로옴, DC 팬 모터 속도 제어 가능한 DC/DC 컨버터 개발

기존의 디스크리트 구성을 IC화함으로써, 부품 점유 면적 75% 삭감
  • 2016-12-13 오전 11:02:42
  • 박종배 기자, jbpark@elec4.co.kr

인텔리전트화, 소형화, 고효율화는 최근 전자업계의 3대 과제로서, 시장의 수요가 높아지고 있다. 또한, 전세계 전력 수요의 50% 정도가 모터를 구동하기 위해 사용된다고 일컬어지고 있는 만큼, 제품 구조 설계와 환경 보호를 위해, 한차원 높은 인텔리전트, 소형, 고효율 모터 구동의 실현이 요구되고 있다.

지금까지, 냉장고 등에 탑재되는 DC 팬 모터의 전원부는 디스크리트 부품으로 구성되는 경우가 대부분이었다. 그러나, 고정밀도 제어가 어려울 뿐만 아니라, 고주파 구동 역시 어려워, 주변 부품으로 큰 코일과 출력 콘덴서가 필요하기 때문에 점유 면적도 커진다는 과제가 있었다.

이에 로옴(ROHM, www.rohm.co.kr)은 냉장고의 냉기 순환 등에 사용되는 DC 팬 모터용 전원에 최적인 강압 DC/DC 컨버터 'BD9227F'를 개발했다. BD9227F는 MCU(마이크로 컨트롤러)가 생성하는 PWM 신호의 Duty에 따라 출력전압을 선형 제어함으로써, DC 팬 모터의 회전 속도를 고정밀도로 제어할 수 있는 업계 최초의 전원 IC다. 기존의 디스크리트 부품 구성 대비, 고정밀도 제어와 더불어, IC의 아날로그 회로 설계 기술에 의한 1 MHz의 고주파 구동과 회로의 최적화를 실현했다. 

 

이에 따라, 큰 코일 및 출력 콘덴서 등 주변 부품의 소형화를 통해 부품 점유 면적을 기존 구성 대비 약 75% 삭감함과 동시에, 전력 변환 효율도 19% 향상(출력전류 300 mA 시)할 수 있어, DC 팬 모터를 탑재하는 애플리케이션의 고정밀도화와 소형화, 전력 변환 효율 향상에 기여한다.

본 제품은 2016년 10월부터 월 10만개의 생산 체제로 양산을 (샘플 가격 : 500엔 / 개, 세금 불포함) 개시했다. 생산 거점은 전공정 로옴 하마마츠 주식회사 (하마마츠), ROHM Electronics Philippines, Inc. (필리핀)이다. 로옴은 앞으로도 아날로그 설계 기술을 구사한 고성능 전원 IC를 개발하여, 사회의 에너지 절약화와 소형화에 기여해 나갈 것이다.

 


출력전압의 선형 제어를 통해 모터 회전 속도의 고정밀도화 실현
기존의 디스크리트 구성 시에는 PWM 단자에 입력된 펄스의 Duty에 대해 출력전압의 선형성이 없어, 모터의 회전 속도를 고정밀도로 제어하기 어려웠다.

BD9227F는 MCU가 생성하는 PWM 신호의 Duty에 따라 출력전압을 선형 제어함으로써, DC 팬 모터의 회전 속도를 한층 더 고정밀도로 제어할 수 있다.



부품 점유 면적 75% 삭감

기존의 디스크리트 구성에서는 MCU에서 입력되는 PWM 신호를 고주파화할 수 없어, 큰 코일과 출력 콘덴서가 필요하기 때문에, 부품 점유 면적이 커지는 과제가 있었다.

BD9227F는 IC 내의 주파수 제어를 통해 동작 주파수 1MHz의 고주파 구동이 가능하기 때문에, 큰 코일 및 출력 콘덴서 등 주변 부품을 소형화화여, 기존 구성 대비 점유 면적을 약 75% 삭감할 수 있다.



모든 부하 영역에서 고효율 실현
BD9227F는 디스크리트 구성에 비해 모든 부하 영역에서 고효율을 실현한다. 예를 들어 300 mA 부하 시에는 전력 변환 효율을 약 19% 향상시킬 수 있다. 고부하 시에는 그 차이가 더욱 현저하게 나타난다.

 

100% Duty 생성 가능 

High-side PMOS 탑재를 통해 IC로서는 흔하지 않은 100% Duty의 출력전압도 생성 가능하다.

 

 ● 용어 설명

PWM(Pulse Width Modulation/펄스폭 변조)
PWM은 1주기 내의 ON 시간과 OFF 시간을 정하고, 반복 스위칭을 통해 출력전압을 제어하는 방법이다.

Duty 
Duty는 PWM에 있어서 1주기 내의 ON 시간 비율에 해당되며, 이 비율이 높을수록 출력전압이 높아진다. 

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