실시간 제어 기능을 통합함으로써 BLDC 모터를 10분 안에 가동할 수 있으며

모터 소음을 낮추고 시스템 크기를  70%까지 축소

 
2021년09월09일

TI 코리아 (대표이사 박중서, ti.com/kr), 2021년 9월 9일 — 텍사스 인스트루먼트(TI)는 모터 구동 소프트웨어가 불필요한 사다리꼴 제어 및 자속기준제어[1](FOC)를 사용한 업계 최초의 70W BLDC 모터[2]드라이버 제품을 출시한다고 밝혔다. 엔지니어는 이 제품으로 10분 내에 BLDC 모터를 가동할 수 있게 된다. 이로써, 주요 가전이나 소형 가전을 포함한 다양한 산업용 시스템이나 인공 호흡기와 CPAP(지속기도양압기)[3]같은 의료용 애플리케이션을 설계할 때, 수 개월의 설계 시간을 단축할 수 있게 되었다.  또한, 통합된 실시간 제어 기능과 파워 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)[4]를 포함한 최대 18개의 개별 구성 요소를 갖춘 이 디바이스는 시스템 응답 시간을 단축하는 동시에 보드 공간을 최대 70%까지 줄이며 동급 최고의 저소음 성능을 제공한다. 이 제품에 관한 추가 정보는 http://www.ti.com/mcf8316a-pr-krhttp://www.ti.com/mct8316a-pr-kr에서 확인할 수 있다.

시장 동향 조사 기관인 옴디아(Omdia)의 노만 아크타르(Noman Akhtar) 선임 애널리스트는 “전력 효율 및 자동화 성능은 물론 소음이 더 적은 모터에 대한 수요가 높아지면서  실시간 모터 제어의 필요성이 높아졌다. 특히, AC 인덕션에서 BLDC 모터로 전환하는 산업 시스템이 늘어나고 있다. 이 모터들은 전력 효율성은 높으면서도 높은 성능을 발휘하기 위해 복잡한 하드웨어와 최적화된 소프트웨어 설계를 필요로 한다. 차세대 산업용 시스템을 위해서는 더 빠른 모터 응답 속도를 달성하면서 전반적인 설계 시간을 단축하도록 하는 것이  핵심이다”라고 말했다.

모터 구동 소프트웨어가 불필요한 센서리스 모터 제어를 사용하여 설계 시간 단축

MCF8316A와 MCT8316A BLDC 모터 드라이버는 소프트웨어를 개발, 유지 보수할  필요없는 고유한 정류 제어 알고리즘이 포함되어 있어 수개월의 개발 시간을 단축할 수 있다. 이러한 알고리즘은 높은 수준의 통합과 함께 모터 드라이버가 모터 결함 감지와 보호 메커니즘 같은 다수의 기능을 통합함으로써 시스템 신뢰성을 높인다. 또한, 이 모터 드라이버 제품들은 센서리스 기술을 적용해서 회전자[5] 위치를 계산하므로 외부 홀 센서 필요성을 제거하고 이를 통해 시스템 비용을 낮추고 신뢰성을 높인다.

MCF8316A 센서리스 FOC(field-oriented control) 모터 드라이버는 지능적으로 모터 파라미터[6]를 추출함으로써, 설계자가 모터 제조 변형에 상관없이 일관된 시스템 성능을 제공하면서 모터를 빠르게 튜닝할 수 있도록 한다. 또한, MCT8316A 센서리스 사다리꼴 제어 모터 드라이버는 설계자가 5개 하드웨어 핀만을 사용해서 모터를 튜닝할 수 있으므로 마이크로컨트롤러(MCU) 인터페이스의 필요성을 제거하고 간소화할 수 있다.

기술기고문 “브러시리스 DC 모터를 사용하여 설계 시 싸이클 시간을 단촉하는 3가지 방법”에서는 이와 관련한 내용을 설명하고 있다.최상의 저소음 성능 달성

MCF8316A와 MCT8316A BLDC 모터 드라이버는 엔지니어가 공기청정기, 냉장고, 세탁기 및 선풍기와 같은 응용 분야에서 업계 최고의 저소음 성능을 달성할 수 있도록 첨단 실시간 제어 기능을 제공한다. 특히, MCF8316A는 설계자가 모터 저소음 성능을 최적화할 수 있도록 전류 왜곡을 보상하는 특허받은 정밀한 자동 데드 타임[7] 보상 기술이 포함되어 있다. MCT8316A는 설계자가 가변적 사다리꼴 제어 기법을 사용해서 모터 소음을 낮출 수 있다는 이점이 있다.

해당 제품들의 애플리케이션 브리프 “모터 구동 소프트웨어가 불필요한 센서리스 BLDC 모터 드라이버로 모터 소음을 줄이는 방법”에서는 설계자가 이 디바이스들을 사용해서 가전기기 설계를 위한 최상의 음향 성능을 달성하는 방법에 대해 설명한다.

