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Microchip BLDC 모터 제어 솔루션 - dsPIC으로 제어기 성능 개선


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글/이주덕 부장, 한국마이크로칩테크놀로지


국제에너지기구(IEA)에 따르면, 전기모터는 전세계에서 약45% 이상의 전력을 소비하고 있다고 한다. 전기모터는 세탁기, 드라이어, 냉장고, 자동차, 팬, 펌프, 에어컨 등 거의 모든 전기제품에 적용되어 우리의 삶을 편리하게 만들어 주기 때문에 모터구동의 효율성은 매우 중요하다. 세계 각국의 환경 및 에너지절약 차원의 연비 규제 강화와 자동차 업체간 미래 경쟁력 확보를 위해 친환경차(하이브리드 또는 전기자동차) 개발 경쟁이 심화되고 있으며 그 핵심부품인 전기모터시장은 급성장할 것으로 예상된다. 특히 브러시 있는 직류모터보다 고속구동과 저소음, 낮은 EMI 그리고 긴 수명을 제공하는 BLDC 모터시장의 지속적인 성장에 대응하기 위한 에너지 절감형 BLDC 모터 제어 시스템 기술개발이 절실히 요구되는 실정이다.
Microchip은 브러시 DC 모터, 스텝모터, BLDC, PMSM, ACIM, SR 모터를 포함한 다양한 모터제어에 적합한 제품과 솔루션(하드웨어 및 소프트웨어)을 제공하며, 개발기간을 단축시킬 수 있는 애플리케이션노트와 튜닝가이드 및 모터 제어 소프트웨어를 무료로 제공한다. 또한 듀얼 BLDC 모터제어를 포함한 저전압 및 고전압 모터 제어시스템의 시제품 제작에 효과적인 확장성 높은 개발보드와 장비들이 준비되어 있다.
Microchip의 디지털 신호 제어 컨트롤러인 dsPIC®은 상보파형(Complementary Waveform) 출력과 모터 전용타이머를 내장한 혁신적인 모터제어 PWM 을 제공하며, 일정한 토크 및 자속 기준 제어(Field Oriented Control)가 요구되는 고효율 응용제품을 구현하기 위한 DSP 엔진이 내장되어 있어 BLDC 모터제어에 최적화되어 있다. 본 고에서는 dsPIC의 구조와 모터제어 주변장치 및 개발환경을 소개한다.


dsPIC 구조 및 특징


dsPIC은 Microchip 코어가 적용된 16비트 아키텍처 및 명령어를 사용하고 있다. 곱셈 및 누적연산을 단일 사이클에 수행할 수 있도록 지원하는 DSP 엔진을 탑재하고 있으며 최대 70MIPS까지 동작한다. 동작 가능한 온도범위가 -45°C~150°C 이고, 모터 제품군은 모두 AEC-Q100 인증을 획득하여 높은 내구성이 요구되는 자동차환경에 적합하다. 동작전압이 최대 3.6V 인 dsPIC33FJ  및 dsPIC33EP  제품군과 5.5V까지 동작 가능한 dsPIC33EV 제품군으로 구성되어 있으며, dsPIC33EP  및 dsPIC33EV 모터 제품군은 연산증폭기(최대 4채널)와 비교기(최대 5 채널)가 내장되어 있어 부품 비용 절감과 생산공정간 소화 및 보드크기를 줄일 수 있는 장점이 있다.

201708_microchip-bldc1.jpg

자동차 CAN, LIN 네트워크를 구현할 수 있는 주변장치가 제공되며 DMA(Direct Memory Access)를 이용하여 네트워크 데이터의 입/출력을 사용자코드의 개입없이 독립적으로 제어할 수 있다.


모터 전용 PWM


dsPIC 모터제품은 최소 6채널 이상의 모터전용 PWM이 제공되어 3상 모터제어가 가능하며, 12개채널까지 제공되는 제품들도 있어서 동시에 2개의 3상모터제어도 가능하다. 모터 PWM 전용 타이머가 제공되며 High/Low Side Pair로 구성되고 PWM 분해능은 7.14ns 이다. 상보파형(Complementary Waveform) 출력과 함께 Dead Time 보상기능이 제공되며 High/Low Side 출력에 대해 각각 다른 길이의 Dead Time 설정이 가능하다. 또한 PMSM 제어에 필요한 SVM(Space Vector Modulation)을 구현할 수 있도록 Center Aligned 모드 PWM 도 지원된다...(중략)

leekh@seminet.co.kr
(끝)
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