전기차 및 하이브리드 자동차, 정밀하고 안정적인 전류 측정이 중요해

에너지 밀도와 에너지 효율성을 높일 수 있는 가장 적합한 방법 중 하나는 인버터 설계의 스위칭 주파수를 높이는 것일 것이다. 동일한 전력 전송에서 더 작은 커패시터와 더 작은 인덕터를 사용하여 커패시터와 코일의 물리적 크기를 크게 줄일 수 있기 때문이다.

1990년대의 오래된 Nokia® 전원 공급 장치가 500mA 정도에서 3.7V를 제공한다고 상상해 보자. 이 공급 장치는 그리드에 연결될 때마다 매우 뜨거워졌다. 오늘날 최신 충전기는 2A의 속도로 5V를 제공한다. PCB에서 더 작은 디자인을 사용하고 더 적은 공간을 차지한다. 더구나 유휴 모드에서 그리드에 연결될 때 발열도 없다.

정확히 이 원리는 최신 인버터에 적용되어 모터에 전원을 공급할 수 있는 새로운 가능성을 제공한다. 20년 전 랙은 100kW 인버터가 한계 수용 이었지만, 오늘날에는 300kW 인버터를 운반하거나 랙 공간의 1/3만 사용할 수 있다. 열 손실이 감소된 높은 스위칭 주파수는 다양한 스위칭 토폴로지에서 빠른 슬루율로 가능하다.

오늘날의 까다로운 인버터 설계에 새로운 해결책이 나타났다. 새로운 기술인 탄화규소(SiC) 및 질화갈륨(GaN)과 최신 세대의 IGBT는 100kHz 이상의 스위칭 주파수를 허용한다. 전력소자의 스위칭 손실을 극복하기 위해 지속적으로 슬루율이 증가하고 있다.

특수 인덕턴스와 RF 검증된 커패시터를 제외하고 전력선에는 또다른 이슈가 있다. 고급 설계에는 효율을 최적화하고 동적 부하를 피드백하기 위해 인덕터 충전 전류의 제로 크로싱을 모니터링하는 전류 센서 말이다. 특수 전류 레일 설계는 1nH 미만의 기생 인덕턴스를 제공하여 고효율 GaN 인버터의 RF 설계를 최적화할 수 있다.

인피니언 테크놀로지스(코리아 대표이사 이승수)는 차량용 전류 센서 XENSIV™ TLE4972를 출시한다고 밝혔다. 이 코어리스 전류 센서는 인피니언의 검증된 홀 기술을 적용하여 정밀하고 안정적인 전류 측정을 달성한다. 컴팩트한 디자인에 진단 모드를 제공하는 TLE4972는 하이브리드 및 배터리 구동 자동차의 트랙션 인버터 같은 xEV 애플리케이션과 배터리 메인 스위치에 매우 적합하다.

고유한 온도 및 스트레스 보정의 결과로 TLE4972는 자기 코어로 인한 부정적 영향없이 첨단 센싱을 달성한다. 차동 센싱 구조이므로 센서를 부유 자기장으로부터 보호하기 위해서 코어나 차폐가 필요하지 않다. 또한 EEPROM을 통합함으로써 다양한 애플리케이션의 필요에 따라 센서를 맞춤화할 수 있으며 2kA에 이르는 측정 범위를 지원한다.

시스템 보호를 위해 센서에는 1µs 미만의 정격 응답 시간으로 과전류 감지를 하는 2개의 개별 출력 핀이 있다. 고객은 감도와 과전류 제한을 프로그래밍하고 시스템 요구 사항에 맞게 센서를 조정할 수 있다. 또한 감도 리프트와 과열에 따른 오프셋을 합친 것이 1.6퍼센트 미만이다.

TLE4972는 자기 센싱 원리를 사용해서 전력 손실이 극히 낮다. 따라서 400V 또는 800V 배터리 메인 스위치에 다용도의 중복적인 솔루션으로서 사용할 수 있다. 소형 PG-VSON-6 패키지는 컴팩트한 디자인을 가능하게 하여 트랙션 인버터에 매우 적합하다. PG-TDSO-16을 적용한 제품 버전도 제공된다. 두 디바이스 모두 ISO 26262에 따라 ASIL B에 이르는 안전 요구를 위한 SEooC (Safety Element out of Context)로 개발되었다.