소비자의 안전을 위해 파워 어댑터는 감전, 화상 및 폭발을 예방할 수 있는 각종 안전 기능을 제공해야 한다. 일반적으로 PWM이 제공하는 안전 기능에는 고온보호(OTP), 과출력보호(OPP), 고전류보호(OCP), 쇼트서킷보호(SCP) 등이 있다. 

가변 출력을 처리하는 데에는 기존에 없었던 어려움이 존재한다. 기존 전류 모드 컨트롤 플라이백 컨버터에서 OCP의 원리는 출력 전류를 측정하는 방식(격리경계를 통과하는 통신이 필요한 방식)이 아닌, 1차측에서 변압기와 MOSFET에 흐르는 전류를 전류 감지 레지스터를 통해 측정하는 방식이었다. 

해당 전류는 출력 전력과 일치한다. 이는 원하는 피크 전류에서 트리거 할 레벨을 선택할 수 있으므로 출력 전압이 상수인 설계에 적합하다.

하지만 가변 출력 전압 설계의 경우 파워 레벨 출력이 여러 개의 전압/전류 결합과 일치할 수 있다. 가령 45W의 출력은 20V/2.5A, 15V/3A, 12V/3.75A와 같은 결합이 될 수 있다.

따라서 한 개의 전압 레벨을 설정할 경우 전압이 내려가면서 불가피하게 안전하지 않은 전류 레벨을 수용하게 된다. NCP12601은 오토튠 OCP라고 불리는 지능형 OCP 시스템에 기반하기 때문에 자동으로 OCP 트리거 레벨을 조정해 가변 출력 전압 설계에 일관성 있는 고전류 레벨을 제공한다. 

또 FUSB3307 USB PD 3.0 적응형 소스 충전은 전반적인 AC/DC 솔루션에 대한 안전성에 기여한다. CCx 핀은 최대 26V까지 과전압보호(OVP) 기능을 지원해 USB-C 커넥터에 오염 및 핀 쇼트 서킷 발생 시 손상을 피할 수 있도록 한다. 

FUSB3307은 저전압보호(UVP), OVP, OCP, VCONN OCP, 내부 및 외부 OTP 기능을 지원하며 10비트의 A/D 컨버터를 통해 출력 전류, IC 내부 및 외부 온도가 모니터링될 수 있다. 

USB 3.2 PD는 소비자에게 더 나은 충전 경험을 제공하며 다양한 종류의 전자 디바이스를 이전보다 더 빠르게 충전하는 유연한 전력 제어 방식을 제공한다. 

소비자의 편의뿐만 아니라 전자 디바이스로 인한 폐기물까지 고려해야 하는 지금의 상황에서, 현재 EU가 스마트폰 충전기의 표준화를 추진함에 대해서는 의문의 여지가 없다. 

이러한 결과는 하드웨어 설계자에게 더 큰 어려움으로 다가온다. 가변 출력 전압을 지원함과 동시에 효율성까지 유지해야 하므로 신중한 고려가 필요하기 때문이다.

NCP12601 멀티모드 PWM 컨트롤러는 다수의 스마트 솔루션을 채택해 이러한 어려움을 해결한다. 멀티모드 작동은 효율성을 증대하는 한편, 오토튠 OCP와 VCC 제어 기능은 설계상의 복잡성을 줄인다. 

FUSB3307 컨트롤러는 펌웨어 없이 구현 측면에서의 용이함을 제공하면서 해당 솔루션은 USB-C PPS 프로토콜에 완벽히 부합하는 점 또한 특징이라고 할 수 있다.

글: 제프리 로튼(Jefferay Lawton) / 제품 마케팅 엔지니어 / 온세미컨덕터