마그네틱 로터리 위치센서, BLDC(brushless DC) 모터 컨트롤 시스템 구현한다-아이씨엔매거진

매우 높은 회전 속도에서 정확한 측정 제공

고속 정밀 제조기기 애플리케이션에서 BLDC 모터에 대한 수요가 크게 늘어나고 있는 상황이다. 이에 높은 수준의 토크를 전체 동적 범위에 거쳐 달성할 수 있도록 매우 높은 회전 속도에서 정확한 측정을 수행하는 마그네틱 로터리 위치센서가 출시됐다.

소비자 및 통신, 산업 및 의료와 자동차 애플리케이션을 위한 고성능 아날로그 IC의 세계적인 선도 제조 및 설계업체인 ams(지사장: 이종덕)가 매우 높은 회전 속도에서도 정확한 각도 측정을 제공하는 마그네틱 로터리 위치 센서 IC인 AS5132를 발표했다.

AS5132는 하나의 소자에서 홀 요소와 아날로그 전공정 및 디지털 신호 처리를 포함하는 시스템 온칩 제품이다. 이 제품은 특히 설계자에게 작고 강력하며 쉽게 조립되는 위치 센싱 솔루션을 제공하므로 산업 및 자동차의 BLDC (brushless DC) 모터에 매우 적합하다. 이 제품은 표류자계의 간섭으로부터 매우 강한 저항력을 지닌다.

AS5132는 비접촉식 회전 위치 센싱, 로터리 스위치 (휴먼 머신 인터페이스), AC / DC 모터 위치 제어, 펌프 BLDC 모터(스탑-스타트 시스템) 및 스티어링 컬럼 BLDC 모터와 같은 자동차 애플리케이션에서 BLDC 모터 위치 제어에 적합하다. 또한 AS5132은 특별히 더블 클러치 BLDC 모터의 위치를 감지하는 데도 적합하다.

이 새로운 소자는 고속에서 가장 확연하게 드러나는 전파 지연으로 인한 각도의 오류를 확실히 보정 함으로써 이전 세대의 마그네틱 인코더보다 향상된 기능을 지닌다. 오류 보정은 칩에 내장된 사전 정류 기능을 통해 이루어지는데 AS5132에 구성하기가 매우 쉬울 뿐 아니라 외장 소프트웨어 루틴을 실행할 필요가 없으므로 호스트 마이크로컨트롤러나 전자 제어 유닛(ECU)에 부담을 덜어준다. 회전 속도의 변화 등 작동 조건이 바뀌면 이에 대응하여 작동 중에도 설정이 변경될 수 있다.

AS5132칩의 진보적인 신호 처리 회로는 22µs이하의 뛰어난 전달 지연 수치를 제공하므로 사전 정류가 구현되기 전이라도 각도 오류가 작다.

작은 전달 지연과 진보적인 사전 정류의 조합은 최대 80,000 rpm의 고속 모터 회전에서도 매우 ±3°(최대) 이내의 정확한 각도 측정값을 제공한다. 이로써 BLDC 모터 제조사들은 고속 애플리케이션에서 일정하게 높은 수준의 토크를 전체 동적 범위에 걸쳐서 달성할 수 있다.

고속 애플리케이션에서 높은 수준 토크 달성

AS5132에 도입된 다른 개선 사항에는 다음과 같은 것들이 포함된다:

1) 20mT와 같이 약한 자기장에서 운영을 가능하게 하는 향상된 민감도. 이것은 센서가 저렴한 페라이트 자석과 짝을 이룰 수 있도록 한다.

2) 보다 쉬운 집적을 위한 인터페이스의 간소화

3) 센서와 컨트롤러 시스템의 동기화를 위한 외장 클럭 모드 포함

4) 레벨 쉬프터의 필요를 없앤 3V 인터페이스 모드(아울러 5V 모드)의 구현

간단한 양극 자석과 결합할 때 AS5132는 8.5 비트의 해상도로 또는 회전 당 360개의 위치에서 절대 값 측정을 제공한다. 이러한 측정은 직렬 출력과 PWM(pulse width modulated)으로 가능하다.

추가적인 U,V,W 출력은 BLDC 모터에서 블록 정류를 위해 이용될 수 있으며, 증분 신호(incremental signal: ABI)도 이용할 수 있다. 각도 정보 이외에도 자기장의 강도가 5 비트 값으로 표시된다.

제로 위치는 생산라인에서 소프트웨어로 설정할 수 있다. 이로써 자석은 고정된 시작 위치로 정확하게 정렬될 필요가 없으므로 조립이 간소화된다.
www.ams.com

아이씨엔 매거진 2012년 07월호