높은 정확도 홀 효과 센서 및 통합 션트 솔루션으로 전류 감지 간소화해

설계 담당 엔지니어는 전류 감지 솔루션을 선택할 때 고민이 많다. 비용, 크기, 정확도, 속도라는 네 가지 핵심 요소 사이에서 절충안을 찾아야 하기 때문이다.

TI가 이러한 엔지니어의 고민에 화답했다. 지난해 8월, 정확도를 개선하는 동시에 설계를 간소화할 수 있도록 출시한 새로운 전류 센서 제품이 바로 그것이다. 


 라자니 만추콘다(Rajani Manchukonda) 매니저, TI 제품 라인

“TMCS1123의 높은 정확도를 통해 설계자들은 설계를
간소화하는 동시에 시스템 성능을 최적화할 수 있다.
기존 홀 효과 전류 센서 제품에 비해 제품의 전반적인
수명 사이클 내에서 다시 장비를 보정할 필요가
줄어들게 된다. 이는 결과적으로 유지보수 작업 부문에서의
시간 및 비용 절감으로 이어진다.”


이 제품들은 폭넓은 공통 모드 전압과 온도에 대응하기 위해 설계됐다. 여기에는 고전압 시스템용 최저 드리프트 절연 홀 효과 전류 센서 제품과 함께 비절연 전압 레일용 외부 션트 저항기의 필요성을 없애는 전류 션트 모니터 제품 포트폴리오를 포함한다.

새로운 TMCS1123 홀 효과 전류 센서는 고전압 시스템에 대한 설계 단순함과 정확도를 제공하며, 수명 및 온도 측면에서 업계 최고 수준의 강화된 절연성과 정확도를 제공한다. TI의 새로운 EZShunt™ 포트폴리오는 최대 85V 및 75ARMS의 비절연 시스템에 대응해 업계에서 가장 작은 완전 일체형 전류 션트 모니터와 업계에서 가장 높은 수준의 75A 일체형 션트 솔루션을 포함한다.

이에 TI 제품 라인의 라자니 만추콘다(Rajani Manchukonda) 매니저에게 더 자세한 이야기를 들었다.


Q.  최근 고전압 시스템은 전류 센서 제품에 어떠한 특징을 요구하고 있다고 보는가.

전기차 충전기나 태양광 인버터와 같은 고전압 시스템의 발전과 함께 고도로 정확한 전류 측정에 대한 요구 역시 늘어나고 있다.
전기차 충전 및 태양광 인버터 시스템과 같은 고전압 시스템을 위한 전류 센서를 선택할 때 몇 가지 주요 고려 사항은 다음과 같다.

먼저 ‘정확도’는 중요하게 고려되어야 할 사항이며, 기술의 가용 여부를 결정할 때 가장 먼저 정의되어야 하는 매개 변수 중 하나다. 둘째, 정격전력은 전기차 충전기나 태양광 인버터 같은 시스템에 필수적이며, 이러한 시스템들의 전압 및 전류 수준은 장치의 지정된 매개 변수 내에 있어야 안전하고 효과적으로 작동할 수 있다.

대역폭과 속도는 태양광 에너지의 절연 DC/DC 컨버터와 같은 스위칭 시스템을 능동적으로 제어하는 데 필요하다. 설계 복잡성은 또 다른 중요한 요소다. 홀 효과 전류 센서는 추가 전원 공급 장치나 부품이 필요하지 않아 디바이스 한도 내의 모든 전압 수준에서 간단하게 사용할 수 있다.


Q.  그렇다면, TI의 새로운 전류센서(TMCS1123 홀 효과 전류 센서)는 이러한 트렌드에 어떻게 부합하는가.

홀 효과 전류 센서는 수명 기간에 걸친 높은 드리프트로 인해 일반적으로 간과되어 왔다. 설계자는 높은 정확도와 낮은 전파 지연을 이용해 기존에는 불가능했던 고전압 시스템에서 홀 효과 센서를 활용할 수 있게 된다. 따라서 시스템 비용을 절감하고 크기를 줄이는 것이 가능해진다.





