차량용 ADAS의 발전은 다른 분야의 디자이너에게도 커다란 혜택
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차량용 ADAS의 발전은 다른 분야의 디자이너에게도 커다란 혜택
  • 신동윤 기자
  • 승인 2018.09.04 08:48
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오늘날의 자동차에는 LDW(Lane Departure Warning), ABS(Adaptive Brake System), 롤오버 방지, GPS(Global Positioning System) 기반 및 관성 항법 시스템, 백업 카메라와 같은 ADAS(Advanced Driver-Assistance System)이 장착됨에 따라 몇가지 유용한 기능을 제공하고 있다. 또한 규제나 마케팅, 혹은 사용자의 선택 옵션으로 이를 기본으로 장착하고 출시되는 차량이 점점 증가하고 있다.

ADAS의 기능들은 많은 주목을 받고 있지만, 이를 위해서는 자동차라는 극한의 환경과 제한된 공간에 엄청난 양의 전자회로와 소프트웨어를 적용해야 한다. 이외에도 가속도센서, 전면부 레이더, 그리고 영상 처리 기술 등 ADAS 기능을 구현하기 위한 핵심요소인 센서는 더욱 많은 주목을 받고 있다.

그러나 ADAS의 매력은 많은 부분이 가시성과 연관돼 있으나, 이를 강화하는 것은 쉽지 않은 일이다. 자동차는 매우 춥거나 뜨거운 매우 열악한 환경이며, DC 40V 이상의 최대 전압, 그리고 콜드 크랭크 시에는 동일한 레일이 4V까지 떨어지는 경우도 있다. 이외에도 공간의 제약이나 진동 등의 문제도 전자 부품에게는 극한 환경이다. ADAS를 구성하는 IC는 이런 까다로운 환경에서도 살아남아야 할 뿐 아니라, 이런 극단적인 상황에서도 정상적으로 작동해야 한다.

또 다른 문제는 ADAS 모듈당 100μA 미만의 낮은 무부하 전류를 요구한다는 것이다. DC 레일이 100A-hrs 정도의 배터리 용량을 갖고 있다면 이렇게 낮은 대기 전류가 의미가 없을 것이라 생각하기 쉽다. 물론 이런 요구사항은 자동차가 운행 중일 때에는 아무런 관계가 없다. 하지만 이 모든 ADAS 기능은 자동차가 시동이 꺼진 정지 상태일때도 연결돼 있다. 즉, 자동차의 소프트 온/오프 상황에 관계없이 ADAS 회로의 대부분은 여전히 전원을 소모하고 있는 것이다. 만약 자동차 주인이 1~2주 동안 자동차를 사용하지 않고 여행을 떠났다 돌아왔을 때, 자동차의 배터리가 완전히 방전돼 있는 것을 발견한다면 과히 기분이 좋지 않을 것이다. 따라서 전반전으로 이런 ADAS 전력 IC에 대한 수많은 요구사항과 함께 전력 소모를 극한까지 줄여야 하는 또 하나의 어려운 임무가 추가되고 있다.

ADAS와 관련된 많은 기능들이 주목을 받고 있지만, IC 공급 업체들은 각 기능을 가능하게 하기 위해서는 하나 이상의 전력 관련 IC가 필요하다는 것을 인지하고 있다. 결국 적절한 DC 레일이 없으면 ADAS 기능은 절대로 구현할 수 없는 것이다. 따라서 ADAS 관련 전력 IC의 설계와 판매는 대량생산과 제품 수명이 매우 긴 매우 좋은 사업이 될 수 있다. 이것이 바로 많은 아날로그 및 전력 IC 공급업체들에게 벅 컨버터, 부스트 컨버터, PMIC(Power Management IC)와 같은 ADAS에 최적화된 전력 관련 IC를 요구하고 있는 이유다.

 

· 텍사스인스트루먼트(Texas Instrument, 이하 TI)의 동기식 스텝다운 DC/DC 컨버터 제품군인 LM73605/LM73606 제품군은 3.5~36V 전압에서 5A(LM73605), 6A(LM73606)의 전류를 공급하면서, 셧다운 모드의 무부하 전류 0.8µA를 제공한다(그림 1).

[그림 1] TI의 동기식 스텝다운 DC/DC 컨버터인 LM73605/LM73606 제품군은 3.5~36V의 전압에서 최대 5A(LM73605) 또는 6A(LM73606)를 제공하며 셧다운시 무부하 전류는 0.8μA이다. (출처: Texas Instruments)

 

· 아나로그 디바이스(Analog Devices, 이하 ADI)의 ADuM5020 500mW DC/DC 컨버터는 3,000V까지 갈바닉 아이솔레이션(Galvanic isolation) 기능을 제공한다. 이는 일부 특수한 상황에서는 절대적으로 필수적인 특성이다(그림 2). ADuM5020은 대기 전류는 5~20mA로 높지만 일반적으로 추가적인 무부하 전류가 허용되는 게이트 구동 기능에 사용된다.

[그림 2] 아나로그 디바이스의 ADuM5020 DC/DC 컨버터는 최대 3000V의 갈바닉 아이솔레이션을 제공한다. (출처: Analog Devices)

 

· 맥심 인터그레이티드(Maxim Integrated, 이하 맥심)의 초소형(3x3mm) 스텝다운 컨버터인 MAX20075는 매우 낮은 대기 전류(3.5μA)와 높은 피크 효율을 갖추고 있다.

 

아마도 많은 엔지니어들이 "이는 매우 흥미로운 주제이기는 하지만, 나는 ADAS나 자동차 설계와는 전혀 관계가 없는 일을 하고 있는데, 왜 이런 부분까지 신경써야 하는 것일까?"라는 의문을 가질 수도 있을 것이다. 하지만 이런 응용 분야가 아니라고 하더라도 전력 관련 IC를 사용하는 무수히 많은 적용 분야가 있다. 예를 들어 에너지 수확이나 제한된 배터리로 구동되는 IoT 장치는 낮은 대기 전류로부터 확실한 이득을 얻을 수 있으며, 이외에도 많은 산업의 적용 분야가 전기나 열, 진동 등의 가혹한 환경에서 동작해야 하기 때문에, 이런 부분에 있어서도 이점을 제공할 수 있다.

좋은 엔지니어의 대부분은 주위를 둘러보고 다른 적용 분야에서라도 적절한 부분을 찾아 자신의 상황을 해결해 나가려 한다. 이들은 심지어 완전히 상이한 시장 적용 분야나 자체 적용 분야에 최적화된 디바이스가 없는 경우에도 문제 해결을 위해 다양한 시도를 아끼지 않는다. 많은 다른 틈새 시장용으로 설계된 이런 전자(혹은 기계나 광학, 소프트웨어) 제품의 사용이 당신의 디자인 요구 사항을 충족시킬 수도 있다는 것을 명심해야 한다.

 

 

Written by 빌 슈웨버(Bill Schweber) & Provided by 마우저 일렉트로닉스 (Mouser Electronics)

 

[편집자 주] 본 기사는 글로벌 전자부품 유통회사인 마우저 일렉트로닉스 (Mouser Electronics)의 후원을 바탕으로 진행되는 EPNC의 단독 외부 기고입니다.