TI, 시스템 접근방식을 통한 자동차 혁신 지원

100종 이상의 차량용 레퍼런스 디자인 제공

글│윤 범 진 기자 _ bjyun@autoelectronics.co.kr
2017년 11월호 지면기사

텍사스 인스트루먼트(Texas Instruments, TI)의 차량용 반도체 비즈니스는 2016년 회사 전체 매출(119억 100만 달러, 가트너, 2017, 5)의 18%를 차지하며 약 22억 달러를 기록했다. 2013년 차량용 반도체 매출 비중은 회사 전체 매출의 12%였다. 3년 사이 6% 이상 사업 규모가 성장한 것이다.
 

회사는 차량용 반도체 연구개발(R&D)에만 전체 R&D 예산의 22%를 투자한다. 주로 임베디드 프로세서, 아날로그 반도체, 디스플레이 및 무선 연결성 기술에 집중돼 있다. 2016년 출시한 차량용 반도체 신제품 수는 2014년 대비 2배 이상 늘었다. 자체 포트폴리오에서 자동차 품질 등급 반도체만 2,000종에 이른다. TI.com에는 100개 이상의 차량용 레퍼런스 디자인이 소개돼 있다.
 

 

하인즈 피터 베크마이어(Heinz-Peter Beckemeyer) TI 오토모티브 시스템 부문 총괄 디렉터는 “TI는 35년 이상 자동차 업계와 탄탄한 관계를 유지하면서, 미래의 복잡한 설계 과제를 해결할 수 있는 중요하고도 유용한 통찰력을 쌓아왔다.”며 “자동차 시장의 요구를 정확하게 예측하고, 시장의 요구에 맞는 제품 포트폴리오를 꾸준히 늘려온 것이 성장의 비결”이라고 했다.
 

2016년 신제품 수, 2014년 대비 2배


베크마이어 총괄 디렉터는 “ADAS, 바디 전자 및 조명, 인포테인먼트 및 클러스터, 파워트레인 등 자동차 전 영역에서 반도체 수요가 꾸준히 확대되고 있다.”며 “TI는 이 영역에서 필요한 모든 반도체 기술을 보유하고 있다.”고 강조했다.

자율주행차에는 현재 여러 개의 카메라와 레이더, 라이다(LiDAR) 센서가 탑재된다. TI의 ADAS 레퍼런스 디자인은 최대 4대의 1.3 메가픽셀(megapixel) 카메라 허브 설계가 가능하다. 각 카메라는 FPD-Link Ⅲ 연결 및 2개의 MIPI CSI-2 출력을 사용해 4포트 디시리얼라이저(deserializer)에 연결할 수 있으며, 센서 퓨전 사용을 위한 다양한 센서와의 연결이 가능하다.

 


바디 전자 시스템은 보다 지능적인 제어 기능이 추가되면서 전력과 크기, 무게를 줄여야 하는 과제에 직면해 있다. TI의 바디 제어 모듈용 멀티 스위치 감지 인터페이스(Multi-Switch Detection Interface, MSDI) 제품인 TIC12400과 TIC12400-Q1은 기본적으로 입력을 모니터링하고 하나의 디바이스에 많게는 54개의 스위치 저항 경로를 디코딩해 프로세서가 스위칭 신호를 디코딩해야 하는 부담을 덜어준다. 뿐만 아니라, 24개 채널 입력을 직접적으로 모니터링하고 내부적 진단 기능을 제공하며 폴링 시퀀스 아키텍처를 사용해 시스템 MCU 실행 시간을 줄임으로써, 자동차 바디 전자 장치의 시스템 전력 소모를 대폭 절감할 수 있다.
 

 

베크마이어 총괄 디렉터는 “TIC12400-Q1은 기존 솔루션보다 시스템 소비 전력을 최대 98%까지 줄일 수 있으며, 100개 이상의 디스크리트 부품을 없앰으로써 BOM(Bill of Material) 비용을 절감하고 보드 공간을 60%까지 줄일 수 있다.”고 소개했다.

