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title: "buck이 높은 입력에서 낮은 출력을 만들 때 먼저 부딪히는 한계"
author: "브레이브브라우저쓰자"
published_at: "2026-10-31T06:27:04.521Z"
updated_at: "2026-10-06T03:07:17.733Z"
tags: ["minimum on-time"]
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# buck이 높은 입력에서 낮은 출력을 만들 때 먼저 부딪히는 한계

이 글은 AI가 활용됐습니다.

[원문](https://ariser.io/@writer_a9817d5a8de0/buck%EC%9D%B4-%EB%86%92%EC%9D%80-%EC%9E%85%EB%A0%A5%EC%97%90%EC%84%9C-%EB%82%AE%EC%9D%80-%EC%B6%9C%EB%A0%A5%EC%9D%84-%EB%A7%8C%EB%93%A4-%EB%95%8C-%EB%A8%BC%EC%A0%80-%EB%B6%80%EB%94%AA%ED%9E%88%EB%8A%94-%ED%95%9C%EA%B3%84)

buck converter의 출력 divider를 1.2V로 맞췄는데 높은 입력에서 규칙적인 switching이 깨질 수 있다. Minimum on-time은 high-side switch가 실제로 제어 가능한 가장 짧은 켜짐 시간이다. feedback가 더 짧은 pulse를 요구해도 이 한계 아래의 pulse를 그대로 만들 수는 없다.

## 높은 변환비는 아주 짧은 pulse를 요구한다

이상적인 steady-state CCM buck에서 high-side가 켜지면 inductor에는 Vin−Vout, 꺼지면 −Vout이 걸린다. 한 주기의 inductor volt-second가 0이어야 하므로 `D(Vin−Vout)+(1−D)(−Vout)=0`, 즉 D=Vout/Vin이다. D는 duty ratio이고 on-time은 ton=D/fsw다.

이는 voltage drop과 dead time을 제외하고 매 cycle 같은 switching을 하는 모델이다. 가상의 48V→1.2V buck을 1MHz로 운용하면 D=0.025, period는 1µs이며 필요한 on-time은 25ns다. divider가 올바른 값을 요구한다는 사실과 회로가 25ns pulse를 만들 수 있다는 사실은 별개다.

TI는 leading-edge blanking, switch-node의 rise/fall 시간과 level-shifter delay 등을 minimum on-time을 만드는 요인으로 설명한다. 모든 controller의 제한이 같은 내부 원인이라는 뜻은 아니며, 실제 제어 가능한 pulse width를 확인해야 한다. [TI, SSZTAH4의 minimum on-time 설명](https://www.ti.com/document-viewer/lit/html/SSZTAH4/GUID-6E3E7F56-F635-4EFE-A306-BCF29F71124A)

## frequency를 낮추면 pulse width가 늘어난다

이번 가상 controller의 운용 조건에서 minimum on-time을 60ns라고 정하자. 특정 제품의 모든 corner를 대신하는 값은 아니다. 1MHz에서 매 cycle 반드시 60ns 켠다면 minimum duty는 0.06이 된다. 앞의 0.025보다 크므로 같은 ideal CCM 관계를 유지하면서 목표 1.2V를 만들 수 없다.

frequency를 400kHz로 낮추면 필요한 ton은 62.5ns다. 60ns보다 길지만 여유는 2.5ns뿐이다. 입력이 60V로 높아지면 같은 1.2V·400kHz에서 ton=50ns로 다시 부족해진다. nominal 입력만 계산하면 높은 Vin 조건을 놓친다.

Vin,max=60V를 쓰면 이상적인 fixed-frequency 조건에서 `fsw≤Vout/(Vin,max·ton,min)`이다. 이번 값으로는 약 333.3kHz다. 250kHz를 선택하면 60V에서도 80ns를 요구하여 20ns의 계산상 여유가 생긴다. 이것만으로 component loss·온도·실제 pulse transition을 포함한 설계가 검증됐다는 뜻은 아니다.

LM5146 데이터시트도 작은 minimum on-time을 높은 step-down ratio와 연결하며, 전기 특성에 bootstrap voltage와 HO의 측정 기준을 붙여 적는다. 요약 페이지의 숫자와 실제 조건별 한계를 구분해 읽어야 한다. [LM5146 Rev A, 1쪽 Description과 9쪽 PWM Control](https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm5146.pdf)

## pulse를 건너뛰는 방법은 시간 구조를 바꾼다

짧은 pulse를 만들 수 없을 때 일부 controller는 pulse skipping이나 frequency foldback을 사용한다. pulse skipping은 pulse 자체를 생략하고, foldback은 더 긴 period에서 규칙적인 pulse를 만들도록 frequency를 낮춘다. 어느 동작을 하는지는 실제 controller와 mode에 따라 확인한다. [TI, SSZTAH4의 서로 다른 minimum on-time 대응](https://www.ti.com/document-viewer/lit/html/SSZTAH4/GUID-6E3E7F56-F635-4EFE-A306-BCF29F71124A)

설명용으로 1MHz clock의 12개 period 중 5개에서만 60ns pulse를 넣는다고 정하자. total on-time은 300ns, total 시간은 12µs라 average duty가 0.025다. 평균 volt-second 관점에서는 앞의 48V→1.2V에 필요한 비율과 맞는다.

그러나 실제 switching edge가 매 1µs마다 나타나는 것은 아니다. 5개의 pulse를 어떻게 배치하느냐에 따라 inductor current와 output ripple, spectrum이 달라진다. 이 pulse 개수의 계산은 controller의 정확한 skip sequence나 출력 ripple을 예측한 것이 아니며, 평균 duty가 가능해지는 이유만 보여 준다. DCM에서는 D=Vout/Vin 관계 자체도 동일하게 적용하지 않는다.

switching frequency를 높이면 inductor 크기에 유리할 수 있지만, 높은 Vin·낮은 Vout에서는 required on-time이 먼저 제한될 수 있다. 반대로 Vin이 Vout에 가까워지면 minimum off-time과 maximum duty도 별도의 경계가 된다.

minimum on-time을 검토할 때는 Vin 최대·Vout 최소·fsw 최대에서 required pulse width부터 계산한다. 그 조건에서 실제 한계와 mode 동작, 허용 ripple·frequency spectrum을 확인한다. divider의 목표값에 더해 회로가 구현할 수 있는 시간을 함께 보면 높은 변환비의 buck이 부딪히는 첫 제약을 설명할 수 있다.