새로운 쿨링팬 제어 IC 출시
July 27, 2011 - Tessenderlo, Belgium
Melexis사는 쿨링팬의 에너지 효율을 개선한 최고의 스마트한 솔루션을 발표했다. 이번에 발표하는 MLX90287는 PWM 또는 아날로그 신호를 사용하여 냉각팬 속도를 제어하는 기능을 완전히 통합하여 강력한 성능을 발휘할 수 있으며 고성능의 홀 원리를 기반으로 하는 팬 드라이버 IC를 제공한다. 본 사양은 컴퓨터나 게임장비 같은 전자장치들과 LED 헤드라이트에 장착되는 차량 사양의 쿨링팬에 매우 적합한 디바이스라고 할 수 있다.
MLX90287은 저소음용 속도제어방식 싱글코일 브러쉬래스 쿨링팬 사양에 적합한 집적회로이다. 4.5~16 Volt 범위의 넓은 공급전압 범위의 MLX90287는 일반적으로 널리 이용되는 "12Volt" 공급전압 냉각팬 사양적용을 목적으로 개발되었다. 전원단 영역을 IC 일체화한 것과 함께 대부분의 응용분야에서 요구되는 550mA 보다 높은 전류의 범위에서도 작동해야 하는 쿨링팬들에도 쉽게 적용할 수 있다. 이 사양은 -40~150도 범위까지 작동할 수 있어 자동차, 일반산업, 군사 그리고 항공분야의 열악한 환경에도 적합하도록 설계하였다.
에너지 절감형 쿨링팬 설계의 궁극적인 방향은 시스템의 온도변화에 따라 쿨링팬의 회전속도를 제어하고 최적화하는 것이다. 컴퓨터의 CPU를 예로 들면, 정규적인 사무업무는 시스템 부하가 낮지만, 반대로 강력한 그래픽의 3D 게임을 실행할 경우 높은 시스템 부하를 요구한다. 이 때문에 계속적으로 최대 쿨링조건을 유지하는 것은 과도한 에너지 손실과 팬 회전에 따른 소음을 유발하게 된다.
MLX90287는 디지털과 아날로그 기술을 통해 냉각팬 속도를 제어하는 매우 단순한 솔루션을 제공한다. 최근의 CPU 냉각을 위한 쿨링 구조는 목표하는 쿨링 속도에 비례하여 생성되는 듀티사이클의 고주파 PWM 신호를 사용한다. 다른 사양들과는 다르게, MLX90287은 외부의 회로없이100~1000kHz의 넓은 PWM 주파수 범위 신호를 직접 받아들인다. 이는 일반적으로 25kHz보다 높은 주파수를 사용하는 최근의 시스템이나 이보다 낮은 주파수를 사용하는 시스템 모두와 완벽하게 조화를 이룬다. IC 다른 부분에서는 온도 센서 콘트롤을 위한 아날로그 신호를 이용한다. MLX90287는 단순히 포텐셔미터를 이용하거나, 최고 제어를 위한 극한의 많은 게이머들에 의해 사용되는 방법으로, 실제 시스템 온도에 반응하는 자동 조절기능을 위한 단순 서미스터 방식으로 쿨링팬 속도를 제어할 수 있다.
언제나 시스템 구조설계자들은 시스템 불량이나 스탠바이 모드의 경우 팬의 최저 회전속도를 유지해야 하는 해법을 찾아야 했다. MLX90287는 외부 저항 분배기를 이용하여 최저 속도 셋팅을 할 수 있는 유연하고 효과적인 방법을 제공한다. 단지 2개만의 저항을 가지고, 임의범위의 최저 속도 셋팅이 가능하다. 만일 최저 속도 셋팅이 요구되지 않으면, 2개의 저항도 불필요하다. 너무나 단순하게 셋팅이 가능하다.
냉각팬의 일반적인 문제점은 정지상태에서 명기된 회전 속도까지 가는데 발생하는 높은 고전류 또는 stall 전류 발생이다. 이와 같은 피크 전류는 정상회전 조건의 소비전류보다 일반적으로 2~3배 높다. 그러므로 시스템 설계자는 전원 공급 조건과 시스템 안정성을 위해 상기 사항을 고려해야 한다. MLX90287는 피크 기동전류를 지능적으로 관리하는 soft-start 메카니즘을 통합하였다.
