로드 스위치 IC란?
로드 스위치 IC는 전원 공급을 ON/OFF하는 온저항이 낮은 MOSFET과 FET를 구동하는 기능 외에 각종 보호 기능과 이상 상태를 IC 외부로 출력하는 기능이 통합된 집적회로 입니다.
로드 스위치 IC를 사용하면 개별 전자부품을 조합하여 같은 기능을 구현할 때보다 부품 수를 줄일 수 있어 공간 절약에도 도움이 됩니다.
로드 스위치 IC의 사용 용도
로드 스위치 IC는 전자기기 내의 전원 공급 회로에 사용됩니다. 로드 스위치 IC의 정격 전류는 0.5A에서 5A의 제품이 많기 때문에 모터나 솔레노이드 등을 동작시키는 산업기기보다는 컴퓨터 본체, PC 주변기기, 모바일 기기 등의 정보통신 기기에 많이 사용됩니다.
각종 보호 기능이 있어 부하의 단락 고장이나 FET의 이상 발열 시 주변 회로나 하네스를 보호하고자 하는 경우나 USB로 대표되는 전원을 켠 채로 연결기기를 삽입할 수 있는 용도에 적합합니다.
로드 스위치 IC의 원리
1. 부하에 전원 공급
로드 스위치 IC는 내부의 P채널형 FET 또는 N채널형 FET를 사용하여 부하에 전원 공급을 ON/OFF합니다. 로드 스위치 IC 내부의 FET 구동 회로가 FET의 게이트 전압을 제어하고, FET의 드레인-소스 간 저항값이 변화하여 부하에 대한 전원 공급 ON/OFF 기능을 실현합니다.
2. 과전류 보호
로드 스위치 IC가 출력하는 전류가 규정 이상일 경우 부하에 전원 공급을 OFF합니다. 로드 스위치 IC의 출력 단자가 GND와 단락되거나 부하에 전류가 흐르는 경우 로드 스위치 IC를 보호할 수 있습니다.
예를 들어, 부하 구동용 FET에 과전류가 흘렀을 때 과전류 보호 기능이 없으면 과전류가 계속 흐르게 됩니다. 그 결과 FET가 고장나거나 배선이 끊어지지만, 과전류 보호 기능이 있는 경우 부하에 대한 전원을 OFF하기 때문에 FET가 고장나거나 배선이 끊어지는 일은 발생하지 않습니다.
3. 과열 보호
로드 스위치 IC 내부의 반도체 접합부 온도가 규정 이상일 때 부하에 대한 전원 공급을 OFF합니다. 외부 환경의 이상 발열 시 또는 부하 전류가 예상보다 큰 경우 로드 스위치 IC를 보호할 수 있습니다.
예를 들어, 부하가 고장나서 FET에 예상보다 큰 전류가 흐를 경우, 과보호 기능이 없을 때는 FET가 계속 발열하여 FET가 고장납니다. 반면, 과열 보호 기능이 있으면 부하에 대한 전원을 OFF하기 때문에 FET가 고장나지 않습니다.
4. 저전압 보호
로드 스위치 IC에 입력되는 전원 전압이 규정 이하로 떨어졌을 때 부하에 대한 전원 공급을 OFF합니다. 전원회로의 고장으로 전원 전압이 저하되었을 때 부하의 오동작을 방지할 수 있습니다.
예를 들어, 전원 회로가 고장나서 전원 전압이 동작 보증보다 낮은 전압이 되었을 때, 저전압 보호 기능이 없으면 부하에 계속 전원을 공급하기 때문에 부하가 오작동하게 됩니다. 반면, 저전압 보호 기능이 있으면 부하에 대한 전원을 OFF하기 때문에 부하가 오작동하지 않습니다.
로드 스위치 IC의 기타 정보
로드 스위치 IC의 단자
로드 스위치 IC의 대표적인 단자는 VCC, GND, EN, FLG, VOUT의 5핀입니다.
1. VCC 단자
VCC 단자는 로드 스위치 IC의 전원 입력 단자입니다. 부하에 공급하는 전원선을 연결하고, VCC 단자와 GND 단자 사이에는 바이패스용 세라믹 커패시터를 연결합니다. 바이패스용 세라믹 커패시터는 단자 근처에 배치해야 효과가 있습니다.
2. VOUT 단자
VOUT 단자는 전원 출력 단자로 부하의 전원선을 연결합니다. 로드 스위치 IC 내 MOSFET의 기생 다이오드는 비활성화되어 있기 때문에 VOUT에서 VCC로 역방향 전류가 흐르지 않습니다.
3. EN 단자
EN 단자는 로드 스위치 접점의 전원 출력을 ON/OFF 제어하는 입력 단자이며, EN 단자와 마이크로컨트롤러의 출력 포트를 연결하여 부하에 대한 전원 공급을 제어할 수 있습니다.
로드 스위치 IC에 따라 EN 단자의 로직과 전압 레벨이 다르므로 데이터시트를 확인하여 적절한 로직, 전압을 연결합니다.
4. FLG 단자
FLG 단자는 로드 스위치 IC의 상태를 나타내는 출력 단자입니다. 로드 스위치 IC가 정상일 때와 비정상일 때 FLG 단자의 전압이 변화합니다.
FLG 단자를 마이크로 컴퓨터의 입력 포트에 연결하여 로드 스위치 IC의 상태를 모니터링할 수 있습니다. 일반적으로 FLG 단자는 오픈 드레인 출력이므로 외부에 풀업 저항을 연결하고, FLG 단자를 사용하지 않을 때는 단자를 미연결 상태로 만듭니다.