ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 이하 ST)가 개인용 컴퓨팅의 지속 가능성을 강화하는 새로운 혁신을 달성했다. ST-ONE으로 불리는 이 새로운 칩은 노트북 및 스마트폰 충전기를 비롯해 USB-PD 3.1과 완벽하게 호환되는 다양한 AC-DC 어댑터의 에너지 효율을 높여준다. ST-ONE으로 구현된 새로운 어댑터는 CO2 배출량과 플라스틱 소비량을 모두 줄일 수 있다.

새로운 ST-ONE 칩은 첨단 GaN(Gallium-Nitride) 반도체 기술에 기반한 ST의 MasterGaN 전력 출력 모듈과 함께 사용된다. 이 GaN 칩은 에너지를 상당히 절감하고 기기의 크기를 줄일 수 있다.

노트북은 절전 설정 기능을 옵션으로 제공하지만, 보다 효율적인 전원 어댑터를 장착하면 모든 기기에서 훨씬 더 많은 에너지를 절감하게 된다. 이를 통해 환경 프로파일과 탄소 발자국(CO2 Footprint)을 개선할 수 있다. ST-ONE 칩은 일반적으로 기존 회로에서 열로 소산되는 에너지를 회수하는 전원공급장치 제어에 최적화돼 있다. 또한 구성요소 수를 대폭 줄이고 회로 설계를 간소화함으로써, 이러한 유형의 전원공급장치를 더욱 견고하고 경제적으로 구현해 보다 광범위한 시장에서 도입하게 한다.

ST의 산업 및 전력변환 부문 사업본부장인 도메니코 아리고(Domenico Arrigo)는 “모든 전원 어댑터가 ST-ONE 에너지 회수 회로 설계를 사용해 최소 1% 더 높은 효율을 달성한다면, 전 세계적으로 15개 원자력 발전소의 출력에 해당하는 약 93테라와트시(Terawatt-Hours)의 에너지를 절감할 수 있다. 또한, 이 기술을 전 세계적으로 10억 개에 달하는 충전기에 사용한다면, 20만 톤의 플라스틱과 원자재를 절약하게 된다”고 밝혔다.

더 작은 구성요소를 사용해 더 큰 전력 공급을 관리할 수 있도록 전력밀도가 증가하면, 플라스틱과 같은 재료의 소비를 줄일 수 있다. 전력밀도가 증가하면 재활용 및 환경 비용도 절감된다.

독일 뉘른베르크에서 열린 임베디드 월드(Embedded World) 전시회에서 ST의 레퍼런스 디자인 EVLONE65W가 공개됐으며, 이는 표준 20와트 스마트폰 충전기와 동일한 크기 및 무게(37cm3에서 70g 미만)의 65와트 USB-C 어댑터를 지원해 노트북 충전 요건을 처리한다. 이 장치는 입방 센티미터 당 1.8와트 이상의 전력을 공급해 세계 최고의 전력밀도를 달성했다.

- 추가 기술정보

ST-ONE은 유사공진 플라이백(Quasi-Resonant Flyback)과 같은 다른 토폴로지보다 높은 효율로 65W 이상의 고전력을 제공하는 새로운 비상보형 능동 클램프 플라이백(Non-Complementary Active-Clamp Flyback) 토폴로지 기반 설계에 최적화돼 있다.

이는 Arm® Cortex®-M0+ 코어 기반의 프로그래밍형 오프라인 전원공급장치 컨트롤러, 고전압 시동 회로, 동기식 정류 컨트롤러, USB PD(Power Delivery) 회로를 단일 패키지에 통합한 세계 최초의 디지털 컨트롤러이다.

ST-ONE은 변환을 제어하는 데 필요한 모든 주변장치를 내장하고 있다. USB-PD 통신은 2차측에 구현돼 있으며, 강화된 갈바닉 절연이 제공되므로 안전 요건을 준수하면서 1차측 및 2차측 회로가 통신할 수 있다.

또한, 첨단 와이드 밴드갭(Wide-Gandgap) 트랜지스터와 최적화된 드라이버를 갖춘 MasterGaN 통합 전력 스테이지를 사용해 어댑터를 더 높은 스위칭 주파수에서 동작하도록 함으로써 더 소형인 마그네틱 부품을 통해 전력밀도를 극대화할 수 있다.

ST-ONE은 64kByte의 임베디드 플래시와 함께 제공돼 설계자는 USB-PD 프로토콜과 전력변환 스테이지 모두 사용자 지정할 수 있다.

ST-ONE 컨트롤러는 플래시 메모리에 사전 로딩된 USB-PD 3.1 PPS 인증 펌웨어를 비롯해 표준 애플리케이션 설계를 위한 턴키 솔루션을 사용자에게 제공한다.

ST-ONE은 현재 SSOP36 패키지로 생산 중이며, 가격은 1,000개 구매 시 3.7달러이다.

자세한 정보는 www.st.com/st-one 에서 확인할 수 있다.