최근 모바일 및 사물인터넷(IoT) 기기 시장이 급성장하면서, 제한된 배터리 용량으로 기기를 더 오래 작동하게 만드는 '배터리 수명 연장'과 '소형화'가 하드웨어 설계의 핵심 과제로 떠올랐다. 기기가 처리해야 할 데이터가 많아지고 복잡해짐에 따라, 전원 관리 부품 단위에서의 미세한 전력 효율화가 완제품의 경쟁력을 결정짓는 시대가 된 것이다.

급격한 전력 수요 변화를 견디는 유연함, 직렬 AVP 기술

배터리로 구동되는 모바일 및 IoT 기기는 슬립 모드(절전 상태)에서 갑자기 통신을 하거나 데이터를 처리할 때 급격한 부하 변화를 겪는다. 이때 빠른 부하 과도 응답(transient response)에 대처하면서도 높은 전압 정확도를 유지하는 것이 시스템 안정성에 필수적이다. 

하지만 기존의 비-AVP(non-AVP) 제어 방식으로는 부하가 급변할 때 발생하는 전압의 흔들림을 효과적으로 잡으면서 소형화까지 달성하기 어려웠다. 이에 대한 혁신적인 대안으로 아나로그디바이스(ADI)의 고정밀 직렬 방식 능동 전압 포지셔닝(AVP) 기법을 적용한 μModule 레귤레이터가 주목받고 있다. 

AVP는 부하 전류 크기에 따라 전원 출력 전압을 가변적으로 조정하는 스마트한 제어 기술이다. 기기가 적은 전력을 쓸 때(경부하)는 출력 전압을 높게 유지하고, 전력을 많이 쓸 때(중부하 또는 고부하)는 출력 전압을 의도적으로 낮춘다. 이 기술을 적용하면 부하 전류가 갑자기 증가하거나 감소하더라도 지정된 전압 범위 내에서 유연하게 대응하여 큰 오버슈트나 드룹을 방지할 수 있다. 

실제로 ADI의 LTM4650-2 모듈 테스트 결과, 19A 부하 스텝 조건에서 기존 방식은 136mVp-p의 과도 응답을 보였으나, 직렬 AVP 방식을 적용했을 때는 이를 95~104mVp-p 수준으로 크게 개선하여 시스템 안정성을 한층 끌어올렸다.

고부하 시 전압을 낮춰 '새는 전력'을 잡다

이러한 AVP 제어 기술의 진가가 발휘되는 또 다른 지점은 바로 '배터리 사용 시간 연장'이다. 기기가 전력을 많이 소모하는 고부하 조건에서 AVP가 선제적으로 출력 전압을 낮춰주기 때문에, 결과적으로 부하의 전체 전력 소비를 직접적으로 줄이는 효과를 가져온다. 

LTM4650-2 회로를 대상으로 한 실험에 따르면, 25A 완전 부하 상태에서 전압을 1V에서 0.945V로 낮출 경우 부하 전력은 25W에서 23.6W로 줄어든다. 이는 전체 부하 기준 약 5.6%(듀얼 출력 기준 총 2.8W)의 전력 절감 효과로 이어지며, 한정된 배터리 용량에 의존해야 하는 모바일 및 IoT 구동 시스템에서 사용 시간을 유의미하게 연장하는 결정적 역할을 한다. 

올-세라믹(All-Ceramic) 구현으로 폼팩터 혁신까지

나아가 전원 공급 장치가 급격한 부하 변화에 대응할 수 있는 전압 여유를 확보해 주기 때문에, 설계상 요구되는 **출력 커패시턴스 용량을 최대 50%까지 줄일 수 있다. 

이는 기기 소형화에 획기적인 이점을 제공한다. 부피가 크고 비싼 기존 POSCAP을 제거하고, 대신 크기가 훨씬 작고 저렴하며 신뢰성도 높은 세라믹 커패시터만으로 회로를 구성하는 '올-세라믹(all-ceramic)' 솔루션이 가능해지기 때문이다. 결과적으로 제조사는 보드 면적을 최소화하여 기기 내부 공간을 확보하고 부품 비용(BOM)까지 절감할 수 있다. 

결론적으로, ADI의 고정밀 직렬 AVP 제어 기술은 단순한 회로 보정 기술을 넘어선다. 시스템 안정성을 담보하는 뛰어난 과도 응답 개선은 물론, 불필요한 전력 소모를 억제해 배터리 타임을 연장하고 부품 실장 면적을 줄여주는 핵심 하드웨어 혁신이다. 이 기술이 모바일 및 IoT 기기에 적극 도입된다면, 소비자는 더 작고 가벼우면서도 한 번 충전으로 더 오래, 안정적으로 작동하는 차세대 스마트 기기를 만나볼 수 있을 것이다.