실시간 제어를 통한 빠른 시스템 응답

MCT8316A 센서리스 사다리꼴 제어 모터 드라이버는 3.5kHz의 최대 모터 속도를 달성할 수 있다. 이는 어떤 다른 무선 센서리스 모터 드라이버보다 빠른 속도로, 신속하고 정밀한 모터 제어를 필요로 하는 로봇 청소기 같은 애플리케이션의 시스템 응답 속도를 높일 수 있다.

MCT8316A와 MCF8316A는 업계 최초로 모터를 능동적으로 감속할 수 있는 빠르고 제어된 방식을 통해 엔지니어가 기존의 모터 제어 기술보다 50% 더 빨리 모터를 정지시킬 수 있도록 지원한다. 또한, 이 디바이스들은 모터가 정지할 때 에너지가 임의로 다시 레일로 유입되지 않도록 하므로 시스템 손상을 방지할 수 있다.

보드 공간 70%까지 축소

MCF8316A와 MCT8316A를 사용함으로써 보드 공간을 70%까지 축소하고 모터 시스템을 위한 총비용을 절감할 수 있다. 이 디바이스들은 3개의 게이트 드라이버와 온 상태 저항(RDS(on))이 50mΩ인 6개의 하이 사이드와 로우 사이드 MOSFET을 통합했으며, 12V 및 24V 시스템으로 8A의 피크 전류[8]로 최대 70W 전력 달성이 가능한 업계 최초의 BLDC 모터 드라이버다. 이 밖에도 이 모터 드라이버 제품들은 저손실(LDO) 레귤레이터[9], DC/DC 스텝 다운(벅) 레귤레이터[10], 전류 감지 증폭기 같은 소자들을 통합함으로써 최대 18개 디스크리트[11] 집적회로(IC)를 제거할 수 있다.

패키지, 공급, 가격

MCF8316A와 MCT8316A의 양산전 버전을 현재 TI.com에서 구입할 수 있으며, 40핀 5mm x7mm QFN 패키지로 제공된다. 가격은 1천 개 수량일 때 개당 1.75달러로, TI.com에서 구매할 수 있으며 다양한 통화 및 배송 옵션을 제공하고 있다.

TI의 버추얼 이벤트인 TI Live!에서 디바이스 데모 영상 시청

TI는 TI Live 세션에서 MCF8316A and MCT8316A를 시연할 예정이다. 9월 27일부터 29일까지 예정되어 있는 Tech Exchange 버추얼 이벤트에서 TI의 전문가들이 실시간 제어, 비전 센싱, 차량과 전력 관리 디자인 트렌드의 기본 내용과 라운드테이블 토론 세션, 기술 세션 및 데모에 대해 소개할 예정이다. 자세한 내용은  ti.com/techexchange에서 확인할 수 있다.

 

[1] 자속기준제어(Field-oriented control): 자속을 기준하여 3상 공간상에서 전류의 크기와 방향을 제어하는 기법

[2] 브러시리스 DC 모터(BLDC 모터): 직류전동기와 비슷한 출력 특성을 가진 동기전동기의 일종

[3] 지속기도양압기(CPAP): 인공호흡기의 환기모드로, 환자가 호흡할 때 일정한 양압(positive pressure)을 가해서 기도내압을 지속적으로 양압으로 유지

[4] 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET): 디지털 회로와 아날로그 회로에서 가장 일반적인 전계효과 트랜지스터. 드레인(Drain: D), 소스(Source: S), 게이트(Gate: G)의 3개 전극을 가지고 있으며, 드레인-소스 간에 전압을 가하면 전류가 흐름

[5] 회전자: 전동기 ·발전기 등 회전기의 회전하는 부분

[6] 파라미터: 두 개 이상의 변수를 연관시켜 주는 매개변수, 서브루틴, 매크로명령 등에 주어지는 변수

[7] 데드 타임: 입력이 변하거나 인가된 때부터 이로 인한 출력이 나오기 시작하는 때까지의 시간

[8] 피크 전류: 강하를 보정하는 직선과 하전 전류(ic)-가전압 곡선과의 교점(피크 전위의 하전 전류에 해당한다)과 가전압 전류 곡선의 피크 사이의 전류값(ip) 차이

[9] 저손실 (LDO) 레귤레이터: 공급 전압이 출력 전압에 매우 가까운 경우에도 출력 전압을 조절할 수 있는 DC 선형 전압 레귤레이터

[10] 레귤레이터: 회로에 일정한 전압을 제공하기 위해 사용하는 디바이스

[11] 디스크리트: IC 사용하지 않고 트랜지스터와 FET 액티브 소자로 하여 개별 부품으로 구성된 회로나 기기