Q.  구체적인 특징으로 들어가 보자. 새로운 전류센서는 고전압 시스템에 대한 설계 단순함과 정확도를 제공한다고 강조하고 있다. 이처럼 설계 단순함과 정확도를 모두 달성하게 된 가장 큰 이유는 무엇이라고 말할 수 있나.

TMCS1123 홀 효과 전류 센서는 1,100VDC에 이르는 최고 수준의 강화 절연 동작 전압이 특징이다. 또, 최대 감도 오차가 ±0.75%이며 온도에 따른 드리프트가 50ppm/°C, 수명에 따른 드리프트가 ±0.5%다. TMCS1123의 높은 정확도를 통해 설계자들은 설계를 간소화하는 동시에 시스템 성능을 최적화할 수 있다.

그렇기 때문에 TMCS1123의 경우, 높은 정밀도와 안정성을 보장하기 때문에 기존 홀 효과 전류 센서 제품에 비해 제품의 전반적인 수명 사이클 내에서 다시 장비를 보정할 필요가 줄어들게 된다. 이는 결과적으로 유지보수 작업 부문에서의 시간 및 비용 절감으로 이어진다. 

정밀한 전력 변환 제어를 달성하는 것 역시 시스템 효율 최적화와 보호에 있어 매우 중요한 요소이다. TMCS1123은 전파 지연이 600ns로 낮고, 대역폭이 250kHz이기 때문에 빠른 제어 루프를 지원하여 노이즈 낮게 유지하고, 시스템 효율을 높여준다.


Q.  TI의 새로운 EZShunt™ 포트폴리오는 전류 센서 영역에서 어떠한 이득을 제공하는가. 기존 솔루션을 대체하는지, 시스템 크기를 얼마나 축소하는지의 문제와 연관하여 말해달라.

TI의 새로운 전류 감지 솔루션인 EZShunt 포트폴리오는 외부 션트 저항의 필요성을 없애며 설계를 단순화한다. 이 포트폴리오는 1206 션트 저항기 면적 내에 충분히 들어갈 만큼 작고, 단일칩 수준으로 단순하며 하나의 독립된 솔루션으로서 기능할 수 있는 일체형 전류 감지 솔루션이다. 

EZShunt 포트폴리오는 최저 드리프트 25ppm/°C에 달하는 비용 최적화되고 고도로 정확한 옵션을 제공하며, 다양한 패키지와 다양한 션트 값 중에서 선택할 수 있다. INA700은 업계에서 가장 작은 일체형 전류 션트 모니터로, 엔지니어들은 이를 이용해 전류 감지 솔루션 크기를 최대 84% 줄일 수 있다. 이 포트폴리오에는 업계 최고 수준의 정확도를 자랑하는 75A 일체형 션트 솔루션 INA781도 포함되어 있으며, 이 제품은 공통 모드 전압을 최대 85V까지 지원한다.


Q.  정밀한 전력 변환 제어를 달성하는 것 역시 시스템 효율 최적화와 보호에 있어 매우 중요한 요소라고 하는데, 그 배경과 대처 방법은 무엇인가.

전류 센서가 실제 전류 신호에 가까워질수록 AC-DC 회로의 역률 보정 회로에 대한 제어 루프가 개선되는데, TMCS1123은 전파 지연이 짧으면서도 높은 정확도를 유지하여 효율적인 전력 변환을 가능하게 한다. 


Q.  EZShunt 포트폴리오는 TI 전류센서 로드맵에서 어떠한 의미를 나타내는가. 향후 고객 지원을 위한 목표가 있다면.

션트 저항을 통합하여 고객의 제품 설계를 간소화하는 것이 바로 EZShunt 포트폴리오의 목표다. 덧붙여 TI의 EZShunt 포트폴리오는 높은 정밀성을 제공하고, 25ppm/°C의 낮은 온도 드리프트를 유지함으로써 온도 드리프트 보정 또한 제공한다.