초록 ▼

3. 개발결과 요약
□ 최종목표
과제의 최종목표는 승압형 DC-DC컨버터와 V/I센싱 고성능 ADC를 내장한 Class-DG 고출력 모바일 오디오 파워 앰프 개발임. 모든 기능을 단일칩 반도체로 개발하는 것임. 업계 최고 수준인 12V까지 승압, 24bit의 V/I 센싱, 최대 4W의 출력을 목표로 함.

□ 개발내용 및 결과
배터리 입력전압으로부터 승압된 12V의 전압을 만들어 내는 Boost Converter : 12V(승압전압) 이상
승압된 전압 및 배터리전압을 동적으로 이용하면서 스위칭 모드

3. 개발결과 요약
□ 최종목표
과제의 최종목표는 승압형 DC-DC컨버터와 V/I센싱 고성능 ADC를 내장한 Class-DG 고출력 모바일 오디오 파워 앰프 개발임. 모든 기능을 단일칩 반도체로 개발하는 것임. 업계 최고 수준인 12V까지 승압, 24bit의 V/I 센싱, 최대 4W의 출력을 목표로 함.

□ 개발내용 및 결과
배터리 입력전압으로부터 승압된 12V의 전압을 만들어 내는 Boost Converter : 12V(승압전압) 이상
승압된 전압 및 배터리전압을 동적으로 이용하면서 스위칭 모드 동작으로 4W급 출력을 구동하는 Class-DG 오디오 파워앰프 : 4W(최대출력) 이상
스피커부하의 전류 센싱 및 24bit 디지털 변환
스피커부하의 전압 필터링 및 24bit 디지털 변환
SNR : 102dB 이상
THD : 0.03% 이상
효율 : 77% 이상
ESD 보호소자(HBM) : 5kV 이상

□ 기술개발 배경
스마트기기들의 기술 발전으로 거치형 기기 수준을 능가하는 고화질, 고성능 데이터 처리가 모바일 기기에 실현되고 있으며, 처리/저장/스트리밍 할 수 있는 음원의 수준도 하이파이 수준에 도달하게 되었음. 이에 따라 고객이 기대하는 음향의 수준도 점점 높아지고 있음. 하지만 스마트 기기들은 점점 더 얇아지고 있으며, 이로 인한 스피커의 실장면적도 작아지게 되어 오히려 고객이 체감하는 스피커 음질 및 음압이 더 나빠지는 상황이 발생함. 시장은 스피커와 인클로저의 크기를 줄이면서 원가도 낮아져야 하며, 출력 음압은 반대로 증가해야 하고, 스피커의 구동레벨을 가능한 높게 사용하고 싶은 필요가 증가함에 따라 물리적 한계에 도달한 수준이다. 이를 해결하기 위해 승압형 DC-DC 컨버터의 사용이 필요하며, 스피커 프로텍션 알고리즘 탑재가 된 반도체 부품의 개발이 요구되고 있다.

□ 핵심개발 기술의 의의
스마트폰/웨어러블기기 등 배터리를 사용하는 모바일 기기에서 승압형 스피커 앰프의 적용은 이제 연구단계를 거쳐 상용화가 급속히 이루어지고 있으며, 이 기술이 적용되지 않는 기기와의 상대비교에서 더 높은 음압/음질이 시장에서 입증되었고 무엇보다 스피커 신뢰성 향상으로 세트의 진행성 불량 저감이 입증됨(2013년 iPad, 2014년 이후 출시 아이폰 모델, 2015년 애플워치, 2014년 이후 삼성 갤럭시 노트 시리즈 등). 다만, 현재까지 모두 해외 업체들의 제품이 사용되고 있으며 V/I 궤환 적용 등 세트 적용을 위한 기술지원에서 핵심 인력에 의한 빠른 대응이 이루어지지 못하고 있음.
본 기술의 발전은 더 작은 물리적 크기의 스피커 적용도 가능하게 해 웨어러블 기기, 소형 IoT기기들의 Form Factor 저감에도 기여할 수 있음.
기존 가정용 오디오 앰프에 널리 사용되던 Class-AB급의 오디오 앰프는 급속히 고효율 제품인 Class-D급 (디지털) 오디오 앰프로 대체되어 왔으며, 이는 국가적 에너지 절감과도 밀접한 관계가 있음. 모바일 기기에서는 한 걸음 더 나아가 Class-DG 및 스피커 신뢰성 향상을 위한 보호 기술까지 탑재함으로써, 배터리 사용시간 연장에 따른 에너지 절감 효과와 더불어 스마트폰 등의 고장률을 줄여 이로 인한 사회적 비용을 절감할 수 있음. 또한 슬림화 되어 가는 모바일 기기로 음악을 듣고 자라게 되는 새로운 세대에게, 과거 아날로그 시절보다 더 좋지 않은 소리(음악)이 아닌 조금이라도 더 좋은 소리를 제공함으로서 보다 높은 정서적인 안정도에 도움이 될 수 있음.

□ 적용 분야
ㅇ 스마트폰 등 모바일 기기
ㅇ 스마트스피커 등 인공지능 기기
ㅇ 사운드바, Smart TV 등 AV기기
ㅇ BT/WiFi 무선스피커
ㅇ 자동차용 infotainment 기기

(출처 : 최종보고서 초록 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 9
• 목차 ... 14
• 1. 서론 ... 15
• 가. 과제의 개요 ... 15
• 2. 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 22
• 가. 최종 목표 및 평가 방법 ... 22
• 나. 단계 목표 및 평가 방법 ... 31
• 다. 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 32
• 라. 수행 결과의 보안등급 ... 42
• 마. 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 43
• 3. 결과 ... 45
• 가. 연구개발 최종 결과 ... 45
• 1) 연구개발 추진 일정 ... 45
• 2) 연구개발 추진 실적 ... 49
• 3) 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 전체를 기재 ... 54
• 나. 연구개발 추진 체계 ... 128
• 1) 각 기관/기업별 역할 및 추진 내역 ... 128
• 다. 고용 창출 효과 ... 132
• 라. 자체보안관리진단표 ... 133
• 4. 사업화 계획 ... 136
• 가. 시장 현황 및 전망 ... 136
• 나. 사업화 계획 ... 138
• 다. 향후 추가 기술 개발 계획(개발기술 응용 등) ... 143
• 끝페이지 ... 145