데이터시트 보는 법에 대해 알아보자_반도체 Chip편

Chip편

학교 다닐 때 전공책에서 처음으로 '데이터시트'를 접하였고 졸업하고 나서는 데이터시트는 매일 접하며 꼭 필요한 존재이다. 설계할 때 반드시 사용하는 Chip, 다이오드, FET 이렇게 총 3가지로 각각 어떻게 데이터시트를 봐야하는 지에 대해서 알아보도록 하자.

 

데이터시트를 보기 전에, 모든 반도체 소자들은 부품의 크기가 줄어들수록 가격은 내려간다. 그 이유는 웨이퍼 한개에 올라가는 부품의 크기가 작으면 작을 수록 하나의 웨이퍼로 만들 수 있는 부품의 갯수가 많기 때문에 이것은 당연하다.

 

웨이퍼를 보면 둥근형태로 되어있는 것을 본적이 있을 것이다. 보통 부품을 만들때, 웨이퍼의 가장자리는 잘라서 평평하게 사용한다. 만들고자 하는 부품의 크기가 작으면 웨이퍼의 가장자리를 잘라내는 면적도 작을 것이고 당연히 더 많은 부품을 생산할 수 있게 된다.

 

첫번째, IC Chip이다.

IC Chip의 종류는 정말 많다. CPU 역할을 하는 MCU라던지, 전압레벨을 바꿔주는 DC/DC Converter라던지, AND Gate라던지 등 정말 많다. 그 중 이번에 볼 것은 간단한 DC/DC Converter의 데이터시트를 보는 방법에 대해 알아보고자 한다.

 

데이터시트를 다운 받으려면 구글에서 해당 부품의 파트명을 검색해도 되지만, 추천하는 방법은 부품 제조사의 공식사이트에 들어가서 부품의 파트명을 검색해서 다운받도록 하자.

-> 그 이유는 구글에는 부품의 오래되거나 단종된 부품도 있고 파트명은 같으나 제조사가 다른 혼동을 막기 위함이다. 파트명이 같지만 제조사에 따라 부품의 스펙이 다를 수도 있다.

 

이번에 알아보고자 하는 부품은 TI의 "TPS5432DDA" 이다.

 

IC의 경우 자세히 봐야하는 것들이 

- 칩의 패키지가 어떤 타입인지

- 각 핀들이 무슨 역할을 하는지

- 동작 온도가 어떻게 되는지

- 입력, 출력전압의 범위는 어떻게 되는지

- 신호 레벨의 전압은 어떻게 되는지

등이 있다.

 

TPS5432DDA의 데이터시트를 보면, 첫번째 페이지에 Schematic이 있다. 이는 이 칩이 대략적으로 어떻게 쓰이는지 알 수 있고, 동작시키기 위해 필요한 주변소자까지 알 수 있다.

입력전압 : 3-6V

출력전압, 전류 : 1.2V, 3A

 

DC/DC Converter의 목적은 전압레벨을 바꿔주는 것이기 때문에 이 경우, 입력과 출력의 범위를 우선적으로 보면 된다.

 

그리고 입력, 출력 전압에 따른 효율을 보여주는 그래프가 있다. 이 칩의 경우 입력 5V, 출력 3.3V인 경우 효율이 가장 좋기 때문에 이 값을 사용할 수 있도록 설계를 한다면 효율적으로 사용할 수 있다.

 

 

그리고 그 다음 페이지에, 칩의 각 pin이 무슨 역할을 하는 지 알 수 있으며 Description을 자세히 읽어보면 된다.

 

다음은 ABSOLUTE MAXIMUM RATING인데, 이 표는 절대적으로 지켜줘야 하는 조건이다. 이 조건을 벗어나게 되면 칩이 손상을 입기 때문에 이 조건은 무조건적으로 지켜야 한다. 그리고 ABSOLUTE MAXIMUM RATING 말고 RECOMMENDED RATING도 있는데 이것은 제조사에서 추천해준 조건으로, 이를 만족하면 부품에 큰 무리 없이 사용하도록 하는 조건이므로, 참고하면 된다.

 

그 다음으로 출력전압을 조절하는 설명이다. 칩 출력단의 저항의 값을 변경하면서 값을 조절할 수 있다.

DC/DC Converter과 같이 출력레벨을 바꿔주는 소자는 이러한 설명이 나와있기 때문에 꼼꼼하게 잘 읽어서 원하는 전압레벨에 맞게 저항 값을 조절하면 된다.

그리고 출력값을 너무 크게 잡아서 ABSOLUTE MAXIMUM RATING 범위를 넘어가게 되면 부품에 손상을 입힐 수도 있기 때문에 조심하자.

 

마지막으로 PCB Layout으로 참고할만한 자료가 데이터시트에 있다. 이 점을 지켜주도록 하고, 특히 Ground pattern을 신경써야 한다. Ground영역의 크기에 따라 노이즈가 많이 생기거나 적게 생기게 할 수 있다. 그리고 인덕터 밑에는 아무것도 배치하지 않도록 하자. 인덕터 근처에 라인을 배선하게 되면 인덕터의 스위칭 노이즈에 영향을 받을 수 있기 때문에 자제 하자.

 

데이터시트에는 해당 부품에 대한 모든 설명이 나와있다. 부품이 정확하게 무슨 역할을 하는 지 모를때에는 데이터시트를 정독하는 게 제일 좋은 방법이다.