인프런 커뮤니티 질문&답변

안녕하세요, 답변 남겨드립니다.

질문을 두 가지로 나눠서 보시면 이해가 훨씬 잘 되십니다.
(1) TI 홈페이지 Block Diagram의 “현실성”이 어느 정도인지,
(2) 과제 예시로 드린 블록 다이어그램이 어떤 시스템을 가정하고 있는지 입니다.

먼저 TI 홈페이지 Block Diagram이 실제 회사에서 사용하는 것과 얼마나 비슷한지부터 말씀드리겠습니다.

TI가 사이트에 올려놓는 블록 다이어그램은 두 가지 성격이 섞여 있습니다.
하나는 “마케팅용”이고, 다른 하나는 “실제로 현업에서 자주 쓰는 구조를 요약한 교육용/레퍼런스용”입니다.
완전히 광고만을 위한 허구는 아니고, 실제로 돌아가는 전형적인 구조를 상당히 충실하게 반영합니다.

예를 들어 Automotive Sensor Node, BMS, 인버터, AC/DC 전원, 산업용 센서 노드 같은 시스템 블록을 보시면
12 V 혹은 24 V 메인 전원 → 보호 소자 → DC-DC → LDO → MCU/센서/통신칩
이라는 흐름이 거의 빠짐없이 들어가 있습니다. 이런 전원 트리 형태는 실제 자동차 ECU, 산업용 컨트롤러, IoT 게이트웨이 보드에서도 그대로 등장합니다. 현업에서 회로를 설계하면, 최상위 시스템 다이어그램 한 장에 대략 10~30개 정도의 블록이 들어가는데, TI가 그려놓은 시스템 블록도 비슷한 스케일을 유지합니다.

다만 실제 회사 내부에서 쓰는 블록 다이어그램과 비교했을 때 차이점이 몇 가지 있습니다.

첫째, 상세도입니다.
TI 사이트의 다이어그램은 고객이 한눈에 이해할 수 있도록 블록을 꽤 크게 묶어놓습니다. 예를 들어 실제 시스템에서는
“프론트 엔드 보호 회로(ESD, TVS, EMI 필터) → 커넥터 → DC-DC 컨버터 1차 → DC-DC 보조 레일 → 여러 개의 LDO → 전류 센싱”
처럼 다 쪼개서 그리는 경우가 많은데, TI 블록 다이어그램에서는 이것을 “Protection & Power Management” 정도로 하나의 큰 상자로 묶어버리는 식입니다.

둘째, 부품 벤더 편향입니다.
실제 양산 보드에는 TI, NXP, ST, Infineon, ADI 등 여러 벤더의 칩이 섞여 들어가지만, TI 사이트의 블록에는 당연히 TI 부품만 들어갑니다. 예를 들어 “Automotive Sensor Node” 예시도 실전에서는 DC-DC는 TI, MCU는 ST, 센서는 Bosch, 통신은 NXP 조합이 흔하지만, TI 다이어그램에서는 MCU까지 TI 제품으로 제안하는 식입니다. 구조는 맞지만, 실제 BOM 구성은 회사마다 훨씬 다채롭습니다.

셋째, 누락된 현실 요소들입니다.
실제 회사 내부 블록 다이어그램에는 종종 다음과 같은 것들이 별도 블록으로 나타납니다.
ASILD 레벨 대응을 위한 이중화 센서, 듀얼 MCU, 독립 Watchdog
온라인 진단 회로, 자체 Test 모드, 공장 보정(Trim) 회로
안전 규격(ISO 26262, IEC 61508 등)을 만족시키기 위한 모니터링 전원 레일
TI 블록 다이어그램은 이런 안전·품질 관련 블록을 대부분 생략하고 “핵심 동작 플로우”에 집중합니다. 동작 원리 자체는 맞지만, 실제 양산 시스템에서 요구되는 안전·진단 구조까지는 다 반영되어 있지 않은 경우가 많습니다.

그래서 정리하면, TI 시스템 Block Diagram은
동작 원리와 전원/신호 흐름 관점에서는 현실과 매우 유사하고,
부품 구성과 안전/테스트/진단 같은 디테일은 축약된 “교육 + 마케팅용” 그림이라고 보시면 됩니다.

과제를 하실 때는 그래서 다음처럼 받아들이시는 것이 좋습니다.
“이 블록 다이어그램은 실제로 동작 가능한 전형적인 구조를 보여준다. 다만 현업에서 쓰는 것보다 약간 단순화되어 있고, 일부 보호/진단/안전 블록이 빠져 있다.”
즉, 과제에서는 TI 다이어그램을 그대로 가져와서 전원 흐름, 신호 흐름을 이해하시고, 강의에서 배운 내용에 따라 “여기에는 사실 ESD/TVS가 더 들어가야겠구나, 여기 DC-DC 뒤에 LDO를 하나 더 두는 이유는 노이즈 때문이겠구나” 하는 식으로 현실적인 요소를 덧붙여 보시면 좋습니다.

이제 두 번째 질문, 과제 예시로 드린 블록 다이어그램이 어떤 시스템인지에 대해 설명드리겠습니다.

과제 예시에서 설정한 시스템은 TI에서 제공하는 Automotive Sensor Node 레퍼런스 디자인을 기반으로 한 “자동차용 센서 노드 ECU”입니다. 즉, 차량의 12 V 배터리를 전원으로 사용하면서 온도, 압력 같은 센서 데이터를 측정하고, 이를 MCU가 처리해서 CAN 통신으로 메인 ECU나 다른 모듈로 전송하는 소형 ECU를 가정한 것입니다.

