인피니언의 자기 위치 센서, BLDC 모터 제어 애플리케이션의 에너지 효율 향상 및 동작 잡음 저감

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2016년 01월 31일

인피니언 테크놀로지스(코리아 대표이사 이승수)는 보다 에너지 효율적이면서 컴팩트한 BLDC(brushless DC) 모터 드라이브 설계를 지원하는 차세대 홀 스위치(TLE496x)와 각도 센서(TLE5009 및 TLE5012B)를 출시했다.

브러시가 있는 전통적인 모터들과 비교해 BLDC 모터는 향상된 효율, 연장된 라이프 사이클, 보다 컴팩트한 설계, 보다 낮은 잡음, 향상된 신뢰성 등을 제공한다. 인피니언의 신형 디바이스는 고해상도를 지원하는 정밀 고속 자기 위치 센서이다.

이들 디바이스는 회전자(rotor)의 위치를 정확하게 감지하기 때문에 클러치 액추에이터, 윈도우 리프트, 전기자전거, 세탁기, 산업용 팬, 펌프, 자동 위치조정 시스템 등과 같은 다양한 산업 및 차량 애플리케이션에서 BLDC 드라이브의 전류 정류(current commutation)을 위한 이상적인 솔루션을 제공한다.

많은 드라이브들이 전통적인 블록 정류(block commutation) 기능을 필요로 하는데, TLE496x 홀 스위치 제품군을 통해 에너지 절감과 정밀하고 컴팩트한 시스템 설계 등의 이점을 얻을 수 있다. 단지 1.6mA에 불과한 전류 소모 특성을 통해 TLE496x 디바이스는 시장의 유사 제품 대비 에너지 소모를 최대 50%까지 낮출 수 있다.

공간 절감형 SOT(Small Outline Transistor)-23 패키지의 경우, 일반적인 SC(SemiConductor)-59 패키지 대비 22% 적은 PCB 공간만을 필요로 한다. TLE496x 제품군의 낮은 자기 히스테리시스(magnetic hysteresis) 특성은 시스템에서 정밀한 스위칭 포인트를 가능하게 한다.

통합 회로들이 자기 변동을 보상하여 온도와 수명에 대해 안정적인 성능을 지원한다. 능동 초핑(active chopping) 기법을 통해 신호 경로의 오프셋과 홀 엘리먼트 상의 기계적 스트레스의 영향을 보상한다.

회전자 각도를 직접 측정하여 효율 수준을 한층 더 향상시킬 수 있으며, 진동을 제거하여 잡음 수준을 낮추고 보다 완벽한 통합을 보장한다. 신형 TLE5009 및 TLE5012B 각도 센서 제품들은 혁신적인 iGMR(integrated Giant Magnetic Resistive) 기술에 기반하고 있기 때문에 보다 쉽게 에너지를 절감할 수 있는 모터 제어 개념을 가능하게 한다.

TLE5009 및 TLE5012B 시리즈의 각도 센서는 매우 짧은 지연 시간 특성(TLE5009는 9µs, TLE5012B는 42µs)과 함께 매우 신속한 업데이트를 특징으로 한다. 따라서 고속 회전 속도 및 부하 변화 조건에서도 고효율을 달성할 수 있다.

뿐만 아니라, TLE5012B 의 통합 신호 처리 기능은 정확한 각도 계산 및 보정 알고리즘을 수행함으로써 마이크로컨트롤러의 부하를 낮춘다. TLE5012B가 제공하는 각도 값은 모터 제어 루프에서 바로 사용할 수 있다.

홀 스위치 TLE4961 및 TLE4968의 주요 기능

홀 스위치 TLE4961(래치) 및 TLE 4968(바이폴라 스위치)은 비제어 공급전압을 통해 3V에서 32V까지의 범위에서 동작할 수 있다. 또한 추가적인 외부 저항소자 없이 최대 42V의 전압을 견딜 수 있다. 자기 스위칭 지점과 관련하여 높은 수준의 민감도와 안전성을 제공하며(Bop = +/- 1mT 및 +/- 2mT), 통합 에러 보상 기능 때문에 기계적 스트레스에 대해 매우 높은 내성을 제공한다.

출력은 과전류 및 과열 조건으로부터 보호되며, ESD(electrostatic discharge)에 대해 탁월한 내성을 제공한다(+/- 7kV HBM). 일반적인 속도 조건에서 지터는 0.35µs이다. 소형 리드리스 SOT-23뿐만 아니라 리드 SSO(Single Small Outline)-3 패키지로도 제공된다.

각도 센서 TLE5009 및 TLE5012B의 주요 기능

TLE5009 및 TLE5012B 각도 센서는 0°에서 360°까지의 범위에 대해 각 패키지 표면과 수평 자기장의 방향을 측정한다. TLE5009는 아날로그 인터페이스와 간편한 구현을 특징으로 하는 비용 효과적인 솔루션이며, 다기능 고집적 TLE5012B는 데이터 처리 기능과 다양한 사용자 선택 가능 인터페이스를 제공한다.

42μs의 업데이트 속도를 통해 TLE5012B는 짧은 지연 시간과 높은 신호 해상도의 조합과 관련하여 새로운 표준들을 제시한다. 또한 TLE5012B는 전체 각도범위에 대해 15bit의 해상도와 1°의 정확도 를 지원한다. 이 때문에 TLE5012B는 로봇공학, EPS(electric power steering) 등과 같은 매우 동적인 애플리케이션에서 회전자 위치를 정확하게 기록하는 데 이상적이다.

높은 수준의 기능 신뢰성을 제공하기 위해서 TLE5012B 센서는 자체-테스트 및 상태 모니터링 기능을 강화했으며, 각 2개의 통합 휘트스톤(Wheatstone) 센서 브리지를 위한 독립적인 데이터 경로 등과 같은 특수한 아키텍처 기능을 제공한다. TLE5009과 TLE5012B 모두 3.3V 또는 5V 공급전압 조건에서 동작하며, DSO(Dual Small Outline)-8 패키지로 제공된다.

인피니언 www.infineon.com/sensors

아이씨엔 매거진 2013년 02월호