ST마이크로일렉트로닉스(이하 ST)가 스마트 제조나 인더스트리4.0으로도 잘 알려진 스마트 산업(smart industry)을 목표로 새로운 지능형 모터 제어 단일 패키지를 출시했다.
새롭게 출시된 ST의 STSPIN32F0 모터 제어 SiP는 마이크로컨트롤러 구동의 힘과 유연성에, 사용 편이성과 공간 효율성을 더한 제품이다. 향후 드론, 소형 로봇과 같이 떠오르는 첨단 기술 제품과, 고성능 휴대 진공 청소기나 공기 청정기처럼 고효율 모터를 탑재한 가전, 스마트 제조 장비, 전동 공구, 냉각팬 등의 애플리케이션을 목표로 하고 있다.
도미니코 아리고(Domenico Arrigo) ST 산업 및 파워 컨버전 부문의 사업 본부장은 “인더스트리 4.0과 하이엔드 가전 시스템 개발에는 중앙 제어 기능에서의 방해를 최소화하면서 자율적인 구동을 지원하는 높은 수준의 처리 성능과 더불어 모터 제어 전략을 최적화할 수 있는 여유가 필요하다”며 “STSPIN32F0는 ST의 잘 갖춰진 STM32 에코시스템의 전력 제어 라이브러리와 알고리즘을 사용할 수 있어 풍부한 기능의 지능형 정밀 모션 제어 관련 개발을 더욱 간소화할 수 있다”고 말했다.
STSPIN32F0는 마이크로컨트롤러 및 아날로그 IC가 7mmx7mm의 작은 QFN 패키지에 결합된 형태로, 단일 IC의 편리성, 단순성, 그리고 공간 효율성이란 장점과 더불어 마이크로컨트롤러 기반 모터를 구동할 때 유연성과 전력을 제공해 준다.
이 솔루션은 기존 독점 모터 제어 IP로 개발해오던 개발자나 상용 모터 제어 알고리즘을 찾는 개발자에게 똑같이 매력적인 솔루션이 될 것이다.
STSPIN32F0은 다른 마이크로컨트롤러 기반 솔루션과 비교해볼 때, 펌웨어 개발의 간소화를 위한 FOC(Field-Oriented Control) 및 6단 제어(6-step control)와 같은 유명 모션 제어 알고리즘과 소프트웨어 툴, 펌웨어 라이브러리 및 미들웨어를 포함하는 풍부한 STM32 개발 에코시스템을 활용하여 설계 상의 문제들을 상당 수 단순화시킬 수 있다.
STSPIN32F0 내의 STM32F0는 센서나 센서리스(sensor or sensorless) FOC, 6단 제어 및 기타 다양한 모터 제어 알고리즘을 호스팅할 수 있는 ARM 코어텍스-M0 코어 기반의 마이크로컨트롤러이다.
STM32F0는 높은 성능을 구현하여 높은 rpm에 도달하더라도 고속화 알고리즘 실행 구간을 활성화해 토크(torque)와 속도를 정밀 제어할 수 있으며, 또한 추가적인 기능을 지원하기 위한 대역폭과 여유 공간도 갖게 된다.
STSPIN32F0에 내장된 고집적 아날로그 IC는 통합 부트스트랩 다이오드들로 구성된 3상 하프 브리지 게이트 드라이버로 구현된다. 최대 600mA의 게이트 구동 전류를 이용해 선택된 모터에 대한 적절한 등급의 전력 MOSFET을 선택할 수 있다.
내장된 보호 메커니즘은 실시간 프로그래머블 과전류 보호 메커니즘, 잠재적으로 해를 끼치는 슛스루(shoot-through) 전류를 제거하기 위한 크로스 컨덕션(cross-conduction) 방지 메커니즘, 부족 전압(under-voltage) 및 과열(over-temperature) 보호 메커니즘을 포함한다.
통합 연산 증폭기(OP Amp)는 비용 효율적인 센서리스나 홀이펙트 센서(Hall-effect sensor) 피드백 시스템을 설계할 수 있도록 최대한의 유연성을 제공한다.
외부 컴포넌트 추가 없이 시스템 설계를 단순화하는 역할의 내부 3.3V DC-DC 벅 변환기(buck converter)와 12V LDO 선형 레귤레이터는 전압 레일(voltage rail)을 마련해 MCU, 외부 회로, 그리고 게이트 드라이버에 전압을 공급함으로써 이전보다 효율을 향상시킨다.
이 IC는 MCU에 전압을 공급하는 DC-DC 컨버터와 별도로 모든 내부 회로를 비활성화하는 대기 모드로 전환될 수 있어 전력 소모를 최소화할 수 있다.
