The World’s First Power HSD with Digital Current Sense
세계 최초 디지털 전류 감지 기능 HSD
외부 소자 절감 및 MCU 부하 저감
2022년 09월호 지면기사  /  글 | 윤범진 기자_bjyun@autoelectronics.co.kr



STMicroelectronics                                    ST마이크로일렉트로닉스 최 영 민 차장

최영민 차장이 보호 기능이 내장된 전자식 스위치 High Side Driver와 전자식 퓨즈 기능이 내장된 STi2Fuse, 여러 모터 부하를 구동하기 위한 모터 드라이버, MCU와 센서의 전원공급을 위한 LDO와 SBC 제품군을 소개한다. 

글 | 윤범진 기자_bjyun@autoelectronics.co.kr



본지가 개최한, 올해 11회를 맞은 “오토모티브 이노베이션 데이(AID, Automotive Innovation Day)” 컨퍼런스에서 ST마이크로일렉트로닉스는 전기-자율주행을 지원하는 그들의 프로덕트 솔루션을 대거 공개했다.  CASE 트렌드와 소프트웨어 정의 자동차로 요약되는 미래차를 위한 전기, 전자, 소프트웨어, 인프라 기술 관련 주요 도전과제 및 해결에 초점을 맞춘 올 컨퍼런스는 특히, 머신러닝 등 AI를 통한 반도체, 기능 및 소프트웨어 정의 자동차, 제어의 중앙집중화, 내외부 네트워크 강화를 통한 전기-자율주행의 미래에 포커스했다. 총 4개 세션(ADAS & Autonomous, Cloud & Connected Vehicle, Electrification & e-Mobility, Digital Cockpit & IVI)에서 36명의 연사가 31개 강연을 제공했는데, ST마이크로일렉트로닉스는 세션을 망라하며 그들의 8가지 주요 솔루션을 공개했다. 사전 인터뷰를 통해 ST를 하이라이트한다.




Q. 이번 Automotive Innovation Day(AID)에 어떤 내용을 소개하는지 간단한 설명 부탁드립니다. 
A. 이번 AID에서는 새로 출시 예정인 VIPower M0-9 HSD(High Side Driver) 제품과 여기에 fuse 기능이 추가된 STi2Fuse 제품, MCU의 전원공급과 상태 모니터링을 위한 LDO 및 SBC 제품, 그리고 내/외장 타입의 Motor driver 제품을 소개합니다. 
ST의 최신 기술이 적용된 M0-9 HSD series는 기존의 M0-7 기술이 적용된 제품들에 비해 더욱 작아진 패키지 사이즈와 향상된 전류 감지 정확도를 갖추고 있고, STi2Fuse 제품은 HSD 제품 기반에 사용자 직접 과전류 차단 커브(IT커브)를 설정할 수 있어 사용자의 시스템과 와이어 최적화에 용이합니다. LDO 제품에서 L99VR0X 제품군은 디지털 입력으로 출력 전압을 선택가능하기 때문에 높은 출력 전압 정밀도를 갖고, 한 가지 제품으로도 다양한 애플리케이션을 커버할 수 있습니다. 









이외에도 고사양 MCU를 위한 신규 SBC 제품들은 내장 buck과 외장 boost 컨버터 구성과 더불어 bypass switch 기능을 통해 deep cold cranking과 같은 심각한 전압 변동에도 안정적이고 효율적으로 MCU에 전원을 공급할 수 있습니다. 마지막으로 DC모터를 위한 제품으로 내장 FET를 갖는 H브리지 제품(VNH&VNHD series)과 외장 FET를 제어하는 컨트롤러 타입의 모터 드라이버로 파워 FET에 대한 보호 기능은 물론 디바이스와 부하의 상태 진단 기능을 지원합니다. 



Q2. 이 제품을 AID에서 소개하게 된 배경은 무엇인가요? 업계의 요구사항은 무엇이고, 그에 대한 반영의 결과로 이전 제품과 현재 제품의 차이는 무엇인가요? 
A. 자동차 산업 트렌드가 내연차에서 전기차와 자율주행차로 전환되면서 자동차에서 사용되는 ECU의 수는 과거 수십여 개 수준에서 현재는 수백여 개 수준으로 증가되고 있습니다. 각각의 ECU는 수행 역할에 따라 필요로 하는 내부 구성 소자들이 다르지만 공통으로 요구되는 제품들을 우선으로 이번 AID에서 소개하게 되었습니다. 

또한, 업계의 요구사항으로는 세계적으로 자동차로 인한 오염물질과 CO₂ 배출을 줄이기 위한 규제들이 새롭게 도입되고 있으며, 특히 전력 공급 분야에서 자동차 아키텍처의 변화와 더욱 효율적인 ECU 모듈의 채택이 이뤄지고 있습니다. 그 예로 fuse와 relay 구성인 기존 기계식 전원 분배 대신 HSD와 STi2Fuse 제품으로 이뤄진 반도체 구성의 전원 분배로 전환되고 있으며, 이로 인해 구동 시 필요한 소모전력과 회로 사이즈의 감소는 물론, 와이어 최적화에 따른 차체 무게 감소로 연비 향상이 가능해졌습니다.

기본적인 동작뿐만 아니라 사용자 편의와 감성을 위한 다양한 기능들이 추가되고 있습니다. 예를 들어 오토 플러시 도어 핸들, 윈도우 리프트, 시트 조절 등과 같은 모터 부하들은 고속 스위칭 동작해 기동 시 발생하는 돌입 전류 제한과 함께 매끄럽게 이동시켜 고급스러운 느낌을 연출하는 것이 요구되고 있습니다.









