아날로그 집약적 혼성신호 IC 전문기업인 실리콘랩스(Silicon Labs, 지사장 김인규)는 최대 1 kV의 기능적 절연(functional isolation)을 요구하는 비용에 민감한 가전제품 애플리케이션에 적합한 디지털 아이솔레이터 제품군을 출시했다고 밝혔다.

이 디지털 아이솔레이터 제품군은 최고 수준의 채널 수, 성능, 신뢰성, 데이터 속도를 제공한다고 회사측은 강조했다. 실리콘랩스의 CMOS 기반 디지털 아이솔레이션 기술에 기반한 Si80xx 제품군은 세탁기, 건조기, 믹서기, 진공청소기 등의 가전 기기를 비롯해 기능적 절연을 요구하는 테스트 및 측정 장비에 사용되는 옵토커플러 대안으로 사용된다.

실리콘랩스는 40년 이상 사용되어 온 옵토커플러는 입력 전류, 온도, 수명에 대해 상당한 출력 편차를 가지는 오래된 방식의 LED 기반 기술로써 본질적인 한계가 있다며, 이러한 편차는 설계 복잡도를 증가시키며 제품 신뢰성을 떨어뜨려 제품 수명에 대한 옵토커플러의 동작 성능을 떨어뜨린다고 전했다. 실리콘랩스의 Si80xx 디지털 아이솔레이터는 주류인 CMOS 공정 기술을 기반으로 정전용량 절연을 통해 이 같은 한계를 극복, 더 높은 신뢰성과 더 긴 디바이스 수명을 통해 제조업체들은 더 긴 제품 보증을 지원하고 수리 또는 교체와 관련된 비용을 감소시킨다고 회사측은 소개했다. 특히 입력 턴온 전류(turn-on current)의 경우, 변화가 더 적으면 시스템 설계도 단순해 진다고.

개발자들은 제품을 설계할 때 옵토커플러에서 Si80xx 디지털 아이솔레이터로 전환할 때 더 이상 제품 노후에 대한 영향을 고려할 필요가 없다고 강조하며, Si80xx 디지털 아이솔레이터의 동작 파라미터는 소비자용 애플리케이션에서 쉬운 시스템 설계 및 매우 균일한 성능에 적합하도록 폭넓은 온도 범위와 오랜 기간 동안의 서비스 수명 동안 안정적으로 유지된다고 회사측은 전했다.

Si80xx 제품군은 여러 개의 절연 신호 채널을 요구하는 애플리케이션을 위해 다른 디지털 아이솔레이터보다 더 우수한 기능적 절연 솔루션을 제공한다고. Si80xx 제품군은 3개에서 6개의 채널을 선택할 수 있으며, 최고 1 kV 절연 등급을 지원한 단일 방향 아이솔레이터 중 업계에서 가장 폭넓은 채널 수를 가진 제품군이라고 전했다. Si80xx 제품군의 업계 선도적인 절연 채널 수는 개발자들이 개별적인 아이솔레이터 수를 최소화할 수 있도록 하여 폭넓은 디지털 버스를 이용하는 시스템에서 타이밍과 절연 문제를 단순화시켜 줌으로써 BOM(bill of materials) 비용과 보드 공간을 감소시킨다.

실리콘랩스는 경쟁사 디지털 아이솔레이터 제품과 비교할 경우 Si80xx 아이솔레이터가 뛰어난 전자파방사(electromagnetic emission) 및 내성(immunity) 성능을 장점으로 제공하며, 이 같은 특징으로 시스템 설계를 단순화시켜 주고 비용을 절감시켜 EMC(electromagnetic compatibility) 준수를 쉽게 한다고 전했다. Si80xx 아이솔레이터는 경쟁사 솔루션 대비 20dB나 더 낮은 전자파 방사 특성을 제공하여 비용이 많이 드는 차폐(shielding)에 대한 필요성을 없애준다.

Si80xx 디지털 아이솔레이터 아키텍처는 CMOS 기반 절연층(isolation barrier)으로 분리된 트랜스미터와 리시버가 통합되었다. Si80xx 아이솔레이터는 트랜스미터에는 내장형 고주파 오실레이터를 사용하여 입력신호를 절연층을 통해 변조한다. 리시버 단에서 이러한 신호는 이에 상응하는 디지털 출력 신호로 다시 복조되어 입력과 전기적으로 절연된 신호를 복원한다. 간단하면서 명확한 아키텍처는 특별한 고려사항이나 시동 시에 별도 초기화를 요구하지 않는 강건한 데이터 경로를 제공한다. 트랜스미터는 최고 6개의 비동기식 채널에서 데이터를 래치하는 입력 단으로 구성되어 있으며, 정전용량 절연층에서 커플되는 직렬 데이터 패킷으로 데이터를 압축시키는 시리얼라이저 단이 잇달아 있다. 리시버는 변조된 신호를 디시리얼라이즈(de-serialize)되어 출력으로 래치되는 직렬 데이터 패킷으로 변환시키는 디모듈레이터 블록으로 구성되어 있다.

Si80xx 아이솔레이터는 폭넓은 온도 범위(-40 ~ 125°C)에서 10 Mbps 데이터 속도를 제공할 뿐 만 아니라 에너지 효율적인 시스템 설계를 위해 채널 당 옵토커플러 제품 보다 5배 더 낮은 대략 2mA의 저전력 동작을 제공한다고. Si80xx 제품군의 견고한 디지털 절연 아키텍처는 신호 무결성이 균등하게 유지되면서 거친 환경에서 고속 데이터 속도 및 고온일 때도 동작을 보장한다고 회사측은 전했다.

실리콘랩스의 아날로그, 전력 및 센서 제품을 담당하는 로스 사볼리크(Ross Sabolcik) 부사장 겸 총괄매니저는 "실리콘랩스의 새로운 Si80xx 디지털 아이솔레이터는 1 kV 의 기능적 절연과 높은 채널 수의 통합을 요구하는 대량의 비용 및 전력에 민감한 가전 제품에 완벽히 적합하다"면서, "Si80xx 제품군을 통해 개발자는 옵토커플러 기반 애플리케이션을 더욱 신뢰성 높고, 전력 효율적이면서 고성능의 디지털 절연 솔루션으로 업그레이드 할 수 있어 시스템 비용과 복잡도를 감소시켜 준다"라고 말했다.

Si80xx 디지털 아이솔레이터의 샘플과 양산 수량은 1 kV급의 컴팩트한 16핀 QSOP 패키지로 이용할 수 있다. Si80xx 디바이스는 10,000 개 수량 기준으로 개당 1.04 달러로 공급된다. 실리콘랩스의 Si80xxISO-KIT 평가 킷트는 29달러(USD MSRP)로 이용할 수 있으며, Si80xx 아이솔레이터의 성능을 평가할 수 있는 경제적인 플랫폼을 제공한다. 실리콘랩스의 Si80xx 디지털 아이솔레이터에 대한 보다 상세한 정보를 비롯해 샘플 및 개발 툴에 대한 구매 문의는 www.silabs.com/isolatio 를 통해 확인할 수 있다.

김원영 기자 goora@noteforum.co.kr

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