LP38798의 명성과 Negative 전압의 딜레마
RF(무선 주파수) 회로, 고정밀 ADC/DAC, 의료 기기 등을 설계하는 엔지니어들에게 Texas Instruments의 LP38798은 전설적인 LDO(Low Dropout Regulator) 중 하나입니다. 그 이유는 명확합니다.
- 초저잡음(Ultra-Low Noise): 5µVrms (10Hz ~ 100kHz)
- 높은 PSRR: 10kHz에서 90dB, 100kHz에서 60dB
- 넓은 입력 전압: 3V ~ 20V
이러한 스펙 덕분에 깨끗한 전원이 필수적인 Positive(양전압) 레일에서는 LP38798이 ‘치트키’처럼 사용됩니다. 하지만 양전원을 사용하는 아날로그 회로를 설계할 때 엔지니어들은 필연적으로 ‘LP38798만큼 좋은 Negative(음전압) LDO는 없을까?’라는 고민에 빠지게 됩니다. 검색창에 ‘LP38798 negative’를 입력하고 이 글을 보고 계신다면, 여러분도 아마 그 해답을 찾고 계실 것입니다.
Q. LP38798을 Negative 전압 생성에 쓸 수 있나요?
결론부터 말씀드리면, 기본적으로는 ‘아니요’입니다. LP38798은 Positive Voltage Regulator로 설계되었습니다. 즉, Ground보다 높은 전압을 입력받아 안정적인 양전압을 출력합니다.
Floating Ground 기법의 함정
물론, 이론적으로 ‘Floating Ground’ 토폴로지를 사용하여 Positive LDO로 음전압을 제어하는 방법이 존재하긴 합니다. Positive LDO의 GND 핀을 시스템의 가장 낮은 음전압 레일에 연결하고, 출력을 시스템 Ground로 설정하는 방식입니다. 하지만 이 방식은 다음과 같은 치명적인 단점이 있어 고성능 회로에서는 추천하지 않습니다.
- 복잡한 회로 구성: 피드백 회로와 Enable 제어 신호에 대한 레벨 시프팅(Level Shifting)이 필요합니다.
- 기동 불안정성: 전원이 켜지고 꺼지는(Sequence) 과정에서 래치업(Latch-up)이나 과전압 스트레스가 발생할 위험이 높습니다.
- 노이즈 특성 저하: LP38798이 자랑하는 PSRR 성능이 접지 루프나 부가 회로로 인해 저하될 수 있습니다.
따라서, LP38798과 대등한 성능을 가진 전용 Negative LDO를 사용하는 것이 정신 건강과 회로의 신뢰성을 위해 훨씬 현명한 선택입니다.
LP38798급 성능을 가진 Negative LDO 추천
LP38798의 짝꿍이 되어줄 고성능 Negative LDO 2종을 소개합니다. 시장에서 가장 신뢰받고 스펙이 유사한 제품들입니다.
1. Texas Instruments TPS7A33 (가장 일반적인 대안)
TI에서 LP38798(또는 TPS7A47)의 Negative 버전으로 내세우는 제품입니다. -36V까지 입력을 받을 수 있어 고전압 오디오나 산업용 애플리케이션에 적합합니다.
- 출력 전류: 1A
- 노이즈: 약 16µVrms (LP38798보다는 약간 높지만 우수한 편)
- 특징: LP38798과 함께 양전원(Bipolar) 파워서플라이 설계에 가장 많이 사용되는 표준적인 콤비입니다.
2. Analog Devices (Linear Tech) LT3094 (최강의 스펙)
만약 LP38798의 5µVrms 노이즈조차 아쉽고, 더 완벽한 저잡음을 원한다면 LT3094가 정답입니다. 이 칩은 LDO계의 하이엔드급 성능을 보여줍니다.
- 출력 전류: 500mA
- 노이즈: 0.8µVrms (LP38798보다 더 낮음!)
- PSRR: 1MHz에서도 75dB 유지
- 특징: 초정밀 계측기나 MRI, 고감도 RF 수신부 등 극한의 저잡음이 필요한 곳에 사용됩니다.
