스위칭 컨버터: 효율과 노이즈의 맞바꿈

벅 컨버터 (강압)

스위치가 켜지면 입력이 인덕터를 통해 출력으로 전류를 보내고, 꺼지면 인덕터가 다이오드(또는 하단 스위치)를 통해 전류를 계속 흘립니다. 출력은 평균값이 됩니다.

Vout ≈ Vin × D (D = 듀티비)

12V → 3.3V면 D ≈ 0.28. 효율은 보통 85~95%라서 같은 조건의 LDO보다 발열이 훨씬 적습니다.

부스트 컨버터 (승압)

스위치가 켜지면 인덕터에 에너지를 모으고, 꺼질 때 입력 전압 위에 인덕터 전압을 더해 출력으로 내보냅니다. Vout ≈ Vin / (1 - D). 배터리 한 셀로 5V를 만들 때 씁니다.

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노이즈가 생기는 이유

수백 kHz~수 MHz로 전류가 끊겼다 이어지기 때문에 날카로운 전압 변화가 생깁니다. 출력 리플, 방사 노이즈가 아날로그 회로를 방해할 수 있습니다.

PCB 배치 원칙

• 입력 커패시터, 스위치, 다이오드로 이루어진 고속 전류 고리를 최대한 작게
• 스위칭 노드(SW) 배선은 짧고 넓게, 민감한 신호선은 멀리
• 피드백 저항은 IC 가까이, 피드백 선은 SW 노드에서 멀리

대부분의 컨버터 IC 데이터시트에 권장 레이아웃 그림이 있습니다. 그대로 따라 하는 것이 가장 안전합니다.