모터는 산업 및 가정에서 널리 쓰이며 더불어 이를 제어하는 솔루션이 다양하게 시장에 등장하고 있다. 최근에는 복잡한 설계를 간단하게 구현하는 솔루션이 선호 받는 가운데 최적의 성능을 구현하기 위한 설정 미세 조정, 호스트 시스템과의 쉬운 연결을 강조한 모터 제어 레퍼런스 디자인이 출시됐다.

ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 이하 ST)가 STSPIN32 모터 제어 SiP(System-in-Package)를 이용해 전체 산업용과 가전제품용 압축기 모터 드라이브를 간단하게 구현해주는 두 종의 레퍼런스 디자인을 출시했다고 21일 밝혔다.

각 레퍼런스 디자인은 모터 컨트롤러와 모터에 전력을 공급하는 3상 인버터, 오프라인 컨버터 및 보조 회로가 통합돼 있다. 또한 프로덕션 레디(Production-Ready) PCB 설계와 모터 제어 펌웨어도 제공된다.

STEVAL-CTM011V1은 최대 250W의 일반 산업용 압축기를 대상으로 하며, CTM012V1 디자인은 가전제품에 적용되는 친환경 설계 규정을 준수했다. 플러그 앤 플레이 방식의 레퍼런스 디자인은 호스트 시스템과 쉽게 연결해 모터를 구동하며, 최적의 성능을 위해 설정을 미세하게 조정할 수 있다. 두 레퍼런스 디자인 모두 96.5% 이상의 평균 효율을 보인다고 ST는 강조했다.

각 레퍼런스 디자인의 핵심 디바이스인 ST의 STSPIN32F0601Q 모터 제어 SiP는 최종 애플리케이션의 요구사항에 따라 사용자가 모터 제어를 조정하도록 STM32F031 Arm® Cortex®-M0 마이크로컨트롤러와 인버터용으로 600V 3상 게이트 드라이버를 제공한다. 센서리스 FOC(Filed-Oriented Control)를 비롯한 펌웨어도 제공한다고도 밝혔다. ST는 STSPIN32F0601Q 모터 제어 SiP가 작고 열 효율이 뛰어난 QFN(Quad Flat No-Lead) 패키지 기반 디바이스로, 안전성과 신뢰성에 필요한 높은 연면거리 요건을 충족한다고 설명했다.

오프라인 AC/DC 컨버터는 제어 로직과 800V 애벌런치 강화(Avalanche-Rugged) 전력 섹션을 통합한 VIPER122 아날로그 컨버터이다. 주파수 지터링은 다른 장비와의 간섭을 방지하며, 기본적으로 낮은 전력소모 및 경부하에서 버스트 모드 동작을 지원함으로써 에너지 절감 규정을 준수하는 데 도움이 된다.

산업용 및 범용 애플리케이션을 지원하는 250W STEVAL-CTM011V1 레퍼런스 디자인의 인버터단은 6개의 견고한 STGD5H60DF IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)로 구성돼 있다. 이러한 IGBT는 높은 스위칭 주파수에서 효율을 극대화하도록 설계돼 더 작은 커패시턴스 및 자기 부품을 사용할 수 있다. 또한 낮은 패키지 열 저항으로 신뢰성을 향상시키고, 엄격한 파라미터 분포로 고전력 애플리케이션에서 안전한 병렬 연결을 지원한다.

가전제품용 레퍼런스 디자인 STEVAL-CTM012V1은 6개의 STPOWR STD8N60DM2 600V N-채널 MDmesh™ DM2 전력 MOSFET이 포함돼 있다. 이러한 MOSFET은 ZVS(Zero-Voltage Switching) 위상 변이 컨버터 등과 같은 고효율 컨버터에 매우 적합하며, 고속 및 저손실 스위칭 성능과 낮은 온 상태 손실(On-State Loss)을 갖추고 있다.

또한 프로덕션 레디 회로 보드 설계를 통해 복잡한 레이아웃 및 신호 라우팅 문제를 방지해 개발시간을 크게 단축해준다. 이 보드는 소형의 11.2cm x 7.5cm 크기로 산업용 및 가전제품 폼팩터를 충족할 수 있다.