PMIC

PMIC(Power Management IC, Power Management Integrated Circuit)

미디어텍 LG 휴대폰의 MT6329BA

PMIC(Power Management IC, Power Management Integrated Circuit)는 메모리 반도체 등 주요 기능을 수행하는 핵심칩에 전원을 공급하는 반도체다. 전력관리반도체라고도한다. 전자기기의 각 부분에 필요한 전력을 분배하고 제어하는 역할을 하기에 '전자기기의 심장'으로 불린다.

전력을 효율적으로 사용하는 것이 PMIC의 역할이다. 밝은 곳에서는 화면이 밝아지고, 어두운 곳에서는 화면이 어두워지는 기능, 무선 이어폰의 배터리 잔량을 스마트폰으로 확인할 수 있는 기능 등은 전력관리반도체 없이 불가능하다. 이런 이유로 효율성이 가장 중요한 제품이 디스플레이 PMIC 제품이다. 배터리가 있다면 PMIC가 함께 공급된다. 배터리가 있는 곳에는 항상 PMIC가 있다고 보면 된다.

개요

PMIC는 각종 전자기기에 들어오는 전력을 해당 기기에 적합하게 변환하고 배분 및 제어하는 전력반도체이다. DC전압을 가지고 각각의 기기에서 필요로 하는 다양한 DC전압을 변환해주는 Power Conversion, 베터리의 사용효율, 수명, 용량 감지 등 주전원인 베터리를 관리하는 Battery Management, 그 외에도 조명기기의 전원 공급, 디스플레이 내의 구동칩들에 전원을 공급합니다. 필요한 전력을 각 시스템에 맞게 배분함으로써 전원을 효율적으로 관리하고 하나의 칩 내에서 필요한 전력을 공급하기 때문에 필요한 물리적 공간을 줄여주는 효과를 제공한다.

주요 기능

PMIC는 전자 장치의 여러 전력 공급 요건을 충족하기 위해 설계된다. 주요 기능은 다음과 같다:

• 전압 변환: PMIC는 입력된 전력을 기기에 적합한 전압으로 변환한다. 이를 통해 과도한 전압이나 전력 손실을 방지한다. 대표적인 방식으로는 DC-DC 변환기와 LDO(Low Dropout Regulator)가 있다.
• 전력 분배: PMIC는 여러 회로에 전력을 적절히 분배하여 각 회로가 필요한 전력을 정확히 받을 수 있도록 관리한다. 이를 통해 시스템 내 전력 효율성을 극대화한다.
• 배터리 관리: PMIC는 배터리 충전 및 방전을 제어하며, 과충전, 과방전, 과열 등을 방지하는 보호 기능을 수행한다.
• 전력 절감: PMIC는 전력 소모를 최소화하기 위한 다양한 저전력 모드를 지원하여, 특히 배터리로 동작하는 모바일 기기에서 전력 효율성을 향상시킨다.
• 온도 관리: PMIC는 기기 내부 온도를 모니터링하고, 과열 시 전력 공급을 조절하여 시스템 보호를 도모한다.

종류

PMIC는 다양한 응용 분야에 따라 여러 종류로 나뉜다:

• DC-DC 변환기: DC 전원을 다양한 전압으로 변환하는 역할을 한다. 스위칭 레귤레이터와 같은 고효율 변환 방식을 사용하여 높은 전력 효율을 제공한다.

• LDO(Low Dropout Regulator): 입력 전압과 출력 전압의 차이가 작을 때에도 안정적인 출력 전압을 제공하는 전력 변환기다. 노이즈가 적고 구조가 간단하여 저전력 시스템에서 자주 사용된다.

• 배터리 관리 IC (Battery Management IC): 리튬 이온 배터리와 같은 충전식 배터리의 충전 및 방전을 관리하고 보호한다. 스마트폰과 같은 모바일 기기에서 필수적이다.

• LED 드라이버: LED에 전력을 공급하고 밝기를 제어하는 데 사용된다. 조명 시스템, 디스플레이 등에 사용된다.

• 전원 모니터링 및 보호 IC: 시스템 내 전원 공급 상태를 모니터링하고 이상이 발생하면 보호 기능을 수행한다. 과전류, 과전압, 과열 방지 등의 역할을 한다.

응용 분야

PMIC는 다양한 전자기기에서 사용된다:

• 스마트폰 및 모바일 기기: PMIC는 배터리 수명을 극대화하고, 기기의 효율적인 전력 관리를 담당한다. 빠른 충전, 고효율 전력 관리, 다양한 전압 요구 사항을 충족하는 역할을 한다.

