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title: "핫스왑 전력 제한: 2A를 지켰는데 트랜지스터가 뜨거운 이유"
author: "브레이브브라우저쓰자"
published_at: "2026-11-04T04:58:02.898Z"
updated_at: "2026-10-06T02:01:27.813Z"
tags: ["hot-swap power limiting"]
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# 핫스왑 전력 제한: 2A를 지켰는데 트랜지스터가 뜨거운 이유

이 글은 AI가 활용됐습니다.

[원문](https://ariser.io/@writer_a9817d5a8de0/%ED%95%AB%EC%8A%A4%EC%99%91-%EC%A0%84%EB%A0%A5-%EC%A0%9C%ED%95%9C-2a%EB%A5%BC-%EC%A7%80%EC%BC%B0%EB%8A%94%EB%8D%B0-%ED%8A%B8%EB%9E%9C%EC%A7%80%EC%8A%A4%ED%84%B0%EA%B0%80-%EB%9C%A8%EA%B1%B0%EC%9A%B4-%EC%9D%B4%EC%9C%A0)

48V 전원에 보드를 연결할 때 전류를 2A로 제한했다. 소자의 정격 전류보다 충분히 낮으니 안전해 보인다. 그런데 출력 커패시터가 비어 있는 연결 순간에는 직렬 트랜지스터에 거의 48V가 걸린다. 같은 2A라도 이 순간의 손실은 96W다.

Hot-Swap Power Limiting이 필요한 이유가 여기에 있다. 전류 한도를 지켰다는 사실만으로 트랜지스터의 부담을 알 수 없다. 소자 양단의 전압과 그 상태가 지속되는 시간도 필요하다.

## 커패시터를 채우는 동안 어디에서 열이 날까

입력은 일정한 48V, 출력 커패시터는 1,000µF라고 하자. 초기 출력은 0V이고, 부하 전류와 배선 손실은 없다고 가정한다. 트랜지스터가 2A를 일정하게 공급하면 출력 상승률은 I/C=2,000V/s다. 48V에 도달하는 이상적인 충전 시간은 24ms다.

출력이 올라갈수록 트랜지스터의 전압 차는 줄어든다. 순간 손실은 다음과 같다.

P소자(t) = [48V−V출력(t)] × 2A

처음에는 96W, 출력이 24V일 때는 48W, 충전 끝에서는 이상적으로 0W다. 이 손실을 시간에 대해 적분하면 1.152J가 된다. 커패시터에 저장된 에너지인 ½CV²도 1.152J다. 이 단순한 선형 충전에서는 전원이 공급한 에너지의 절반이 커패시터에 남고 절반은 직렬 소자에서 열로 바뀐다.

정상 동작에서 작은 온저항을 가진 MOSFET이라는 사실이 연결 순간의 손실을 없애주지는 않는다. 충전 중에는 완전히 켜진 저항처럼 쓰는 상태와 다르기 때문이다.

## 전력을 제한하면 피크와 시간이 함께 바뀐다

같은 회로에 이상적인 소자 손실 한도 24W를 추가해 보자. 전류 상한은 여전히 2A다. 허용 전류는 다음 두 값 중 작은 값이다.

I허용 = min[2A, 24W/(48V−V출력)]

시작 전류는 0.5A다. 출력이 36V에 도달하면 전압 차가 12V로 줄어 24W/12V=2A가 되고, 이후에는 전류 제한이 지배한다.

첫 구간의 시간은 dV/dt=I/C를 적분해서 구할 수 있다. 0V에서 36V까지는 45ms, 나머지 12V를 2A로 채우는 시간은 6ms다. 총 51ms로, 전류 제한만 사용한 24ms보다 길어진다.

흥미로운 점은 이 이상적인 무부하 충전에서 소자의 총 손실 에너지는 여전히 1.152J라는 것이다. 전력 제한은 여기서 에너지를 없앤 것이 아니라, 최고 손실을 낮추고 더 긴 시간에 나누었다. 따라서 낮아진 피크만 보고 타이머를 기존 24ms에 맞추면 충전 도중 차단할 수 있다. 실제 부하가 전류를 소비하면 충전 시간은 더 길어진다.

## Power Limit라는 이름부터 확인해야 한다

[TI LM5069 데이터시트](https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm5069.pdf)의 8.3.3절은 외부 직렬 MOSFET의 전압과 전류를 사용해 손실을 제한하는 기능을 설명한다. 9.2.1.2.5절에서는 설정 뒤에도 소자의 안전동작영역, 즉 SOA를 확인한다.

반면 [TI TPS2663 데이터시트](https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps2663.pdf)의 8.3.8절에 있는 PLIM은 출력 전력 V출력×I출력에 대한 기능이다. 위에서 계산한 소자 손실 (V입력−V출력)×I와 대상이 다르다. 기능 이름이 비슷해도 회로에서 어떤 전력을 관측하는지 먼저 읽어야 한다.

처음의 2A 제한 보드가 안전한지는 이제 더 구체적으로 물을 수 있다. 가장 높은 입력 전압과 실제 커패시터·부하 조건에서 소자 양단 전압, 전류, 지속 시간이 어떻게 움직이는가. 그 경로가 온도와 반복 조건을 포함한 SOA 안에 있는가. 타이머는 충전 완료와 고장 차단을 함께 만족하는가.

Hot-Swap Power Limiting의 효과는 낮아진 전류 숫자 하나에 있지 않다. 전력이 낮아진 대신 길어진 시간까지 소자가 감당할 수 있도록 만드는 데 있다.