제조 수율, 비용이지만, 전 세계 반도체 관련 기업들의 노력으로 실용화 가능성은 크게 진전되고 있습니다.

3. GaN 소자의 응용 분야

GaN 디바이스의 또 다른 응용 분야로는 광원용 응용을 들 수 있는데, GaN은 화합물 반도체 중에서도 직접 전이형 반도체이기 때문에 발광 효율이 높은 LED 광원이나 레이저 다이오드용 재료로서 큰 기대를 받고 있습니다.

전자 소자로도 고출력이며, 밀리미터파 및 Sub-THz용 고주파수용 증폭 트랜지스터로 응용이 기대됩니다.

커브 트레이서란?

커브 트레이서는 반도체 소자에 전압을 인가했을 때, 그 전압과 흐르는 전류의 관계를 디스플레이에 표시하는 장치입니다.

전압-전류 특성의 그래프(곡선)를 추적하여 디스플레이에 표시하기 때문에 커브트레이서라고 부릅니다. 반도체 소자는 인가한 전압과 흐르는 전류의 관계가 비선형이며, 저항기처럼 비례 관계가 아닙니다.

따라서 반도체나 전자 소자의 전압 대 전류 특성을 측정하기 위해서는 전압을 변화시켜 전류 값을 측정하고 그 결과를 종이에 표시하는 등의 절차가 필요합니다. 반면, 커브 트레이서를 사용하면 전압-전류 특성을 디스플레이에 직접 표시할 수 있습니다.

커브 트레이서의 사용 용도

커브 트레이서는 반도체 소자 개발 시 특성 측정, 제조 부문의 소자 검사, 반도체를 사용하는 회로의 동작 검증 등의 장면에서 사용되고 있습니다. 주요 측정 대상은 다이오드, 바이폴라 트랜지스터, FET 등의 반도체 소자입니다.

반도체에서는 측정 대상에 인가한 전압을 서서히 변화시키면서 흐르는 전류를 측정합니다. 이에 반해, 커브트레이서의 표시부에서는 X축 방향이 전압값을, Y축 방향이 전류값을 표시함으로써 전압에 대한 전류값의 관계를 그래프로 그려줍니다.

또한, 고전압을 인가하는 경우나 높은 전류를 흘리는 경우 등에는 각각에 맞는 옵션 전원이 준비되어 있어 다양한 디바이스에 대응할 수 있도록 장비가 준비되어 있습니다.

커브 트레이서의 원리

1. 다이오드 측정

측정 대상이 다이오드인 경우, 양극과 음극 사이에 디바이스 구동용 전원을 연결하고 인가하는 전압의 최대값 Vmax와 최소값 Vmin을 설정하면, 전원은 그 사이의 전압을 50Hz~60Hz의 주파수로 자동적으로 스위핑합니다. 또한 이때 다이오드에 흐르는 전류 값을 측정합니다.

한편, CRT의 수평 스위프 회로에서는 반도체 소자 구동용 전원 전압을 입력 신호로, 수직 스위프 회로에서는 다이오드에 흐르는 전류를 입력 신호로 하여 인가 전압에 대한 전류 특성(V-I 특성)이 CRT에 그려집니다.

2. 트랜지스터 측정

바이폴라 트랜지스터/FET의 측정에서는 스텝 제너레이터를 이용한 전류원/전압원을 베이스/게이트 전극에 연결합니다. 디바이스 구동용 전원은 이미터/소스와 컬렉터/드레인 사이에 연결하여 인가하는 전압의 최대값 Vmax와 최소값 Vmin을 설정해 둡니다.

바이폴라 트랜지스터의 경우
베이스 전류를 스텝퍼 제너레이터로 단계적으로 가변하고, 이때의 이미터-콜렉터 간 전압과 콜렉터 전류를 CRT에 표시하면 트랜지스터의 정적 특성 곡선이 그려집니다.

FET의 경우
게이트 전압을 스텝 제너레이터로 단계적으로 변화시키면, 소스-드레인 간 전압과 드레인 전류의 관계를 나타내는 FET의 정적 특성 곡선이 그려집니다.

커브 트레이서는 표시부에 CRT를 사용하는 것을 전제로 만들어진 것입니다. 그러나 CRT가 거의 생산되지 않게 되면서 기존 방식의 커브 트레이서는 사라졌습니다.

대신 PC에 전압-전류 특성 데이터를 입력받아 디스플레이에 특성 곡선을 그리는 것이 제품화되어 있습니다.

