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지난 ECAS Series 심화 ①에서는 Murata PAC와 다른 종류의 커패시터를 비교하였고, 어떤 특성을 가지고 있는지를 알아보았습니다.

https://koreamuratablog.tistory.com/155

이번 시간에는 Murata PAC를 통해서 얻을 수 있는 이점과 다양한 어플리케이션(Accelerator, PC, 무선 충전)에 어떻게 Murata PAC가 사용되는지, 그 예시에 대해 소개하도록 하겠습니다.

  

1. ECAS Series를 통해 얻을 수 있는 이점

 

1) 전압 라인 안정화

＊ [Test condition] Iout=10A, fSW=300kHz. This data is reference data.

2) 회로 설계자의 부담 감소

＊ [Test condition] Usage voltage=3.3V or 5V, Operating Temperature=10 to 60degC. This data is reference data.

3) 부품 실장 면적 및 부품 개수 감소

4) 제품 디자인의 자유도 증가

5) 노이즈 및 진동 감소

 

 

2. 다양한 어플리케이션에서의 사용 예시

1) Accelerator

-   Accelerator Board의 시장 동향 및 과제

디지털 트랜스포메이션(DX)의 진행과 원격 근무의 증가에 따라 컴퓨터 등 정보기술의 데이터 처리 능력이 점점 향상되고 있습니다. 이전에는 IT 기기는 주로 웹 서핑을 위해서 사용되었다면, 요즘에는 동영상 편집이나 원격 근무에 사용할 수 있는 얇고 가벼운 기기를 선호하는 추세이고, 이러한 선호도와 함께 이러한 기기에 요구되는 사양도 변화하고 있습니다. 한편, 대량의 데이터를 고속으로 처리해야 하는 데이터 센터에서는 딥 러닝 및 머신 러닝 기능도 어느새 필수 기능이 되었습니다.

 

이러한 이유로 IT 장치는 소형의 사이즈를 가지면서도 대용량의 데이터를 처리할 수 있는 것이 요구되고 있으며, 이러한 요구에 따라 Accelerator Board를 통해서 IT 기기의 처리 능력을 향상시키는 것이 중요해졌습니다.

 

- 현재의 Accelerator Board의 문제

Accelerator Board는 고속의 분산 처리가 가능해야 하기 때문에 최신 반도체 기술의 고밀도 IC가 사용되고 있으며, 셀 수의 증가에 의한 높은 전류와 소형화에 의한 낮은 전압을 가지는 전원 공급 회로가 증가하고 있습니다. 이러한 전원 공급 회로가 가능하기 위해서는 전원 공급 노이즈를 줄이고 높은 부하에서도 전압이 안정적으로 유지될 수 있도록 하는 것이 중요합니다.

또한 높은 전류로 인해서 발생하는 열에 대한 우려가 있는데, 이에 대응하기 위해서는 열효율이 좋은 대형 방열판을 고밀도 IC의 상단에 장착하게 됩니다. 이것이 가능하기 위해서는 주변 부품의 높이가 일치하는 것이 중요합니다.

 

- 커패시터의 역할

앞에서 언급했듯이, 현재 Accelerator Board의 시장 트렌드는 소형화와 높은 전류 및 낮은 전압입니다. 이를 위해서 Accelerator Board에는 높은 용량, 낮은 ESR 및 얇은 두께를 가지고 있는 커패시터가 사용되는 것이 필요합니다.

 

- 회로에서의 사용 예시

 

 

- ECAS Series를 사용함으로써 얻을 수 있는 이점

(1) 낮은 Ripple Noise

ECAS Series는 ESR이 낮기 때문에 Ripple Noise 억제 성능이 우수합니다.

 

(2) 부하 변동에 따른 전압 변동 안정성

ECAS Series는 용량이 크기 때문에 대전류 어플리케이션의 부하 변동에 대해서 우수한 안정성을 가집니다.

 

2) PC (노트북, 일체형 PC)

-  PC (노트북, 일체형 PC)의 시장 동향과 과제

최근에는 원격 근무가 일상화되면서 휴대하기 쉬운 얇고 가벼운 노트북과 공간을 절약할 수 있는 일체형 PC에 대한 수요가 급증하고 있습니다.

