차량용 모터 제어에 적합한 솔리드 스테이트 솔루션

모터 하우징 후면에 적합

솔리드 스테이트 8mm×8mm QFN에 2개의 듀얼 패키지 N-채널 MOSFET을 적용한 솔루션은 크기에 있어서 릴레이 솔루션 보드 면적의 약 1/3 수준이다.

이 때 솔리드 스테이트 솔루션의 높이는 0.9mm(0.035인치)인데, 만약 사용자가 모터 하우징 후면에 적합한 모터 드라이버 PCB를 설계하길 원한다면, TI가 제공하는 솔리드 스테이트 솔루션을 활용하는 것이 적절하다.

솔리드 스테이트 게이트 드라이버는 크기 이외에도 사용자가 릴레이 솔루션에서 개별적으로 구축해야 하는 보호 기능 전체를 통합한다.

하나의 전류 감지 저항만을 요구

일반적으로 전류 레귤레이션 방식을 포함해 릴레이 시스템이나 솔리드 스테이트 시스템 모두 션트 저항이 필요하다.

하지만 릴레이 솔루션은 감지 저항으로 측정하는 전압을 높이는 데 필요한 별도의 이산 증폭기 회로를 요구하는데, 이렇게 높아진 전압이 MCU를 통해 ADC로 들어가게 되면, MCU의 디지털 로직이 모터의 작동 여부와 전류 제한 여부 등을 결정하게 된다.

반면 솔리드 스테이트 모터 드라이버는 로우 사이드 전류 션트 증폭기를 통합하기 때문에 외부 소자로서 하나의 전류 감지 저항만을 요구한다.

TI의 모터 드라이버는 전류 레귤레이션을 더욱 향상시켜 통합 전류 감지 증폭기의 출력에 연결되어 있는 비교기를 사용하는 ‘사이클 바이 사이클 전류 초핑 방식’을 통합한다.

이 때문에 필요한 소자는 외부 전압 레퍼런스로 한정되며, 증폭기는 내부적으로 전류 제한을 처리해 MCU에서 활용되거나 외부에서 구현해야 할 자원을 확보한다.

감지 증폭기의 출력은 패키지 핀과 연결되어 있지만, 일정 수준의 전류 레귤레이션이 필요할 때에는 DRV8702-Q1이나, DRV8703-Q1과 같은 완전 통합 솔루션을 활용할 수 있다.

MCU와의 인터페이싱

릴레이와 솔리드 스테이트 솔루션을 MCU에 연결할 때 솔리드 스테이트 IC는 MUC 범용 GPIO(입·출력)와 ADC 핀을 직접 연결시킨다.

이 같은 IC 제품은 접지를 기준으로 삼고 있는 고사양 임피던스 풀다운 저항을 통해 1.8V·3.3V·5V에 이르는 로직 레벨 전압과의 원활한 인터페이싱을 구현할 수 있다.

사용자가 릴레이 솔루션을 통해 동일한 입력 제어를 실행하기를 원한다면, 릴레이 내부의 솔레노이드 코일을 제거하는 데 필요한 특정 전류 이득을 획득해야 한다.

이와 관련해 위에 있는 오른쪽 그림은 릴레이와 솔리드 스테이트 드라이버를 MCU와 인터페이싱시킬 때 나타나는 회로 토폴로지의 차이점을 보여준다.

만약 사용자가 TI의 모터 드라이버를 사용한다면, 그림의 릴레이 솔루션을 구현하는 데 필요한 개별 부품들이 불필요해져 이전보다 더 작고 간소화된 PCB 솔루션을 제작할 수 있게 된다.

자료 제공 : TI 코리아