조금 더 시스템적으로 풀어보면 다음과 같습니다.

차량에서 제공되는 전원은 12 V Nominal이지만 실제로는 시동 크랭킹 시 약 6~9 V까지 떨어지고, 로드 덤프 상황에서는 순간적으로 40 V 근처까지 튈 수 있습니다. 예시 시스템에서는 이 9~16 V(또는 그 이상 스파이크)를 EMI/ESD 보호 회로로 먼저 한번 걸러주고, AEC-Q100 등급의 자동차용 DC-DC 컨버터로 약 5 V 레일을 만듭니다. 이 DC-DC의 효율이 85~90% 정도라고 가정하면, 예를 들어 5 V 레일에서 100 mA를 소모할 때 입력 전류는 대략
I_in ≈ (V_out I_out) / (η V_in) = (5 V 0.1 A) / (0.9 12 V) ≈ 46 mA
정도가 됩니다.

그 다음 단계에서 5 V 레일을 LDO로 3.3 V로 낮춰 MCU, CAN Transceiver, 일부 디지털 센서를 구동합니다. LDO는 효율만 보면 손해처럼 보이지만, 출력 노이즈와 PSRR 관점에서 DC-DC의 스위칭 리플을 상당 부분 필터링해 주기 때문에, ADC를 쓰는 MCU나 민감한 센서가 있는 Mixed-signal 보드에서는 5 V → 3.3 V 구간에 LDO를 넣는 구성이 현업에서도 자주 사용됩니다. 예를 들어 3.3 V에서 60 mA를 쓰면 LDO에서 소모하는 전력은
P_LDO ≈ (5 V - 3.3 V) * 0.06 A ≈ 0.102 W
정도이고, 이 정도는 보드 내에서 열 관리가 크게 부담되지 않는 수준이라 “노이즈 이득 > 효율 손실”이라고 판단해서 선택하는 구조입니다.

신호 흐름 관점에서 보면, 센서는 보통 두 가지 유형을 가정합니다.
하나는 아날로그 출력 센서로, 0~5 V 또는 0.5~4.5 V 범위의 전압을 내보내고, MCU의 ADC(예: 12-bit, 1 ksps ~ 10 ksps 정도)로 샘플링합니다. 샘플링 주기를 10 ms로 잡으면 초당 100 Sample, 센서 하나당 데이터 속도는 대략 12 bit * 100 Hz = 1.2 kbit/s 정도라서 속도 요구사항은 낮지만, 노이즈 민감도는 높습니다.
다른 하나는 디지털 센서(I2C/SPI)로, 예를 들어 I2C 400 kHz 또는 SPI 몇 MHz 수준에서 데이터를 전송합니다. 이 경우 배선 길이가 짧고, 통신 대상이 MCU 하나라서 속도는 비교적 느슨해도 되지만, 풀업 저항 값과 라인 커패시턴스에 의해 Signal Integrity가 영향을 받기 때문에 PCB 레이아웃에서 라우팅이 중요합니다.

MCU는 이 센서 데이터를 주기적으로 읽고, 예를 들어 100 ms마다 CAN 메시지 하나를 보내도록 설계할 수 있습니다. CAN 통신 속도가 500 kbps라고 하면, 1 프레임이 대략 수십 bit~백수십 bit 수준이므로 100 ms에 한 프레임 정도 보내면 전체 Bus 사용률은 1% 미만으로 매우 낮은 수준입니다. 이런 설계는 자동차 전체 네트워크 부하에 거의 영향을 주지 않으면서도 센서 값을 충분히 자주 업데이트할 수 있다는 장점이 있습니다.

이 과제 예시는 그래서 “매우 전형적인 소형 Automotive Sensor ECU”를 모델로 삼고 있습니다. 실제 자동차 회사나 1차 벤더에서 설계하는 도어 모듈, 시트 모듈, 공조 센서 모듈 등도 구조를 뜯어보면
12 V 입력 → 보호 및 필터 → DC-DC → LDO → MCU/센서 → CAN/LIN 통신
이라는 동일한 패턴을 공유합니다. 차이는 센서 개수, 통신 속도, 전류 용량, 안전 기능(예: 듀얼 센서, 듀얼 MCU) 같은 스펙적인 부분입니다.

정리해서 말씀드리면,

TI Block Diagram은 “대략 이런 구조로 동작하고, 이런 자리에 TI 부품들을 꽂아 쓸 수 있다”를 보여주는 동시에, 실제 현업에서도 거의 그대로 쓰이는 전형적인 전원·신호 구조를 반영합니다. 과제를 하실 때는 TI 다이어그램을 신뢰해도 되지만, 그 위에 ESD/TVS, 필터, 추가 전원 레일, 저전력 모드 등 강의에서 다룬 현실적인 요소를 한두 단계 더 얹어서 스스로 블록을 세분화해 보시는 것이 좋습니다.

과제 예시로 드린 시스템은 “자동차 12 V 배터리를 이용해 센서 데이터를 측정하고 CAN으로 상위 ECU에 전송하는 소형 Sensor Node ECU”를 가정한 것이고, 실제 TI Automotive Sensor Node 레퍼런스 디자인의 구조와 거의 동일합니다. 따라서 전원 흐름에서는 12 V → DC-DC → LDO → MCU/센서/통신, 신호 흐름에서는 센서 → MCU → CAN Transceiver → CAN Bus라는 큰 줄기만 정확히 잡으셔도 시스템 관점에서 충분히 좋은 과제 답안을 작성하실 수 있습니다.