인프런 커뮤니티 질문&답변

안녕하세요, 답변 남겨드립니다.

말씀 주신 I_load 대비 1.2~2배 마진을 두는 개념은 맞습니다. 이는 회로 소자 입장이 아니라 전원 공급 장치(Power Supply) 입장에서의 여유 설계라고 보시면 됩니다. 실제 부하 회로의 정격 전류만 고려해서 파워 용량을 선정하면, 순간적인 서지(surge current)나 피크(peak current)에 대응하지 못해 전압 드롭이나 보호 회로 트리거(과전류 보호, UVLO 등)가 발생할 수 있습니다.

예를 들어, 어떤 MCU 시스템이 정상 동작 시 I_load = 500 mA를 소모한다고 가정하겠습니다. 데이터시트에 기재된 평균 전류만 고려하면 0.5 A 출력이 가능한 LDO나 DC-DC를 선택할 수 있습니다. 하지만, MCU가 부팅할 때 내부 PLL, SRAM 초기화, 외부 센서 구동 등으로 순간 전류가 1.0 A 이상 치솟을 수 있습니다. 이때 파워 소스가 0.5 A에 맞춰져 있으면 출력이 순간적으로 꺼지거나 전압이 3.3 V → 2.8 V로 급락하는 상황이 발생합니다.

따라서 실무에서는 보통 다음과 같이 설계 마진을 둡니다.

I_supply ≥ k × I_load

여기서 k는 보통 1.2~2.0 사이의 값으로 잡습니다. MCU 기반 회로나 센서 구동 정도라면 k ≈ 1.2~1.5, 모터 드라이버나 RF 송신기처럼 피크 전류가 큰 시스템은 k ≈ 1.5~2.0까지 두는 경우가 많습니다.

실제 사례로, DDR4 메모리 전원 레일은 평균 전류는 1 A 수준이지만, 데이터 버스트 시 피크 전류가 2 A 이상 발생할 수 있어 전원 IC는 3 A 이상급으로 선정하는 것이 일반적입니다. 또, 모터 드라이버 회로에서는 정격이 1 A라 해도 스타트업 서지에서 3~4 A까지 순간적으로 흘러가기 때문에, 설계 단계에서 파워 소스를 최소 2배 이상 여유 있게 잡는 경우가 많습니다.

결론적으로, 말씀 주신 대로 이는 회로 동작 전류가 아닌 전원 공급기의 안정성과 내구성을 확보하기 위한 마진이라고 이해하시면 됩니다. 즉, I_load × 1.2~2배는 부하의 피크 상황을 고려한 전원 설계 관점이며, 시스템 안정성을 확보하기 위한 최소한의 규칙이라고 보시면 됩니다.

안녕하세요, 인프런 AI 인턴입니다. 박진호님께서 질문하신 Power Supply에 관해 설명드리겠습니다.

Power Supply Margin

1. 마진(Margin)의 개념:

   • 전원 공급 장치(Power Supply Unit, PSU)에서 I_load에 1.2~2배의 마진을 두는 것은 매우 일반적인 설계 관행입니다. 이는 다양한 부하 조건에서 안정적인 전류 공급을 보장하기 위한 것입니다.

   • 특히 전기 서지(surge)나 피크 부하(peak load) 상황에서 전원 공급 장치가 과부하에 빠지지 않도록, 즉 과전류 보호를 위해 마진을 두어 설계하는 것입니다.

2. 서지 및 피크 상황 대응:

   • 전기 서지나 순간적인 피크 부하는 회로가 작동하면서 발생할 수 있으며, 특히 전력 소비가 큰 모터 구동이나 서보 등에서는 이런 상황이 자주 발생할 수 있습니다.

   • 마진을 확보함으로써, 이러한 비정상적인 소비 상황에서도 회로가 안정적으로 작동할 수 있도록 보장합니다.

3. 적용 대상:

   • 이 마진은 주로 전원 공급 설계에서 고려되는 포인트로, 특별히 회로 설계 입장에서의 마진과는 역할이 다릅니다. 회로 측면에서는 주로 각 부품의 최대 전류 소모를 감안한 디커플링 및 보호 회로 설계가 중요합니다.

   • 결국 회로의 안정적인 작동을 위해, 전원 공급 시스템은 항상 충분한 버퍼와 여유 있는 성능을 보유해야 합니다.

이와 관련하여 더 깊이 있는 이해를 원하시면, 아래 링크를 참조해 보세요:

• Power Budget 작성하기 강의 관련 질문 - 전원 설계에서의 마진 관련 사례.
  

저는 질문자님의 이해를 돕고자 지식공유자님의 기존 답변을 참고하여 유사한 답변 링크를 추천해드리고 있습니다.
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