ams, 마그네틱위치센서시리즈의 새로운 표준 제시

[산업일보]
고성능 아날로그 IC 및 센서전문기업인 ams(지사장 이종덕)에서 이번에 새로 출시한 ‘47 시리즈’는 고속으로 회전하는 로터의 각도를 매우 정밀하게 측정하는 마그네틱 위치센서 시리즈로 새로운 표준을 제시하고 있다.

새로운 ‘47 시리즈’ 위치센서 제품군은 DAEC™(Dynamic Angle Error Compensation) 기술이 적용된 AS5047D, AS5147 및 AS5247을 포함한다. ams가 자체개발한 DAEC™ 기술은 전파지연에 의한 측정오차를 없앤 기술로, 현재 특허출원 중에 있다.

AS5047D는 로봇 및 인코더모듈 등 산업용 애플리케이션에 적합하다.
AS5147는 EPS(전자파워스티어링) 및 펌프와 같은 자동차 애플리케이션 관련 AEC-Q100 인증을 획득한 제품이다.
듀얼다이 AS5247(AEC-Q100 인증획득)은 최고 수준의 기능성 안전표준을 준수해야하는 자동차 애플리케이션에 이상적이다.

시리즈에 포함된 3개 제품 모두 각도 오차가 최대 ±0.17°(INL: integral non-linearity 제외)이다.
이러한 우수한 정밀측정성능은 내부적으로 오차를 보정하고 회전속도 변화에 자동으로 반응하는 알고리즘인 DAEC 기술덕분이다. 기존의 일반 마그네틱로터리 (회전)위치센서 IC 제품들은 내장돼 있는 마그네틱소자를 통해 얻은 자기장 세기의 원 측정값을 디지털각도 측정값으로 변환하는 과정에서 전파지연(통상 100-200µs)이 발생한다. 이것이 문제가 되는 이유는 이러한 지연시간동안, 회전하는 로터의 각도변위가 일어나기 때문에 디지털출력이 센서로부터 내보내졌을 때 실제위치가 측정된 위치와 달라진다는 것이다.

결과오차는 회전속도가 빨라질수록 그에 비례해 커지게 된다. 100µs의 전파지연일 경우, 1,000rpm에서 동적각도 오차는 1.2°이며, 10,000rpm일 경우에는 12°이다.

DAEC 기술은 이러한 오차의 원인을 거의 완벽하게 해결하기 때문에 샘플캡처와 동시에 해당 회전속도에서의 모든 측정샘플을 동적으로 보정할 수 있다. 47 시리즈센서는 7,000rpm에서 ±0.08°, 12,000rpm에서 ±0.14°, 14,500rpm에서 ±0.17°까지 정밀한 각도 측정성능을 제공한다.

ams 47 시리즈는 정밀도가 매우 높아 모든 모터제어 및 각도 측정 애플리케이션에 이상적으로 활용될 수 있다. 고속 BLDC(브러시리스 DC) 모터 및 PMSM(영구자석형동기모터)에서는 센서의 정밀도가 높을수록 정류방식의 실행이 더욱 좋아져서 토크와 효율은 더 높아지고, 토크리플은 낮아지면서 동작은 더욱 부드러워진다.

이들 3개 디바이스는 모두 디지털 PWM 출력 및 자속기준정류(field-oriented commutation)방식에서의 사용을 위한 UVW 출력과 같은 절대위치측정을 제공한다. 또한 광인코더의 출력과 동일한 증분형 ABI 출력도 제공한다. 이는 곧 AS5047D IC는 사용자가 호스트시스템의 마이크로컨트롤러 또는 DSP에서 소프트웨어를 변경할 필요 없이 광인코더를 대체할 수 있다는 것을 의미한다.

47 시리즈 제품들은 디지털 SPI 출력에서 14비트의 고해상도(0.022°까지)와 더불어 10진 모드에서 회전 당 최대 2,000 스텝의 해상도와 2진 ABI 모드에서 회전 당 2,048 스텝을 제공한다. 다른 모든 ams 마그네틱위치센서와 마찬가지로 새로운 47 시리즈 제품들은 검증된 차동센싱기술이 적용되어 탁월한 성능을 나타낸다.

ams의 자동차사업부의 부사장이자 총괄 매니저인 베른트게스너(Bernd Gessner)는 "47 시리즈제품 출시는 마그네틱위치센서기술의 급진적 발전을 보여주는 것"이라며 "이제 고속모터설계자들은 외부 마이크로컨트롤러 또는 DSP에서 복잡한 오차보상을 할 필요 없이 강력하고 컴팩트한 마그네틱위치센서를 사용할 수 있게 됐다"고 밝혔다.

AS5047D는 현재 14 핀 TSSOP 패키지의 샘플제품이 제공되고 있다. 제품가격은 1천개 기준으로 개당 4.21달러이다. AS5147도 14핀 TSSOP 패키지로 제공되며, 개당 가격은 4.84달러다.