• 자동차 전자장치: 전기차 및 하이브리드 자동차에서는 PMIC가 배터리 관리 시스템(BMS)과 밀접하게 연계되어 있다. 전력 변환, 충전, 안전성 관리를 담당한다.

• 산업용 장비: 산업 자동화 시스템에서는 PMIC가 기기의 전력 효율성과 안정성을 보장하는 중요한 역할을 한다.

• 가전제품: 냉장고, 세탁기, 에어컨 등의 전자 제품에서도 전력 효율을 높이고 전력을 안정적으로 공급하는 데 PMIC가 사용된다.

• 사물인터넷(IoT) 기기: 저전력 IoT 기기에서는 PMIC가 전력 소모를 줄이기 위해 핵심적인 역할을 한다.

PMIC와 전력반도체 비교

PMIC와 전력반도체는 전력 관리와 관련된 반도체 소자이지만 그 역할과 특성에 차이가 있다.

PMIC는 위에서 설명한 바와 같이 다양한 전력 관리 기능을 통합한 단일 칩 솔루션이다. 모바일 기기, 컴퓨터, IoT 기기 등에 사용되며 전력 효율성과 배터리 수명 향상에 초점을 맞춘다.

반면, 전력반도체는 실제 전력 변환, 제어, 보호 등을 수행하는 개별 반도체 소자를 의미한다. 대표적인 전력반도체로는 MOSFET, IGBT, 다이오드, 렉티파이어 등이 있다. 이들은 높은 전력 처리 능력과 내구성을 갖추고 있어 산업용 전원 공급 장치, 모터 드라이브, 전력 변환기 등 고전력 애플리케이션에 주로 사용된다.

PMIC는 전력반도체를 포함하여 다양한 전력 관리 기능을 통합한 솔루션이며, 전력반도체는 PMIC를 구성하는 핵심 요소 중 하나라고 볼 수 있다. PMIC는 전력반도체를 활용하여 전력 관리 기능을 구현하지만, 전체적인 시스템 전력 관리를 총괄하는 역할을 한다.

구분	PMIC	전력반도체
개념	전력관리 IC	고전압, 고전류 전력 제어 반도체 소자
기능	전압/전류 공급, 전력 제어, 시스템 보호	스위칭, 정류, 변환, 고압 절연 등
역할	전자기기의 전력관리 시스템 핵심	전력 변환 및 제어, 시스템 안정성 확보
활용 분야	스카트폰, 노트북, 자동차, 가전제품 등 다양한 전자기기	태양광발전, 전력망, 전기차, 산업용 제어 시스템

기술 동향

최근 PMIC 기술은 더 높은 전력 효율과 더 작은 크기, 그리고 복잡한 시스템 내에서의 통합성을 높이는 방향으로 발전하고 있다. 특히 스마트폰과 같은 모바일 기기의 급속 충전 기술이나 전기차 배터리 관리 시스템에 대한 수요가 증가하면서, PMIC의 중요성은 더욱 커지고 있다. 또한, 인공지능(AI) 및 사물인터넷(IoT) 기술의 발전과 함께, 저전력 소모 및 스마트한 전력 관리를 위한 PMIC의 개발이 활발히 이루어지고 있다.

전력 관리 반도체(PMIC)는 현대 전자 기기의 필수적인 요소로서, 기기의 전력 효율성과 배터리 수명 연장, 안전한 전력 공급을 위해 중요한 역할을 한다. 다양한 전자기기에서 광범위하게 사용되며, 기술 발전에 따라 점점 더 고효율, 고성능, 소형화된 PMIC가 등장하고 있다. ​

참고자료

• 〈<반도체 백과사전 Ep.13? 전자기기의 전력을 공급하는 에너지 컨트롤 타워! ‘전력관리반도체(PMIC)’의 모든 것〉, 《삼성전자 반도체 뉴스룸》, 2021-12-27
• 딴딴's 반도체사관학교, 〈<전력반도체> "Power Module IC, PMIC에 대해서 설명하세요"〉, 《티스토리》, 2022-02-09
• 우수연기자, 〈삼성전자, '전자기기 심장' PMIC 3종 공개…시스템반도체 2030 정조준〉, 《아시아경제》, 2021-05-18
• 가랑드, 〈전력관리 반도체(PMIC)〉, 《네이버 블로그》, 2023-01-04
• 두번째 용돈, 〈PMIC(전력관리반도체) 역할 및 전력반도체와 차이점 - 재테크로 만드는 두번째 용돈〉, 《마이시드머니닷컴》, 2024-05-31

같이 보기

• 반도체
• 배터리
• 메모리 반도체
• 시스템 반도체

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