상하이 2023년 10월 10일 /PRNewswire=연합뉴스/ -- '절연(isolation)'이 회로를 보호하고 개인 안전을 지키는 데 매우 중요한 역할을 한다는 사실은 아무리 강조해도 지나치지 않다.
예를 들어, 전기 자동차(EV)의 배터리 전압은 400V나 심지어 높을 때는 800V까지 올라갈 수 있지만 운전자는 차 안에 있는 모든 장치와 계기판 및 손잡이를 침착하고 안전하게 조작할 수 있다. 이처럼 평온하고 안전한 운전이 가능하도록 뒤에서 고전압과 저전압 시스템 사이를 안전하고 안정적으로 연결하는 다양한 형태의 절연 기술이 중요한 역할을 한다.
이처럼 중요한 절연의 역할만큼이나 절연 유형의 선택은 특히 중요하다. 이런 가운데 반도체 기술의 발전 덕분에 '디지털 절연기(digital isolator)'가 최근 주목을 받으며 급부상하고 있다.
디지털 절연기의 원리를 이해하기는 그다지 어렵지 않다. 광전 변환(photovoltaic conversion)과 변조(modulation)가 다른 기술로 변환된다는 점을 제외하면 이것은 옵토커플러(octocoupler)와 유사하다. 그러나 디지털 절연기에서는 광전 감쇠가 발생하지 않는다는 점에 유의해야 한다. 옵토커플러와 달리 디지털 절연기는 우수한 스위칭 특성, 장기 사용에 대한 낮은 취약성, 높은 신뢰성, 고전압에 대한 내성, 빠른 속도, 에너지 전달성 등의 면에서 많은 장점을 갖고 있다. 이 모든 것들이 반도체 기술로 뒷받침된다.
하지만 기술 분야에서 완벽이란 존재하지 않는다. 디지털 절연기는 이처럼 눈에 띄는 장점을 자랑하지만 항상 그렇듯 장점만큼 단점도 있다. 예를 들어, 공통 모드 간섭(common mode interference)은 정전식 절연기(capacitive isolator)에서 발생할 수 있어 억제가 필요하다. 그렇지만 공통 모드 간섭에 대한 내성을 크게 향상시킬 수 있는 방법이 있다. 중국 절연기 제조업체인 NOVOSENSE는 공통 모드 간섭에 저항하는 디지털 절연기 기능을 향상시키는 OOK(R)를 기반으로 한 일명 '적응형 OOK(R) 독점 변조 기술'을 개발했다.
이 적응형 OOK(R) 기술은 IC 내부의 공통 모드 감지 회로를 통해 공통 모드 신호 상태를 감지한 다음 감지한 신호에 따라 내부 주요 회로의 특성이나 증폭도(gain)를 동적 및 적응적으로 변조하는 기술이다. 공통 모드의 노이즈(noise)가 클 때도 노이즈를 더 잘 억제해 더 높은 견고성과 공통 모드 간섭에 대한 향상된 내성을 제공할 수 있다.
적응형 변조의 또 다른 이점은 전체 작동 상태에서 높은 공통 모드 간섭 저항을 보장할 필요가 없다는 것이다. 순간 간섭이 상대적으로 높은 경우에만 회로가 간섭을 억제하기 위해 더 많은 기능을 수행하면 그만이다. 가혹한 조건이 없고 공통 모드 간섭 저항을 막아야 할 요구 사항이 낮은 대부분의 경우에는 적응형 OOK(R) 기술은 시스템 특성과 전력 소비 간의 균형을 잘 유지함으로써 전체 성능을 최적화할 수 있다.
지금까지 전자 계전기(electromagnetic relays)와 옵토커플러가 주목을 끌면서 시장을 지배해 왔다면 이제부터는 디지털 절연기의 시대가 열렸다고 단언할 수 있다. 시스템 보안 보장과 사용자 보호 측면에서 디지털 절연기의 역할이 점점 더 중요해지고 있다. 아직 시스템에 옵토커플러를 사용하고 있다면 디지털 절연기 기술 세계에 대해 다시 고민해 보고, 더 자세히 살펴볼 때다.
출처: NOVOSENSE