한눈에 보는 스펙 비교 (Positive vs Negative)
LP38798과 위에서 추천한 Negative 대안들의 핵심 스펙을 비교해 봅니다. 프로젝트의 예산과 요구 성능에 맞춰 선택해 보세요.
| 구분 | LP38798 (Positive) | TPS7A33 (Negative) | LT3094 (Negative) |
|---|---|---|---|
| 제조사 | Texas Instruments | Texas Instruments | Analog Devices |
| 출력 전류 | 800mA | 1A | 500mA |
| 출력 노이즈 | 5µVrms | 16µVrms | 0.8µVrms |
| PSRR (100kHz) | ~60dB | ~50dB | ~75dB (1MHz 기준) |
| 주요 용도 | RF, VCO, ADC 전원 | Op-Amp, 산업용 전원 | 초정밀 RF, 의료기기 |
Negative 전원 설계 시 실전 팁
Negative LDO를 사용할 때는 Positive LDO와는 다른 몇 가지 주의사항이 있습니다. 이를 간과하면 비싼 칩을 쓰고도 노이즈를 잡지 못할 수 있습니다.
1. Thermal Pad (방열 패드) 연결 주의
대부분의 고성능 LDO는 패키지 바닥에 Thermal Pad가 있습니다. LP38798 같은 Positive LDO는 보통 이 패드를 Ground에 연결합니다. 하지만 Negative LDO(예: TPS7A33)의 Thermal Pad는 보통 가장 낮은 전위(Input Voltage, -Vin)에 연결해야 합니다. 습관적으로 Ground에 연결하면 쇼트가 발생하여 칩이 타버릴 수 있습니다. 반드시 데이터시트의 ‘Pin Configuration’을 확인하세요.
2. 입력/출력 커패시터 배치
고성능 LDO일수록 커패시터의 위치에 민감합니다. 특히 Negative 레일은 임피던스 관리가 까다로울 수 있으므로, 입출력 커패시터(MLCC)를 최대한 핀과 가깝게(1mm 이내 권장) 배치하여 기생 인덕턴스를 최소화해야 발진을 막고 PSRR 성능을 확보할 수 있습니다.
자주 묻는 질문 (FAQ)
Q. LP38798의 정확한 Negative 버전(Part Number)은 없나요?
네, LP38798이라는 이름 뒤에 ‘Negative’ 접미사가 붙는 제품은 존재하지 않습니다. 제조사들은 보통 Positive와 Negative 라인업의 네이밍을 다르게 가져갑니다. 위에서 언급한 TPS7A33이 TI에서 공식적으로 제안하는 짝꿍(Companion) 모델입니다.
Q. LDO 대신 스위칭 레귤레이터(Buck-Boost)를 써도 되나요?
효율이 중요하다면 스위칭 레귤레이터가 좋지만, LP38798을 고려했다는 것은 ‘노이즈 제거’가 핵심 목표라는 뜻일 겁니다. 스위칭 레귤레이터는 리플 노이즈가 심하므로, 민감한 아날로그 회로에는 스위칭 레귤레이터 뒷단에 반드시 LDO를 추가하여(Post-Regulation) 노이즈를 걸러주는 구성을 추천합니다.
Q. LT3094가 성능은 좋은데 가격이 너무 비쌉니다.
LT3094는 하이엔드 칩이라 가격대가 높습니다. 성능과 타협할 수 있다면, 구형 모델인 LM337(저가형)이나 TPS723(200mA급) 같은 보급형 Negative LDO를 검토해 볼 수 있습니다. 단, 이 경우 PSRR과 노이즈 성능은 LP38798급을 기대하기 어렵습니다.
결론: 완벽한 대칭 전원을 위하여
LP38798은 훌륭한 칩이지만, Negative 전압 설계에서는 그에 걸맞은 파트너를 찾아주는 것이 중요합니다. 일반적인 고성능 애플리케이션이라면 TPS7A33을, 극한의 저잡음이 요구되는 초정밀 시스템이라면 LT3094를 선택하세요.
단순히 전압만 맞추는 것이 아니라, Positive 라인과 Negative 라인의 노이즈 밸런스를 맞추는 것이 고품질 아날로그 설계의 핵심입니다. 지금 바로 데이터시트를 다운로드하여 핀맵과 권장 레이아웃을 확인해 보세요.