TI, 옵토커플러 대체 게임체인저 ′옵토에뮬레이터′ 출시

텍사스 인스트루먼트(Texas Instruments, 이하 TI)가 고전압 시스템을 설계하는 엔지니어에게 반가운 소식을 전했다. 신호 절연 반도체로 구성된 새로운 옵토에뮬레이터(opto-emulator) 포트폴리오를 공개한 것.
TI의 옵토에뮬레이터는 산업 및 차량용 고전압 애플리케이션의 신호 무결성 개선, 전력 소비 절감, 수명 연장을 약속한다. 

눈에 띄는 점은 새로운 옵토에뮬레이터가 업계에서 가장 일반적으로 사용되는 옵토커플러와 핀투핀 호환되도록 설계됐다는 것이다. 또한 이산화규소(SiO₂) 기반 절연 기술이라는 특별한 기능을 갖추고 있다. 이것은 SiO₂ 기반 절연의 이점을 활용하면서도 기존 설계에 원활하게 통합할 수 있다는 의미이다. 

 

TI 코리아 개인전자장비 부문 아날로그 기술지원 담당 김태호 부장은 “산업용과 차량용 고전압 애플리케이션에서 더 높은 신뢰도, 더 긴 수명, 더욱 개선된 신호 무결성에 대한 요구가 증가하고 있다.”면서 “신호를 절연하기 위해 일반적으로 사용하는 옵토커플러는 LED 노화를 보상하기 위해 선제적인 과잉설계가 필요하고, 절연재는 고전압 스트레스 발생 시 장벽에 고장이 발생할 수 있다.”라고 지적했다. 
 
기존 옵토커플러는 신호 절연을 위해 LED에 의존하며 LED의 노후화에 대처하기 위해 추가적인 설계 노력이 필요하다. 반면 TI의 옵토에뮬레이터는 절연 장벽(Isolation Barrier)에 SiO₂를 사용하여 이러한 문제를 해결하고 시간이 지나도 일관된 성능을 보장한다. 

새로운 디바이스 포트폴리오는 500 V_RMS/µm의 높은 유전체 강도를 가진 TI의 SiO₂ 절연 장벽을 통해 최종 제품 설계를 40년 이상 보호할 수 있으며, 최대 3,750 V_RMS의 절연 보호 수준을 제공하면서 낮은 순방향 전류(I_F) 임계값 및 공급 전류를 사용해 전력 소비를 최대 80%까지 줄여준다. 또한, –55℃에서 125℃까지 넓은 범위의 동작 온도를 견딜 수 있으며 옵토커플러보다 최대 10배 높은 공통 모드 과도 내성(Common-Mode Transient Immunity, CMTI)을 제공한다.

DC 입력, 로직 출력, 단일 채널 고속 옵토에뮬레이터인 ISOM8710은 150 kV/µs의 통상적인 CMTI를 지원한다. 또한, 최대 25 Mbps의 데이터 속도로 디지털 신호를 위한 높은 스루풋을 제공한다. 이 제품은 매우 높은 공통 모드 스위칭 잡음이나 높은 링잉 잡음이 있는 애플리케이션에 적합하다. 

DC 입력, 트랜지스터 출력, 단일 채널 옵토에뮬레이터인 ISOM8110은 아날로그 신호에 대해 680 kHz의 높은 대역폭을 제공하여 인덕터와 트랜스포머 같은 필수 자기 부품의 크기를 줄일 수 있다. 또한, 온도 및 수명 모두에 걸쳐 100%~155%의 안정적이고 엄격한 전류전송비(Current Transfer Ratio, CTR)를 제공한다.

옵토에뮬레이터는 4.8 mm × 3.5 mm 크기의 소형 패키지 옵션으로 제공된다. TI는 더 광범위한 패키징 옵션을 출시할 계획이며, 차량용 버전은 2024년 출시 예정이다. 

옵토에뮬레이터를 사용할 수 있는 고전압 애플리케이션에는 EV 트랙션 인버터와 온보드 차저(On-Board Charger, OBC), 산업용 모터 드라이브, PLC, 제어 시스템뿐 아니라 조명 시스템, 재생에너지 인터버 등이 있다. 
 

TI는 지난 25년 이상 강건한 절연 기술을 통해 엔지니어들의 고전압 설계를 지원해 왔다. 옵토에뮬레이터 제품의 시제품은 TI.com/opto-emulators에서 제공하고 있다.

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AEM_Automotive Electronics Magazine