한편, 높은 처리 능력을 필요로 하는 시뮬레이션 및 영상 편집 등의 작업 또한 증가함에 따라 소비 전력을 억제할 수 있는 낮은 구동 전압의 PC가 개발되고 있습니다. 이렇게 전압을 낮추게 되면 전압 공차가 감소하기 때문에 전압 변동이 적은 안정적인 전력이 요구되고 있습니다.

 

휴대하기 편하고 성능도 높은 PC를 구현하기 위해서는 낮은 ESR, 대용량, 소형, 낮은 두께의 커패시터가 필요합니다.

 

 

- 회로에서의 사용 예시

위의 전원 회로의 입력/출력 단계에서 ECAS Series는 평활 목적과 CPU 주변의 부하 변동에 대한 백업 목적으로 최적입니다. 이로 인해 회로 기판의 크기뿐만 아니라 사용되는 부품의 수를 줄이는 데도 기여합니다.

 

 

-  ECAS Series를 사용함으로써 얻을 수 있는 이점

(1) 낮은 ESR

ECAS Series는 ESR이 낮기 때문에 Ripple Noise 억제 성능이 우수합니다.

 

(2) 부하 변동에 따른 전압 변동 안정성

ECAS Series는 용량이 크기 때문에 대전류 어플리케이션의 부하 변동에 대해서 우수한 안정성을 가집니다.

 

(3) 높은 용량으로 인한 실장 면적 감소

ECAS Series는 MLCC에 비해 더 높은 용량을 가지면서도 DC Bias 특성은 없습니다. 따라서 여러 개의 MLCC를 사용해서 용량을 형성하는 대신, 하나의 ECAS 제품을 사용함으로써 구성 부품의 수를 줄이고 전체 세트를 소형화할 수 있습니다.

 

(4) Can Type 알루미늄 전해 커패시터를 대체함으로써, 디자인의 자유도 증가

ECAS 시리즈는 Can Type 알루미늄 전해 커패시터 대비 두께가 굉장히 낮기 때문에 슬림하고 컴팩트한 디자인을 제공하는 데 기여할 수 있습니다.

 

 

 

 

3) 무선 충전 (Rapid Charging)

- 무선 충전의 시장 동향과 과제

점점 더 많은 스마트폰이 무선 충전을 사용하고 있기 때문에 무선 충전과 더불어서 기기를 더 빠르게 충전할 수 있는 급속 충전에 대한 필요성도 증가하고 있습니다. 그러나 급속 충전에 필요한 전류가 커지게 되면 노이즈가 발생할 수 있습니다.

따라서 노이즈를 억제하고, 충전을 보다 원활하게 하고(저소음, 전력 공급 산태에서의  Tx 및 Rx 통신), 음성 및 데이터 통신의 신뢰성을 높이기 위해서는 고성능 무선 충전이 필요합니다.

 

- 커패시터로 해결할 수 있는 무선 충전 문제

충전시의 소음

음성/데이터 통신(Tx 및 Rx 통신 등)의 낮은 신뢰성

 

-  회로에서의 사용 예시

 

- ECAS Series를 사용함으로써 얻을 수 있는 이점

(1) 노이즈 감소

ECAS Series는 MLCC에 비해서 Acoustic noise가 덜 발생하는 재료를 사용하기 소음 감소에 기여합니다.

<MLCC 사용 시>

사람의 가청 주파수 : 20Hz ~ 20kHz

소음 : 2kHz ~ 4kHz

<ECAS Series 사용 시>

 

-  전압 라인에 따른 ECAS Series 추천

 

지금까지 Murata PAC를 통해서 얻을 수 있는 이점과 Accelerator, PC, 무선 충전에 어떻게 Murata PAC가 사용될 수 있는지에 대해 알아보았습니다.

 

다음 시간에는 더욱 다양한 어플리케이션(Panel, Network Camera, IoT(UWB), SSD, USB Power Delivery)에서 Murata PAC가 어떻게 사용되는지에 대해 소개드리도록 하겠습니다. 

출처  

- 한국무라타전자 매거진, https://koreamuratablog.tistory.com

- 무라타, https://murata.com, 무라타 웹사이트 및 이미지별 기입