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24V 차량의 과도현상을 IC가 견딜 수 있을까?TI의 새로운 TLIN 제품군 LIN 트랜시버
양대규 기자 | 승인 2018.04.04 08:56

[EPNC=양대규 기자] 자동차는 하루가 다르게 발전하고 있다. 집적회로(IC)의 수는 매년 증가하고 있으며, 자동차의 조명과 난방, 센서 등을 제어하기 위해 더 많은 모듈로 확산되고 있다. 더 많은 기능과 전기적 제어를 갖춘 자동차 설계의 새로운 패러다임은 이러한 설계가 안전한지, 자동차에 탑재되는 IC가 자동차 환경에 일반적인 과도 전압을 견딜 수 있는지에 대한 의문을 제기한다.

3.3V 전원을 필요로 하는 마이크로컨트롤러에 12V 전원을 인가한다면 장치가 제대로 작동하지 않을 뿐 아니라 치명적인 고장이 발생할 위험이 있다. 동일한 원리가 자동차 환경의 과도현상에도 적용된다. 자동차 환경에서 전압은 IC 규격보다 훨씬 크게 상승하거나 네거티브 전압이 될 수 있다. 과도현상은 상용 트럭, 지게차, 대중 운송 차량과 같은 24V 배터리 시스템에서 훨씬 심각하다.

전 세계의 거의 모든 차량은 LIN(Local Interconnect Network) 프로토콜을 사용한다. LIN을 사용하는 모듈은 다이오드를 통해 자동차 배터리에 직접 연결되므로 LIN 버스를 통해 데이터를 송수신하는 LIN 트랜시버는 항상 과도현상을 경험한다. 따라서 자동차에 있는 여러 모듈이 효과적으로 통신하기 위해서는 과도현상으로부터 충분히 보호되는 LIN 트랜시버를 선택하는 것이 매우 중요하다. [그림 1]은 가장 일반적인 자동차 과도현상을 보여준다.

[그림 1] 일반적인 자동차 과도현상

위험한 과도현상 목록의 맨 위에는 로드 덤프가 있다. 이는 교류발전기로부터 배터리가 분리될 때 발생하는 현상으로 알려져 있다. 교류발전기(전압 소스)는 배터리(부하)에 충전 전류를 공급한다. 교류발전기에 존재하는 큰 인덕턴스와 짧은 시간에 배터리가 시스템으로부터 분리됨으로써 초래되는 부하 전류의 급격한 변화로 인해 큰 전압 스파이크가 발생하여 교류발전기에 연결된 남아 있는 모든 노드에서 (V = L*di/dt)가 나타난다. 이러한 전압 스파이크는 그림 1에서 볼 수 있듯이 25V부터 120V까지 다양하다. 이것은 상대적으로 짧은 과도현상(밀리초)이지만, 일부 과도현상은 몇 분 동안 지속되기도 한다.

또한, 차량의 점프 스타트는 운전자들 대부분이 경험해보았다. 점프 스타트는 IC와 내부 전기 장치에 치명적인 영향을 미칠 수 있다. 전압 레귤레이터가 12V 배터리(상용 차량의 경우는 24V 배터리)로 공급되는 자동차의 전압을 스텝 업/다운하기 위해 사용된다. 로드사이드 서비스 차량은 일반적으로 24V 배터리(상용 차량의 경우는 48V 배터리)를 사용하여 차량을 점프 스타트한다. 이는 차량이 예상되는 전압의 두 배를 받는다는 의미이다. 점프 스타트 절차가 끝날 때까지 차량의 전자장치는 이러한 과도현상에 최대 5분 동안 노출될 수 있다.

TI의 새로운 TLIN 제품군 LIN 트랜시버는 12V 컨슈머, 24V 또는 그 이상 상용 차량에서 견고한 성능을 제공한다. 사용자는 IC를 시스템 배터리에 직접 연결하고 차량의 모든 모듈 간에 통신을 제공할 수 있다. 이들 트랜시버는 과도현상(로드 덤프)을 견디도록 설계되었으며 넓은 동작 범위(점프 스타트 대응)와 DC 오류(배터리 역 삽입) 보호를 제공하면서 LIN 버스의 속도를 증가시키며 신뢰를 높인다.

자료: 텍사스인스트루먼트

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양대규 기자  yangdae@epnc.co.kr

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