글쓴이 : SOONDORI
SMPS, 스위칭 전원용 LM2576 IC와 같은 부류인 MC34063 IC 중심의 드라이빙 회로에서… DC 출력 품질은 어떠할까?
○ 파형 확인 포인트 #1
MC3406의 데이터시트에서 정의한 32Khz 방형파 펄스가 보인다. 그냥 그런가 보다 하고…
○ 파형 확인 포인트 #2
회로의 DC 출력 라인. V_pp는 제시값 120mV에 근접한 상태이다. 말하자면, 최적 상태로 동작 중이며 대충 봐도 앞서 테스트한 보드처럼 눈에 띄는 맥동이나 펄스성 노이즈가 없음. 그 V_pp를 공칭 출력 5V로 나누어서 대략 2.5%라고 해두고…
아래처럼 LM2576 보드는, 343mV ÷ 3.3V = 약 10%쯤으로 더 많이 널뛰기하고 있다. (스쳐 지나간 컷 하나로, 실제로는 노이즈가 더…)
튀는 노이즈 현상에 더하여… DNA가 같은 회로인데, 왜 다섯 배나 차이가 나는지?
상상해 보건대,
1) 일단 사유불문하고 구동 펄스의 링잉(Ringing)이 적고… (믿기지는 않지만) MC34063 IC의 반응 특성이 LM2576 IC보다 현격히 좋거나 또는 인덕터 등 부품의 품질, PCB 패턴 설계의 조건이 더 좋거나?
2) MC34063 보드에서, 스위칭 IC 입력부와 출력부의 GND 포인트를 최대한 가깝게 배치하여 ‘고주파 잡음 원을 한곳에 몰아넣기’ 했다?
3) MC34063 보드의 LC 필터에, (전해 커해시터 대신) 표제부 사진에서와 같은 오렌지색 탄탈 커패시터(Tantalum Capacitor*)를 사용해서?
글쎄요… 다음은 Onsemi 버전 LM2576의 데이터시트 일부로, ‘Low ESR’을 재차 강조하고 있다.
* 극성 할당, 낮은 ESR, 체적 당 고용량이 특징. 필터 회로에도 사용하고 인켈 머시기 앰프의 커플링으로도 쓰였고… 자칫 대박 단락이 염려되는 부품이기도 하다.
현물을 살펴보니, MC34063 보드 출력부 47uF 탄탈 커패시터의 ESR은 0.7오움@120hz. (입력 라인 쪽은 Pass) → 별로…
* 관련 글 : 전해콘덴서 이야기 (2)
LM2576 보드의 것은,
1) IC 입력 라인의 105도급 47uF/25V → ESR 2.4오움@120hz → 이건 뭐… 별로.
2) 출력부 LC 필터의 105도급 100uF/25V → ESR 0.1오움@120hz → 이상하게 좋은 값.
이상에서, ESR과 탄탈 커패시터가 주된 변수라고 보기는 어렵다고 생각한다. 평등한 조건의 비교도 아니며…
그러다가 두 보드를 뒤집어 보고, 그라운드 패턴에 확연한 차이가 있음을 알게 되었다.
대지처럼 넓게 펼쳐진 그라운드와 간신히 걸어가는 ‘오솔길 그라운드’의 대립이라니… 그러면 이쯤에서 정리하기를,
1) 리플의 차이는 커패시터, 인덕터의 품질과 회로 변수에 의해서, 2) 기생 노이즈 및 링잉의 차이는 PCB 패턴에 의해 초래된 것으로.
오솔길 스타일은, 디지털 처리 회로에서는 99%쯤 별문제가 안 되겠지만, 섬세한 아날로그 회로에서는 자칫 고민스러운 상황을 만들어 낼 수도 있겠다.
요점은,
안테나, RF, 맥동 전위, 오디오 신호 등 모든 것에 있어서, 그라운드(GND, Ground)가 모든 것의 근본이고 그것을 어떻게 잘 처리하느냐에 따라 회로 동작의 품질이 달라진다는 것.