커브 트레이서의 구성

커브 트레이서는 디바이스 구동을 위한 전원, 트랜지스터의 베이스 전류와 FET의 게이트 전압을 제어하기 위한 스텝 제너레이터, CRT와 그 수평 스윕 회로, 수직 스윕 회로 등으로 구성되어 있습니다.

커브 트레이서의 기타 정보

반도체 파라미터 분석기

커브트레이서는 반도체의 기본적인 특성을 파악하는데 매우 유용한 측정기이며, 특히 디바이스 제조업체에서는 연구개발부터 제품 검사에 이르기까지 모든 공정에서 활용되는 기본 측정기입니다. 반도체 디바이스의 사용자 수용 검사에도 사용되기도 하며, 이전에는 일본 업체에서도 몇 개 업체가 생산했지만 현재는 일부 업체를 제외하고는 철수한 상태입니다.

한편, 태양광 패널 평가용으로 개발된 커브트레이서가 새롭게 판매되고 있다. 또한, 커브 트레이서를 대신하여 사용되고 있는 것이 반도체 파라미터 분석기입니다.

이는 여러 개의 전압원과 전류원을 갖추고 컨트롤러(PC)에서 전압과 전류를 제어하여 반도체의 특성을 측정하는 장비입니다.

백플레인이란?

백플레인(영어: backplane)은 컴퓨터나 통신기기 등의 전자기기에서 기판이나 카드를 연결하기 위한 배선 기판을 말합니다.

일반적으로 기기의 후면에 장착되어 꽂힌 카드나 모듈에 전원이나 신호를 전송한다. 또한, 백플레인은 기판을 고정하기 위한 브래킷과 전원을 공급하기 위한 소켓, 신호를 전송하기 위한 커넥터 등으로 구성됩니다.

백플레인은 전자기기의 성능을 향상시키는데 필수적인 역할을 합니다. 기판을 지지하여 기판의 진동과 열의 영향을 줄이고 신뢰성을 향상시킵니다.

백플레인의 사용 용도

1. 서버 및 네트워크 장비

백플레인은 서버, 네트워크 스위치, 라우터와 같은 하드웨어에 사용됩니다. 이러한 장비는 수많은 구성 요소가 고속으로 데이터를 병렬로 처리해야 합니다. 백플레인은 이러한 구성 요소 간에 데이터를 효율적으로 전송하여 시스템 성능을 극대화합니다.

2. 데이터 저장 시스템

대량의 데이터를 고속으로 처리하고 저장하기 위한 데이터 저장 시스템에서는 백플레인을 사용하는 것이 일반적입니다. 여기에는 RAID 어레이, SAN(Storage Area Network) 등이 포함됩니다.

3. 산업용 컴퓨터

백플레인은 제조, 에너지, 교통과 같은 산업에서 사용되는 컴퓨터 시스템에서도 흔히 볼 수 있습니다. 이러한 시스템에서는 내구성과 신뢰성이 중요하며, 백플레인은 이러한 요구 사항을 충족하는 데 사용됩니다.

4. 테스트 장비

테스트 장비는 전자 제품의 성능과 품질을 측정하는 장비입니다. 테스트 장비는 백플레인을 사용하여 여러 개의 테스트 카드를 연결하여 다양한 측정 항목과 조건에 대응할 수 있도록 합니다.

백플레인의 원리

백플레인의 기본 원리를 이해하기 위해서는 백플레인이 어떻게 하드웨어 구성 요소를 연결하고 데이터를 전송하는지를 이해하는 것이 중요합니다.

1. 구성 요소 연결

백플레인은 기본적으로 하나 이상의 인쇄 회로 기판으로 구성됩니다. 이 보드에는 컴퓨터 시스템의 각 구성 요소를 연결하기 위한 슬롯과 포트가 있습니다.

이러한 슬롯은 기본적으로 특정 유형의 구성 요소(예: CPU, RAM, 하드 드라이브 등)에 대응하는 것이 기본입니다. 구성 요소는 이러한 슬롯에 물리적으로 연결되어 백플레인을 통해 다른 구성 요소와 통신합니다.

2. 데이터 전송

백플레인의 주요 기능 중 하나는 구성 요소 간의 데이터 전송이 가능하다는 것입니다. 이것은 기판에 배치 된 전자 회로를 통해 이루어집니다. 각 구성 요소는 이러한 회로를 사용하여 데이터를 송수신합니다.

