인터내셔날 렉티파이어 코리아

가전업체들의 관심이 에너지 효율을 높이는 방향으로 집중되면서 전력 반도체 업체들에게는 도전 과제이자 새로운 기회로 받아들여지고 있다. 최근 인터내셔날 렉티파이어(International Rectifier)는 에어컨 등 모터를 사용하는 가전분야에서 최고 95%의 효율을 제공하는 고성능 iMOTION 플랫폼을 소개했다.IR 코리아 허기병 대표는 “전력소비가 많아지면서 전력의 효율적 사용 방안이 대두되고 있다”고 전제하고 “iMOTION 플랫폼은 전력 효율이 중요한 모션 컨트롤 분야에서 중요한 역할을 담당하게 될 것”이라고 말했다. 또 도시오 다카하시(Toshio Takahashi) IR ESP 비즈니스 그룹 상임이사는 “오늘날 모터 구동의 과제는 향상된 성능과 기능을 제공하면서 에너지 효율을 높이는 것”이라며 핵심 기술은 시스템 비용을 추가하지 않으면서 가변 모션 컨트롤(variable motion control) 기술을 제공하는 것이라고 강조했다.IR의 iMOTION은 가전기기용 PMSM (Permanent Magnet Synchronous Motor: 영구자석식 동기 모터)에 가변 속도 센서리스 모터 제어를 위해 디지털 컨트롤러, 아날로그 인터페이스, 파워 모듈을 결합시킨 특정용도 통합 설계 플랫폼이다.이 플랫폼은 역률개선회로(PFC: Power Factor Correction)를 포함하고 있으며, IR의 3상 게이트 드라이브 IC와 트렌치 IGBT를 함께 사용할 경우 95%의 전력효율을 얻을 수 있다고 IR측은 설명했다.디지털 컨트롤러부디지털 제어를 담당하는 ‘IRMCF3xx’ 프로세서는 마이크로컨트롤러(MCU)를 비롯해 MCE(Motion Control Engine), ASE (Analog Signal Engine) 등 3개의 제어 블록을 집적했다. 이 제품은 인버터 탑재의 에어컨에 특화된 모터 제어 전용 프로세서로서 압축기(compressor)와 실외기용 팬에 탑재되는 모터를 모두 제어할 수 있다.내장된 MCU는 8051 계열의 60MIPS 8비트 마이크로컨트롤러로 리모트컨트롤 신호 처리나 모터 제어 등을 수행한다.복잡한 센서를 사용하지 않는 PMSM를 하드웨어 방식으로 구현하는 IR 특허 기술인 MCE(Motion Control Engine) 블록은 개발 프로세스에서 소프트웨어 코딩 작업이 필요 없다. 코딩 작업이 필요 없는 것은 제어 알고리즘을 하드와이어드(hard-wired) 회로를 사용하여 실현했기 때문이다. 기능 블록으로서는 비례적분기, 벡터 회전기, 2상/3상 변환기, 인코더 입력처리 회로, 공간 벡터 PWM 회로 등이 탑재돼 있어 각 블록의 파라미터를 설정함으로써 원하는 모터 제어 회로를 실현할 수 있다. 특히, 기능 블록의 결선은 고정되어 있지 않고 사용자가 설정할 수 있게 했다. 기능 블록의 파라미터와 결선은 The MathWorks 사의 ‘MATLAB/Simulink’를 사용해서 설정할 수 있다.MCE는 연산시간 약 11μs만에 센서리스 FOC(Field Oriented Control) 알고리즘을 실행하여 팬 및 압축기 모터와 PFC 회로의 동시 제어를 가능하게 한다.ASE 블록은 단일 전류 분로 센서리스 제어를 위해 모든 신호 조절 및 변환 회로를 통합하고 있다.100핀 QFP 패키지의 IRMCF3xx 프로세서의 전원전압은 3.3V이며 개발 툴은 IR 웹사이트에서 다운로드 받을 수 있다.아날로그 인터페이스부아날로그 블록은 IRS2136D 3상 아날로그 드라이버 및 보호 IC 제품군으로 구성돼 있다. 이 IC에는 내장된 부트스트랩 다이오드(bootstrap diodes)와 3개의 독립적인 600V 하브 브리지 인버터 게이트가 포함돼 있다. 보호 기능으로 인버터 과전류 트립(trip) 및 저전압 록아웃 기능이 내장돼 있다.이러한 아날로그 게이트 드라이버는 제품 수명주기 동안 파라미터 안정성과 하이 사이드 및 로우 사이드 양단 채널을 위한 전달지연, 데드타임 등의 파라미터 매칭을 제공한다. 별도의 전력 및 신호 접지 연결이 상단 IGBT에서 전류 검출을 위한 하나의 DC 라인 구성을 가능하게 해주며 상호 전도 보호 기능이 있어 우발적인 슛스루(shoot-through)가 방지되므로 인버터의 신뢰성이 향상된다.파워 모듈부: 전력단IRS2136D는 이산 및 통합 모듈을 포함하여 다양한 구성으로 제공되는 IR의 트렌치 IGBT와 함께 사용할 수 있도록 설계됐다.
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