도시바, 자동차 EPS용 브러시리스 모터 프리드라이버 IC 출시-아이씨엔매거진

도시바 코퍼레이션(Toshiba Corporation)이 전동파워 스티어링 시스템(electric power steering systems, 이하 EPS)에 사용되는 브러시리스 모터[1] 프리드라이버 IC에 안전 기능 안전이 강화된[2] “TB9081FG”의 출시를 발표했다. 샘플 출하는 2015년 9월1일 개시되며 대량생산은 2017년8월로 예정되어 있다.

EPS와 같이 안전성이 중요한 자동차 시스템들은 ‘자동차 기능안전 표준’인 ISO 26262에 규정된 자동차 안전 무결성 기준(ASIL)에서 최고 등급인 D[3]를 충족하도록 요구 받는 경우가 점차 증가하고 있다.
이번 신제품 IC는 3단계 프리드라이버 회로[4], 안전 릴레이 프리드라이버 회로[4], 모터 전류 검출 회로[5], 각종 이상 감지 회로 등 주요 기능들을 포함하고 있다. 또한, 이상 감지 회로의 잠재적인 오류를 감지하는 초기 진단 회로가 내장되어 기능안전을 더욱 향상시켜준다.
도시바는 다양한 시스템 상의 오류를 가정해 기능안전 분석을 시행해왔으며 고객들의 안전 분석 및 설계를 지원하기 위해 FMEDA[6]와 같은 문서들을 제공할 예정이다.
주요 기능
1. 기능 안전을 위한 이상 감지 회로
VB의 고/저 감지 회로, VCC의 고/저 전압 감지 회로, 과열 감지 회로, 단락 감지 회로[7] 내장.
2. 기능 안전을 위한 이상 감지 회로의 진단 회로
잠재적인 오류를 감지하기 위해 이상 감지 회의의 진단 회로 내장.
3. 안전 릴레이 프리드라이버 회로 내장
모터와 MOSFET(드라이버) 사이, 그리고 전원공급측과 MOSFET (드라이버) 사이에 각각 연결된 반도체 릴레이를 구동하는 안전 릴레이 프리드라이버 회로 내장. 안전 릴레이 프리드라이버 회로는 모터 쪽 3ch, 전원 쪽 2ch 등 총 5ch의 프리드라이버를 내장하고 있다. 두 쪽 모두 전용 입력 단자를 보유해 독립적인 제어가 가능하다.
4. 저전압 대응
아이들링 감소 후 진동에 의한 전압 저하는 전압 범위를 4.5V (분)까지 내려 배터리 작동을 개선함으로써 조절할 수 있다.
5. 이상 감지시 프리드라이버 작동 선택 가능
이상 감지시 고객들은SPI 통신[8]의 설정 입력을 사용해 두 가지 방법으로 시스템을 설정할 수 있다. 하나는 이 신제품 IC를 이용해 외부 MOSFET 중지하는 것이고 또 하나는 MCU (Micro Controller Unit, 마이크로 컨트롤러 유닛)을 사용해 MOSFET을 외부제어로 변경하는 것이다. 고객의 응용 프로그램 또는 시스템에 따라 선택이 가능하며 다양한 시스템에 적용될 수 있다.
주요 사양
· 부품번호: TB9081FG
· 양산일: August, 2017
· 양산 규모: 연간 100만 개
· 프리드라이버 채널: 11 채널(하이사이드: 3 ch, 로우사이드: 3 ch, 안전사이드: 5ch)
· 작동 전압 범위: + 4.5 ~ 18V
· 작동 온도 범위: -40 ~ 125°C
· 프리드라이버 입력 신호: 직접 제어에 대응
· 검출 회로: VB 고/저 전압 감지 회로, VCC 고/저 전압 감지 회로, 과열 감지 회로, 단락 감지 회로
· 모터 전류 감지 회로: 모터 전류를 전압으로 변환해 MCU로 출력
· 패키지: LQFP64-P-1010-0.50E (12.0mm × 12.0mm × 1.6mm)
[1] 정류자가 없는(브러시리스) 모터
[2] 기능안전 관련 표준들은 시스템 장애로 발생하는 위험을 최소화하기를 요구한다. 자동차 응용 프로그램들을 위한 전기 및 전자(E/E) 시스템과 관련한 회사의 공정 및 상품들 중 표준에 특정된 기준에 엄격히 부합된 대상에 한해서만 ISO26262 인증이 주어지며, 이는 제3자로 하여금 잠재적 공급처로서의 역량을 평가하는 독립적인 기준이 된다.
[3] ASIL: Automotive Safety Integrity Level(자동차 안전 무결성 기준)
[4] MOSFET의 구동을 제어하기 위한 프리드라이버
[5] 모터의 전류를 전압으로 변환해 MCU(마이크로 컨트롤러 유닛)로 출력
[6] FMEDA: Failure Modes Effects and Diagnostics Analysis(고장모드, 영향 및 진단 분석)
[7] 드레인과 드라이버소스(MOSFET) 간의 단락 회로 감지
[8] SPI: Serial Peripheral Interface(직렬 주변기기 인터페이스)
제품에 대한 자세한 정보는 아래 사이트에서 확인 가능하다.
http://toshiba.semicon-storage.com/info/lookup.jsp?pid=TB9081FG&region=apc&lang=en