백플레인 설계와 구성 요소의 종류에 따라 데이터는 병렬(여러 비트가 동시에 전송됨) 또는 직렬(한 번에 한 비트씩 전송됨)로 전송됩니다.

3. 플러그 앤 플레이

일부 백플레인은 구성 요소를 쉽게 추가하거나 교체할 수 있도록 플러그 앤 플레이 기능을 제공합니다. 이는 새로운 구성요소를 슬롯에 물리적으로 연결하기만 하면 시스템이 자동으로 그 존재를 인식하고 제대로 작동할 수 있도록 해줍니다.

이러한 요소들이 결합되어 백플레인은 시스템의 각 구성요소가 효율적으로 협력하고 데이터를 공유할 수 있도록 합니다. 백플레인은 컴퓨터 시스템의 성능과 확장성에 중요한 역할을 합니다.

백플레인의 종류

백플레인에는 다양한 표준과 형태가 있습니다.

1. 표준에 따른 분류

백플레인 표준에는 PICMG, ISA, PCI 등이 있으며, PICMG는 “PCI Industrial Computer Manufacturers Group”에서 제정한 표준으로 PCI, PCI Express 등을 지원합니다. Standard Architecture’ 표준으로 초기 IBM PC 등에 채택된 것입니다.

PCI는 ‘Peripheral Component Interconnect’ 규격으로 고속 데이터 전송이 가능한 규격입니다.
이 두 표준은 서로 호환되는 경우도 있지만, 반드시 그런 것은 아닙니다. 백플레인과 연결되는 카드나 보드는 동일한 표준을 지원해야 합니다.

2. 형태에 따른 분류

백플레인의 형태에는 액티브와 패시브가 있다. 액티브 백플레인은 슬롯 간 신호를 버퍼링하는 칩을 탑재하여 복잡한 시스템에 대응할 수 있습니다.

패시브 백플레인은 회로를 구동하는 기능을 갖지 않고 카드나 보드 쪽에 조정 회로를 가지고 있습니다. 액티브 백플레인은 패시브 백플레인보다 고장 가능성이 높습니다.

스위칭 AC 어댑터란?

스위칭 AC 어댑터는 현재 AC 어댑터의 주류 방식인 스위칭 방식을 채택하여 교류(AC) 전원을 정보기기 등의 직류(DC) 전원으로 변환하기 위한 어댑터입니다.

스위칭 방식이 등장하기 이전의 선형 방식의 AC 어댑터는 전원을 철심(변압기)을 통해 저전압으로 변환, 다이오드로 교류를 조절하고 콘덴서 등의 회로를 통해 사용 기기 측에 전기를 흘려보내는 방식이었다. 반면 스위칭 AC 어댑터의 경우, 선형 방식과 달리 처음부터 교류 전기를 고주파의 직류로 변환하여 철심(변압기)을 사용하지 않습니다.

스위칭 트랜지스터를 통해 고속으로 전압 변환을 하여 사용 기기 쪽으로 전기를 흘려보낼 수 있는 것이 스위칭 AC 어댑터의 특징입니다. 무겁고 큰 변압기를 사용하지 않기 때문에 부품이 소형화, 경량화되어 높은 전원 효율을 실현하고 있습니다.

스위칭 AC 어댑터의 사용 용도

스위칭 AC 어댑터는 주로 PC용 전원 케이블에 사용됩니다. 그 외 태블릿 등 정보통신용 단말기, 의료용 기기, 오디오 기기 등도 용도 중 하나입니다. 전원 변환 회로를 본체 기기에서 분리할 수 있어 기기의 사용 가능성과 수납성을 높일 수 있습니다.

그리고 스위칭 AC 어댑터는 변압기를 사용하지 않고 스위치를 켜고 끌 수 있기 때문에 소형화, 경량화가 진행되고 있습니다. 콘센트 형태나 전원, 전압이 다른 해외에서도 컨버터나 변압기를 사용하면 국내 제품을 사용할 수 있습니다.

안전하고 정밀한 기기 동작을 실현하고, 충격과 진동에 대한 저항력도 충분해 최근에는 다양한 전자기기에 사용 용도가 확대되고 있습니다.

