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텍사스 인스트루먼트(TI)는 마일드 하이브리드 전기차(MHEV)의 트랙션 인버터와 스타터 제너레이터 같은 48V 고전력 모터 제어 시스템을 위한 고도로 통합된 Grade 0 BLDC 모터드라이버 제품인 DRV3255-Q1를 출시한다. DRV3255-Q1은 모터 시스템의 크기를 최대 30%까지 축소할 수 있으며, 업계에서 가장 높은 수준의 게이트 구동 전류로 향상된 보호 기능과 높은 출력의 전력을 제공한다. 또한 TÜV SÜD 인증 기능 안전 개발 프로세스에 따라 설계되어 ASIL D 요건[5]을 수월하게 충족시킨다. 

전세계 온실 가스 발생을 줄이기 위해서 자동차 제조사들은 MHEV 생산을 늘리고 있다. MHEV에 48V 모터 구동 시스템을 사용하면 차량 내연기관의 배기가스 배출을 줄일 수 있다. 기능 안전 요건을 충족하는 DRV3255-Q1은 최대 30kW의 모터 전력을 제공하며, 대형 차량의 48V 모터 구동 시스템 응답 시간을 향상시켜 자동차 제조사들은 ASIL D 충족 모터 구동 시스템을 수월하게 설계할 수 있다. 

시장조사기관인 스트래티지 애널리틱스(Strategy Analytics)에서 파워트레인, 차체, 섀시 및 안전 서비스 부문을 담당하는 아시프 안와르(Asif Anwar) 이사는 “48V 시스템은 OEM 업체들이 배기가스를 줄이면서도 ADAS 기능을 위한 추가 전력을 제공하고 HVAC(난방, 환기, 공조) 시스템 같은 전력 소모적 부하들을 관리할 수 있도록 지원한다. 최첨단 성능에 기능 안전과 Grade 0 규격을 결합한 새로운 디바이스는 OEM 업체들이 시스템 차원의 실질적인 이점을 통해 이 목표를 달성할 수 있도록 돕는다”고 말했다. 

DRV3255-Q1에 대한 자세한 내용은 기술백서 “작고 기능 안전을 충족하는 48V 30kW MHEV 모터 구동 시스템 설계”에서 확인할 수 있다. 

최대 30% 보드 공간 축소

DRV3255-Q1은 업계 최초의 3위상 48V BLDC 모터 드라이버로서, 상측, 하측, 측면의 능동 단락 회로 로직(active short-circuit logic)을 통합함으로써 외부 트랜지스터와 제어 로직이 불필요하다. 또한, 능동 단락 회로 로직과 동적 결함 응답(dynamic fault response) 기능을 통합함으로써 설계를 간소화할 뿐만 아니라 최대 30kW에 이르는 모터 전력을 제공한다. 덕분에 48V 모터 구동 시스템의 보드 공간을 절약하고 BOM(bill of materials) 비용을 낮출 수 있다. 

능동 단락 회로 로직 기능은 시스템 설계자가 시스템 필요에 따라서 MOSFET 연결을 유연하게 할 수 있도록 하며, 과전압으로 인한 치명적인 시스템 결함을 방지한다. 동적 결함 응답 기능은 과전압 시에 자동으로 모터 드라이버를 능동 단락 회로 모드로 전환해서 자동차 모터와 전기 부품들을 과전압 스트레스로부터 보호하고 시스템 성능을 극대화한다. 

응답 시간 향상 및 가혹한 환경에서 48V 모터 구동 시스템 보호

DRV3255-Q1은 업계에서 가장 높은 수준의 출력 전력을 제공하므로 48V 모터 구동 시스템의 응답 시간을 향상시키고 SUV나 트럭 같은 대형 차량이라 하더라도 정차 후에 재빨리 가속할 수 있도록 한다. 최대 600A의 전류를 필요로 하는 모터에서 DRV3255-Q1은 극히 높은 게이트 구동 전류를 제공하므로 최대 1,000nC 게이트 전하 MOSFET을 직접적으로 구동할 수 있다. 

또한, 이 새로운 AEC-Q100 Grade 0 모터 드라이버는 -40°C~150°C의 넓은 온도 범위에서 95V에 이르는 스위칭 트랜션트와 부하 덤프 환경으로부터 48V 파워트레인 시스템을 보호하므로 외부 보호 회로를 필요로 하지 않는다. 

ISO 26262 ASIL D 표준 수월하게 충족

기능 안전을 염두에 두고 개발된 DRV3255-Q1은 TI의 공인된 기능 안전 하드웨어 개발 프로세스에 따라 설계되었으며 안전성 메커니즘이 탑재되었다. 뿐만 아니라, 고장 형태·영향·진단 분석(FMEDA)과 같은 기능 안전 관련 자료들도 함께 제공한다. 디바이스의 내부 결함 모드들에 대한 안전성 메커니즘과 더불어, 75V의 절대 최대 정격을 견딜 수 있는 디지털 입력/출력 핀 덕분에 DRV3255-Q1은 외부 12V 전원 공급장치의 과전압에도 안전하게 보호받을 수 있다.