모터 드라이버에 요구되는 4가지 포인트

오늘날, 전 세계 모터의 연간 생산 대수는 약 100억대이며, 그 소비전력은 전 세계 전력 소비량 전체의 약 50%를 차지한다고 알려져 있습니다. 어마어마한 숫자로 느껴지지만, PC의 경우 하드 디스크나 광학 드라이브에 냉각 팬이 사용되고 있고, 세탁기, 냉장고, 에어컨, 하이브리드 자동차 등 생활 주변에서 많이 사용되고 있는 모터를 생각해보면, 납득할 수 있는 숫자일 것입니다. 또한, 환경 문제 대책의 일례로서, 미국과 유럽을 중심으로 자동차의 전동화가 가속화됨에 따라 모터의 수요는 더욱 증가하는 경향이 있습니다.

반면에, 전 세계적인 에너지 문제에 대해 강력한 에너지 절약 규제가 증가함에 따라, 모터를 사용한 기기의 저전력 대응은 중요 과제로 떠오르고 있습니다. 모터 자체의 저전력화뿐만 아니라, 고효율 모터 구동이나 제어 방법도 매우 중요해졌습니다.

앞서 기술한 바와 같이, 모터는 다양한 분야의 다양한 어플리케이션에 사용되고 있습니다. 그리고, 모터에는 많은 종류가 있으며, 모터의 드라이브 (구동) 방법이나 제어 방법도 각양각색입니다. Tech Web Motor 기초 지식 「모터 드라이브」에서는, 모터의 기초와 다양한 모터의 구동 방법에 대해 설명하겠습니다.

먼저, 최근 모터 드라이버에 요구되는 4가지 포인트에 대해 설명하겠습니다. 본 테마에서는 이러한 포인트를 염두에 두고 실제의 모터 드라이브에 대해 다루고자 합니다.

모터 드라이버에 요구되는 4가지 포인트

① 고신뢰성

비정상적인 전압이나 전류로부터 모터 드라이버 IC를 보호하는 기능 및 전원전압 저하로 인한 오동작을 방지하는 기능 등, 모터 드라이버는 충분한 보호 기능을 구비해야 합니다. 또한, 모터의 기동 시나 강제 정지, 구속 (拘束) 시 등에 모터 전류를 제어하는 전류 제한 기능, 외부의 호스트 프로세서 등에 동작 문제 상태를 출력하는 기능을 탑재하여, 안전성을 확보해야 합니다.

② 저소비전력, 고효율

모터의 소비전력을 저감하기 위해서는, 저소비전력 파워 디바이스와 드라이브 기술이 필요합니다. 예를 들어, 자동 진각 조정 기능 등을 사용하여, 저속 회전에서 고속 회전까지의 광범위한 회전 영역에서 높은 효율을 얻을 수 있습니다.

③ 정음, 저진동

모터 동작 시의 소음이나 진동에 대해서는 구동 파형의 최적화가 중요합니다. Brushless DC 모터 드라이버의 최적 통전폭 기술 (120도, 150도, 정현파), 팬 모터 드라이버의 소프트 스타트 기술, 스테핑 모터 드라이버의 전류 감쇠 방식 (Decay 기술) 등, 각 분야의 용도에 따라 각종 모터의 자기 (磁気) 회로에 최적인 통전 구동 기술에 대응할 필요가 있습니다.

④ 제어, 편리성

FLL (속도 제어)이나 PLL (위상 제어)을 통한 모터의 디지털 회전 제어 기술 및 액추에이터에 요구되는 고정밀도 위치 결정 제어 기술 등의 고효율 구동 제어 알고리즘은, 고성능 모터 어플리케이션 개발에 꼭 필요합니다. 하드 로직화된 제어 알고리즘을 드라이버 IC에 탑재하는 등, 설계자가 손쉽게 고효율 구동 제어 알고리즘을 이용할 수 있어야 합니다. 또한, 드라이버 IC 간의 호환성은 편리성을 향상시킵니다. 개발 도중에 사양이 변경되는 경우, 모터 구동 제어 기판의 패턴을 변경하지 않고 대체할 수 있는 등, 편리성의 향상은 중요합니다.