스위칭 AC 어댑터의 원리

스위칭 AC 어댑터는 펄스 변조로 대표되는 고효율 스위칭 방식을 이용하여 비교적 높은 주파수의 펄스 상태에서 원하는 DC 전원으로 변환합니다. 트랜지스터나 MOSFET 등의 반도체 소자를 사용하여 고속 스위칭을 통해 들어온 교류 전압을 펄스식으로 구분하는 방식입니다.

전류의 파동을 평탄하게 만들어 직류 전압을 얻는데, 이 때 주파수가 다른 전력이나 신호를 조합할 수 있기 때문에 변압기 없이도 강압할 수 있습니다. 그러나 회로가 복잡해지기 때문에 제어 방법에 주의가 필요하며, 특히 새롭게 발생하는 스위칭 노이즈에 대한 회로적 주의가 매우 중요합니다.

스위칭 AC 어댑터의 제어 방법에는 여러 가지가 있는데, 가장 대표적인 것은 ‘PWN'(펄스 폭 변조)이라는 방식입니다. 펄스파의 폭, 즉 스위칭 켜기-끄기-끄기 시간을 조정하여 각 펄스의 면적을 동일하게 하여 전압을 안정화시키는 방식입니다. 스위칭 AC 어댑터는 전원을 켜고 끔으로써 낭비 없이 출력할 수 있기 때문에 전원 변환 효율이 매우 높은 것이 특징입니다.

스위칭 AC 어댑터의 경우, 펄스 주파수 자체가 수 10kHz에서 수 100KHz로 상용 AC의 주파수에 비해 높은 주파수를 처리합니다. 따라서 크고 무거운 변압기를 사용하지 않아도 되기 때문에 작고 가볍습니다.

스위칭 AC 어댑터를 선택하는 방법
현재 시장에는 수많은 스위칭 AC 어댑터가 유통되고 있습니다. 어댑터의 선택이 잘못되면 전자기기 등을 사용할 수 없을 뿐만 아니라 최악의 경우 고장날 수도 있으므로, 선택 시 다음 사항을 확인하는 것이 중요합니다.

1. 최대 정격

사용하고자 하는 전자기기에 적합한 전압(V), 사용 가능한 전류(A)를 흘릴 수 있는 어댑터여야 합니다. 일반적으로 전자기기의 입력 단자 근처나 정격 명판에 기재되어 있습니다. 이때 전압은 동일한 전압을 선택하되, 전류는 동일하거나 조금 더 높은 전압을 선택합니다.

2. 플러그의 모양과 극성

대부분의 경우 플러그 부분은 파이프 모양의 전극으로 되어 있으며, 전자기기의 입력 단자 접점과 각각 연결하여 전력을 공급합니다. 외형과 내경, 극성에 대해서는 어느 정도 규격이 정해져 있기 때문에 이에 맞는 것을 선택하여 사용합니다.

외형과 내경을 변환하는 플러그도 시판되고 있지만, 전기 접점이 많아지면 그만큼 전기 저항이 증가하기 때문에 접촉 불량 등의 위험도 내포하고 있습니다. 특히 높은 전압과 전류를 다루는 물건에는 가급적 사용하지 않는 것이 바람직합니다.

스위칭 AC 어댑터의 기타 정보

GaN을 이용한 스위칭식 AC 어댑터

기존의 리니어 방식에 비해 고효율의 펄스 스위칭 방식을 사용하기 때문에 작고 가벼운 스위칭 AC 어댑터이지만, PC나 태블릿용 전원 변환 어댑터로서는 상당한 무게와 크기를 가지고 있습니다. 그래서 최근에는 더욱 작고 가벼운 고효율의 전원 변환 어댑터로 차세대 디바이스인 GaN(질화갈륨)을 이용한 USB 타입의 전원 어댑터가 시장에 출시되고 있습니다.

GaN 디바이스는 기존 Si계 디바이스에 비해 밴드갭 에너지와 파괴 내압이 비약적으로 크고, SiC(실리콘 카바이드)에 비해 더욱 고속 동작이 가능합니다. 따라서 더 높은 온도, 더 높은 주파수에서의 스위칭 동작에 적합합니다. 트랜지스터의 단위 면적당 전력 밀도를 Si계 소자에 비해 크게 확보할 수 있고, 냉각 기능을 단순화할 수 있어 소형, 경량, 고효율의 스위칭 AC 어댑터를 구현할 수 있습니다.

이러한 배경에서 최근 GaN 소자를 채용한 보다 소형화된 휴대용 USB 타입의 스위칭 AC 어댑터가 여러 업체에서 출시되고 있습니다.