Q. 경쟁사 제품과는 어떤 차별점이 있을까요? 
A. ST의 VIPower M0-9 HSD series 중 SPI로 제어하는 제품은 세계 최초로 디지털 전류 감지 기능을 탑재한 관계로 기존의 MCU의 ADC 기능을 사용해야 하는 아날로그 방식 대비 외부 소자 절감 및 MCU의 workload를 줄일 수 있는 효과가 있습니다. 또 다양한 전류 용량의 다채널(4채널/6채널) 제품들이 동일한 QFN 패키지(6 × 6 mm)로 구성된 관계로 설계 변경 시 쉽게 대처할 수 있으며, 작은 패키지 사이즈 덕분에 실장 공간에도 유리한 장점이 있습니다. control pin으로 제어가 되는 제품군은 Low Rdson(4 mΩ)부터 High Rdson(80 mΩ)까지 모두 같은 패키지(PSSO-16)로 구성되어 효율적인 설계 적용이 가능하며, 기존의 VIPower M0-7 series와도 호환이 가능해 더욱 다양한 요구사양에 대응이 가능합니다.

STi2Fuse에서는 부하가 Switch-off가 아닌 저전력 모드로 동작 시 시스템 대기 전류 소모를 줄일 수 있는 Standby On 기능이 적용되었습니다. 이 덕분에 적은 내부 구동 전류만으로 STi2Fuse는 출력을 On으로 유지할 수 있습니다. 추가로 내부 IT 커브를 설정함에 따라 와이어 사이즈를 최적화할 수 있으며, 과전류 상황과 같은 문제가 발생했을 때 기존 fuse보다 더 빠른 차단 시간을 갖고 교체 없이 해제 신호입력 만으로도 정상상태로 복귀할 수 있습니다. LDO 제품 중 L99VR01J은 배터리에 직접 연결이 가능한 제품으로 최대 200 mA의 부하 전류를 제공하고 레귤레이터가 비활성화된 경우 1 μA만큼 낮은 대기 전류를 소비합니다. 입력은 로드 덤프를 견디기 위해 40V를 허용하며 동작 입력전압 범위는 2.15 ~ 28 V입니다. L99VR01은 SELx 핀을 통해 선택 가능한 고정 출력 전압(0.8V, 1.2V, 1.5V, 1.8V, 2.5V, 2.8V, 3.3V, 5V)을 생성하도록 구성할 수 있습니다. 높은 출력 전압 정확도(±2%)는 넓은 온도 범위, 라인 및 부하 변동에서 유지됩니다.

이 외에도 enable, reset, autonomous watchdog, advanced thermal warning, 빠른 출력 방전 및 IShort 제어 등 다양한 기능을 제공합니다. SBC 제품 중 올해 말 출시 예정인 SPSB081 제품은 다양한 대기모드와 LIN(SPSB0815 및 SPSB0813 제품만 제공) 및 CAN FD 물리적 통신 계층을 포함해 향상된 전력 관리 기능을 갖춘 전자제어 모듈을 제공하는 전력 관리 시스템 IC입니다. 이 장치에는 MCU에 전원을 공급하는 LDO 1개와 센서와 같은 외부 주변 장치 부하를 공급하고 프로그래밍 가능한 voltage tracker가 1개 있습니다. 또한 LED 및 센서에 전원을 공급하는 4개의 HSD가 제공되며, 모든 출력은 단락에 보호되고 개방 부하 진단이 가능합니다. 모터 드라이버 제품군 중 L99H02 제품은 DC모터 구동을 위한 컨트롤러 타입의 모터 드라이버로 H 브리지 구성에서 4개의 외부 N채널 MOSFET을 구동하도록 설계되었습니다. 내장된 amp로 전류 모니터링이 가능하고 SPI를 통해 장치를 제어하고 디바이스 상태 진단 정보를 제공하며, 외부 MOSFET의 발열에 대한 모니터링 및 보호동작을 위한 열 센서용 인터페이스 핀을 제공합니다.



Q. 이 제품과 관련 ST는 어떻게 고객을 지원합니까? 
A. VIPower 제품은 사용자가 더 쉽게 적합한 제품을 선택할 수 있도록 
Easy Board와 TwisterSIM시뮬레이션 툴을 지원하고 있습니다. Easy Board는 디바이스 기능 평가를 위해 제작된 보드로 2층 PCB 형태로 준비돼 있습니다. 그리고 TwisterSIM은 Electro-Thermal 시뮬레이터로 부하 호환성, 와이어의 최적화, 고장 상태 분석, 진단 동작 분석 및 동적 열 성능을 포함한 정확한 시뮬레이션 가능해 설계 시간을 단축할 수 있습니다. 또한, 이 툴에 내장된 interactive selector 기능은 사용자가 입력한 시스템 요구사항(입력전압, 제품타입, 부하 유형, 등)에 따라 적합한 장치들을 제안해 더 쉽게 사용자가 적합한 제품을 확인할 수 있습니다. 



Q. 이런 차별화, 진보가 가능했던 ST의 원동력, 시장 경쟁력은 무엇입니까?
A. 지속적인 발전과 혁신적인 제품들이라고 생각합니다. ST는 새로운 애플리케이션과 급변하는 시장에 적응하기 위해 기술을 지속적으로 개발하고 있습니다. 그 예로 VIPower™는 ST가 개발해 1991년부터 생산된 기술로 지금까지도 새로운 기술들로 발전되어 더 작은 패키지에 더 다양한 기능과 더 낮은 구동 전류로 경쟁력 있는 제품들을 출시하고 있습니다. 또한, 품질에 있어서도 사내 기술 개발자, IC 설계자, 패키지 설계자, 애플리케이션 엔지니어 및 제조 모두 엄격한 품질 표준에 따라 모든 제품의 전체 과정과 라이프사이클을 철저히 관리하고 있습니다.



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