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저전압 실링 팬 레퍼런스 설계

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자료제공/마이크로칩 기술부

소개

저전압 실링 팬 레퍼런스 설계는 Microchip의 DSC(디지털 신호 컨트롤러), dsPIC33CK64MC102를 사용한 고성능 실링 팬 모터 컨트롤을 보여준다. 이 dsPIC® DSC는 고속 PWM, 고속 ADC, 연산 증폭기, 비교기, 통신 주변 장치, 타이머 등과 같은 향상된 온칩 주변 장치를 통합하여 고급 모터 제어 솔루션을 구현하는 데 적합하다. 이 레퍼런스 설계는 저전압 3상 PMSM/BLDC(영구 자석 동기식 모터 또는 Brushless DC) 실링 팬 모터를 구동 가능하다. 보드는 90~265 VAC 전압 범위의 입력 AC 전원에서 작동합니다. 이 설계는 최대 40W의 BLDC/PMSM 모터를 구동할 수 있다.

[그림 1] 저전압 실링 팬 레퍼런스 설계

(1) 주요특징

본 레퍼런스 설계의 주요 특징은 다음과 같다.

• 3상 모터 제어 전원

• 스위치드 밸리-필(Valley-Fill) PFC 전원 공급이 있는 32V, 45W 플라이백

• 온보드 회로와 외부 인터페이스에 전원을 공급하는 보조 전원 공급 장치

• 싱글 션트 전류 재구성 알고리즘을 구현하기 위한 과전류 보호용 DC 버스 전류 피드백

• 전압 보호 및 보상용 DC 버스 전압 피드백

• AC 전압 측정 회로

• 센서리스 BEMF(Back-EMF) 제어 또는 플라잉 스타트(윈드밀링)을 구현하기 위한 위상 전압 피드백

• Microchip 프로그래머/디버거 인터페이스용 ICSP™ 헤더

(2) 블록 다이어그램

그림 2에는 레퍼런스 설계 블록 다이어그램이 표시되어 있다.

레퍼런스 설계의 다양한 하드웨어 부분은 그림 3에 표시되어 있으며, 표 1에 요약되어 있다.

(3) 레퍼런스 설계의 주요 구성 요소

레퍼런스 설계는 각 기능 구현을 위해 다양한 구성 요소를 사용한다. 설계에 사용된 주요 구성요소는 표 2에 요약되어 있으며, 그림 4에 표시되어 있다.

[그림 4] 레퍼런스 설계의 주요 구성 요소

[표 2] 레퍼런스 설계의 주요 구성 요소

보드 인터페이스

이 장에서는 저전압 실링 팬 레퍼런스 설계 입력 및 출력 인터페이스에 대한 보다 상세한 설명을 다음과 같이 제공한다.

• 보드 커넥터

• 사용자 인터페이스

• dsPIC® DSC핀 기능 설명

(1) 보드 커넥터

이 섹션은 레퍼런스 설계에 사용된 커넥터에 대한 정보를 요약하고 있다. 해당 커넥터들은 그림 5에 표시되어 있다. 저전압 실링 팬 레퍼런스 보드를 프로그래밍 및 디버깅하기 위해 6핀 헤더 J1을 PICkit™ 4와 같은 프로그래머와 연결할 수 있다. 이것은 기본 탑재되어 있지 않다. 필요하다면 부품 번호 68016-106HLF 또는 유사한 부품으로 커넥터를 장착한다.

[그림 5] 커넥터 - 저전압 실링 팬 레퍼런스 설계

(2) LED 인터페이스 커넥터(J3)

3핀 커넥터 J3은 외부 LED(실링 팬 다운라이트) 인터페이스를 위해 제공되었다. 기본 탑재되어 있지 않다.

(3) 통신 인터페이스 헤더(J4)

이 헤더를 시리얼 통신(UART 또는 재매핑 기능 사용한 SPI)을 설정하는 데 사용하여 리모트 컨트롤(IR, RE)과 연결할 수 있다. 이 레퍼런스 보드는 3상 PMSM/BLDC 모터를 구동할 수 있다. 모터 컨트롤 인버터 출력은 커넥터 J5를 통해 사용할 수 있다. 역회전을 방지하기 위해 모터의 위상 시퀀스가 올바르게 연결되어야 한다. 보드는 90~265 VAC의 AC 전압 범위에서 작동하도록 설계되었다. 커넥터 J6을 통해 보드에 전원을 공급할 수 있다.

보드 회로도 및 레이아웃

이 섹션에서는 저전압 실링 팬 레퍼런스 설계의 회로도 및 PCB 레이아웃 다이어그램을 제공한다. 이 레퍼런스 보드는 2단 FR4, 1.6mm, PTH(Plated Through-Hole) 구조를 사용한다.

[그림 6] 저전압 실링 팬 레퍼런스 설계 회로도 - 시트(1/3)

[그림 7] 저전압 실링 팬 레퍼런스 설계 회로도 - 시트(2/3)

[그림 8] 저전압 실링 팬 레퍼런스 설계 회로도 - 시트(3/3)

테스트 결과

실링 팬 레퍼런스 설계를 특성화하기 위해 테스트를 수행했다. 테스트에는 32V, 16극, 375 RPM 3상 PMSM 실링 팬 모터가 사용되었다. 테스트 결과는 각각 다양한 AC 입력 전압(90 VAC, 220 VAC 및 265 VAC)에서 속도 대 AC 입력 전원, 속도대 DC 출력 전압 및 속도 대 역률을 표시하였다. IR 리모컨을 사용하여 속도를 변경했다. 

leekh@seminet.co.kr
(끝)
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