AC/DC 및 DC/DC 전력변환 분야의 개발초점은 이제까지 비용과 풋프린트를 줄이고 효율과 전력밀도를 높이는 데 맞춰져왔다. 또한 갈수록 낮아지는 동작 전압과 높아진 실리콘 디바이스의 전류 요구를 수용해야 할 필요성도 대두되고 있다. 지난 수년간 또 다른 설계 목표는 보다 높은 지능을 포함시켜(특히 구성, 제어 및 모니터링 기능을 위해) 시스템 레벨의 기능성을 높임으로써 전반적인 제품 비용을 낮추는 것이었다.
초기에는 많은 노력을 디지털 통신 분야에 쏟아 부었으며, 다수의 버스 표준들이 경합했었다. 그러나 업계 전반의 합의가 없는 상태에서 파워서플라이 제조업체들은 다양한 솔루션들을 개발함으로써 독점적 아키텍처와 소프트웨어들이 등장하는 결과를 가져왔다. PMBus 프로토콜은 독점적인 파워 솔루션 및 이와 관련된 제한적 라이선싱 협약들의 제약을 극복하기 위해 확립되었다. PMBus는 개방표준 디지털 전력관리 프로토콜로서, 전송 및 물리적 인터페이스와 파워서플라이및 컨버터를 이용한 통신에 필요한 명령 언어를 완전히 정의하고 있다.
PMBus 전송 레이어는 저가형 SMBus(System Management Bus) 버전 1.1을 토대로 하고 있는데, 이것은 패킷 오류 점검 및 호스트 통지 기능을 갖춘 업계표준 I2C 직렬 버스의 보다 강력한 버전이다. PMBus 프로토콜은 SMBus의 클럭, 데이터 및 인터럽트 라인들 외에도 전력변환 디바이스와 함께 사용하기 위한 두 개의 고정배선 신호들을 지정하고 있다. 하나는 개별 슬래이브 디바이스들의 온/오프를 위해 버스상에서 수신한 명령들과 함께 사용되는 제어 신호이고, 다른 하나는 선택사양인 “기록 보호” 신호인데, 이것을 이용하여 메모리에 저장된 데이터를 변경하지 못하도록 막을 수 있다. SMBALERT 신호는 슬래이브 디바이스들이 시스템 호스트/버스 마스터를 인터럽트 할 수 있도록 해준다. 이러한 방식은 마스터를 사용하여 슬래이브 디바이스를 끊임없이 폴링하는 시스템보다 본질적으로 보다 융통성이 있으며, 호스트 프로세서에 가하는 부담이 훨씬 적기 때문에 디자이너들이 이벤트 주도적인 폐쇄루프 제어 방식을 구현하기가 보다 쉬워진다. 게다가 PMBus 프로토콜은 모든 슬래이브 디바이스들이 자신들의 디폴트 구성 데이터를 비휘발성 메모리에 저장하거나 혹은 핀 프로그래밍을 이용하여 버스 통신 없이도 파워업 할 수 있도록 할 것을 요구한다.
그 결과, 시스템 가동 시간은 버스 마스터가 파워업 초기화 루틴의 일환으로서 모든 슬래이브 디바이스들을 구성하도록 요구하는 다른 시판 디지털 제어 솔루션들의 경우보다 짧다.
시장선도 제품
지난 수년간 분리 AC/DC 프론트엔드 및 다중 비분리 DC/DC 컨버터를 비롯한 분산전력 시스템들이 보드 상의 반도체 디바이스들에 최종적인 전압을 제공하는 데 있어서 인기를 끌어왔다. 이 같은 전력 시스템들이 갈수록 더 분산적 성격을 띄고, 업계가전력 디바이스들 간에 디지털 통신을 사용하는 데 익숙해짐에 따라, 이 같은 시스템들, 그중에도 특히 DC/DC 부하 컨버터들은“디지털화”를 위한 당연한 후보가 되었으며, 시판되기 시작한 최초의 주류 디지털 프로그래머블 전력변환 제품들이 되었다.
디지털 전력제어 IC가 시판되게 되었다는 것은 지능형 전력변환 제품들의 수도 늘어나고 있음을 뜻한다. 시장 진출 속도는 아직도 비교적 느리지만 말이다. 사실 AC/DC 파워서플라이들은 지난 수년간 디지털 인터페이스를 모니터링 및 리포팅 기능에 사용해 왔다. 예컨대 많은 서버 어플리케이션 서플라이들이 PSMI(Power Supply Management Interface)를 전압, 전류, 온도 및 팬 모니터링과 같은 기능들에 사용하고 있다. PSMI는 이미 SMBus를 통신에 사용하고 있기 때문에, PMBus 기반의 제어로옮겨가고 디지털 제어를 단지 모니터링에만 이용하는 데서 벗어나 호스트 시스템에 의한 능동적인 전력 관리로 확장시키는 것은 자연스러운 진전일 수밖에 없다. AC/DC 서플라이들도 디지털 인터페이스의 이용을 구성 및 설정 목적으로 확장시키기 시작하고 있다.
디지털 방식으로 프로그램 가능한 파워서플라이 및 컨버터들은 아직도 이보다 융통성이 적은 아날로그 제품들보다 비싼 것으로 여겨지고 있다. 제대로만 사용한다면 지능형 파워 소스들이 제공하는 첨단 시스템 레벨 제어 기능은 전반적인 시스템 비용을 절감해줄 수 있다. 디지털 제어 방식의 DC/DC 브릭형 컨버터를 위한 핀아웃 표준들에 대해 업계 내에서는 아직도 논쟁이 이루어지고 있다.
그럼에도 불구하고 대부분의 업계 분석가들은 지능형 전력변환 제품들의 성장이 이제 본격적으로 시작될 것으로 예견하고 있다. 가장 보수적인 예상 조차도 2010년경에는 디지털 전력제어 시장이 총 시장의 40퍼센트를 차지할 가능성이 높다고 보고 있다.
이러한 성장치는 AC/DC 파워서플라이와 통신용 DC/DC 컨버터들에 적용되지만, 표준 분리 브릭형 DC/DC 컨버터들도 유사한 변화를 겪게 될 것이며, 2010년 경에는 디지털 제품이 시장의 35~65퍼센트를 차지하게 될 것으로 예상된다. |