바디 전자의 또 다른 과제는 자동차 조명 시스템이 백열등이나 HID 램프에서 동적인 LED 조명으로 전환되면서 보다 효율적이고 창의적인 차량 조명 설계가 요구된다는 것이다.
 

베크마이어 총괄 디렉터는 “지금은 LED 조명으로 전환되고 있지만 향후에는 레이저나 유기 EL도 활용될 것이다. 이에 대해 어떻게 대응해 나갈 것인가가 중요하다.”고 지적했다.
 

TI는 LED 드라이버 IC뿐 아니라 레퍼런스 디자인을 제공함으로써 이러한 요구에 대응하고 있다.

TI의 PWM 디밍 LED 드라이버 레퍼런스 디자인은 개발자가 MCU 없이 2% 듀티 사이클 이상의 정밀도를 제공하는 외부 자동차 조명 시스템을 개발할 수 있도록 지원한다. 이 디자인의 입력단은 EMI/EMC 필터링과 함께 차량 배터리로부터 직접 전원을 공급받을 수 있다.
 

 

현재 자동차와 스마트폰의 관계는 단순 연동을 뛰어 넘어 새로운 가치를 창출하며 더 가까워지고 있다. 소비자들은 차량과 스마트폰 간의 완벽한 상호작용에 의한 경험(Interactive experience)을 기대한다. TI의 패시브 미디어 허브(Passive media hub) 레퍼런스 디자인은 편리하게 데이터를 전송하고 모든 유형의 USB 지원 스마트 기기를 충전한다.
 

CISPR-25 클래스-5의 엄격한 자동차 EMI 요건을 충족하는 IC를 탑재한 이 레퍼런스 디자인은 15 W USB Type-C™ 포트를 통해 USB 2.0(480 Mbps)을 지원하는 미디어 포트 시스템 설계를 가속화 할 수 있는 독특한 1×2인치 솔루션이다. 이것은 헤드 유닛과 롤 스와핑(role swapping) 할 수 있는 유연한 패시브 솔루션을 제공하므로, USB Type-C와 레거시 기기를 모두 충전할 수 있다.

기존의 파워트레인 시스템은 무게를 줄이고 효율을 높이며, 배선과 기계식 부품들의 사용을 줄여 연료 소비를 관리하는데 더 많은 혁신이 필요하다. 또한 각국 정부의 배출가스 규제 강화로 전기차 보급이 가속화되고 있다. 업계에서는 HEV와 EV에 필요한 고출력 구동과 고속 충전, 파워 스티어링 등의 무게를 줄이기 위한 혁신적인 솔루션을 필요로 한다.
 

베크마이어 총괄 디렉터는 “차량에 첨단 기능과 기술이 추가됨에 따라, 전력 수요 또한 증가하고 있다. 기존 12 V 전원은 점점 한계치에 육박하고 있어 더 높은 전압으로 이동해야 한다. 그러나 48 V 전원을 추가하는 것은 더 큰 배터리를 설치하는 것처럼 간단치 않다.”고 지적했다.
 

마일드 하이브리드 전기차의 12V/48V 전장 시스템을 위한 TI의 양방향 4상 DC-DC 컨버터 레퍼런스 디자인은 전력단(power stage) 제어를 위해 2개의 전류 컨트롤러와 하나의 MCU를 사용한다. 이 개발 플랫폼은 HEV의 고전압으로의 전환을 단순화시켜 준다.
 

베크마이어 총괄 디렉터는 “정밀한 전류 감지는 배터리 관리 시스템, 모터 전류 등을 포함한 많은 파워트레인 애플리케이션에서 필수 요건이다. 일반적으로 비선형성, 온도 드리프트(drift) 및 션트 허용오차(shunt tolerance)는 정확성을 떨어뜨린다.”면서 “TI는 시장 선도적인 전류 션트 모니터 및 신호 컨디셔너를 사용해 이러한 문제를 해결했다.”고 했다.
 

HEV/EV 배터리 관리를 위한 TI의 전류 감지 레퍼런스 디자인은 -40℃ ~ +125 ℃의 넓은 온도 범위에서 0.2% FSR 미만의 정확도를 제공한다.  

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