전형적인 soft-start 회로에서는 일정 시간동안 0V에서 최대전력범위까지 선형적으로 전력을 상승시킨다. 이러한 방법은 큰 쿨링팬 사양에서는 치명적인 단점으로 작용했다. 기존회로에서는 작은 전력인가영역에서는 관성력에 의해 팬이 회전을 하지 않는다. 그러다 팬이 회전하기 시작하면 시스템에서 전력의 절반이나 그 이하를 요구하더라도 최대전력으로 기동하게 되고 이는 에너지 낭비의 원인이 되었다. MLX90287의 지능형 soft-start는 기동조건부터 기구적 관성력보다 크고 즉시 회전이 가능할 만한 충분한 전력을 공급하기 시작하며, 전력이 상승되는 동안 MLX90287는 시스템의 요구에 적합한 전력을 공급하면서 IC에 일체화된 홀센서를 이용하여 로터자석의 자극 변환을 모니터링한다. 그 결과로, MLX90287은 높은 초기 기동전류를 제거하는 반면에 어떤 종류의 쿨링팬이라도 지정한 가장 낮은 회전속도에서도 적당하게 구동되도록 제어가 가능하다.
MLX90287은 다른 Melexis 팬 드라이버 IC가 채택한 최신 저잡음 기술을 포함하고 있다. 최근 MLX90285에서 소개된 것처럼, Melexis사의 "액티브" soft-switching 기술은 팬 회전속도에 따른 저 소음 구현능력에 최적화되어 있다. 따라서 저속에서 낮은 노이즈 조건을 만족할뿐 아니라 빠른 회전속도 조건에서도 높은 모터 효율과 저소음 구현이 가능하게 되었다. Soft-switching 기술은 낮은 시스템 부하의 “whisfering” 쿨링팬 디자인도 가능하게 한다.
MLX90287은 팬 회전속도 연산을 위해 타코메터출력을 쇼트회로 방지가 된 open drain 타입으로 전송한다. 이 장치는 공급전압 전범위에 대한 역전압 방지기능과 기계적인 파손에 의해 모터코일이 과열되는 것을 방지하기 위해 일체화된 로터 잠김 감지가능을 가지고 있다.
모터코일의 쇼트 등에 의한 비정상적인 온도상승으로부터 팬모터를 최대한 보호하기 위한 과열 보호기능 또한 포함되어 있다. 마지막으로 6000V (HBM)나 되는 높은 정전기 영역은 조립이나 사용중에 발생할 수 있는 잠재적인 전기적 파손에 대한 충분한 안전마진을 제공한다.
MLX90287 은 8핀 SMD 실장용 "SOIC" 패키지 사양이며, Melexis SOIC 패키지는 환경친화적이며, RoHS, Lead-free 그리고 할로겐-free 조건 등 언급된 모든 “Green” 조건을 만족한다.
MLX90287의 모든 장점들은 속도제어용 팬 드라이버 IC솔루션으로 괄목할만한 과사용하기 쉬운 잇점외 대부분을 포함하여, MLX90287은 매우 뛰어난 속도제어 팬 드라이버 IC 솔루션이다. 직접적으로는 인텔의 PWM 팬 스팩을 만족하면서, 하나 또는 같은 디바이스안에서 아날로그 및 온도 속도 제어가 되는 MLX90287은 넓은 분야의 쿨링팬 응용분야에 다양한 유연성과 일체화된 집적회로 사양 모터 드라이버 IC 의 최고수준을 제공할 것이다.
MLX90287의 모든 장점들은 놀라운 속도제어 팬 드라이버 IC 솔루션을 만들수 있다. PWM는 인텔의 PWM 팬 사양을 만족하고, 하나의 동일한 디바이스에서 아날로그와 온도를 통해 속도제어가 가능하다. MLX90287은 넓은 영역의 쿨링팬 응용분야에 적용가능한 높은 수준의 유연성과 하나의 칩에 집적화시킨 기술을 제공한다.
MLX90287는 현재 샘플공급과 양산이 가능한 조건으로 개발되어 있다.
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