ADI, KES 2024서 모터 제어·BMS·GMSL 칩 솔루션 대거 선봬

아나로그디바이스(Analog Devices korea, 이하 ADI)가 22일부터 25일까지 서울 삼성동 코엑스에서 열린 한국전자전(KES)에 참가해 파트너사인 마크니카(macnica), WT 코리아와 함께 산업, 자동차, 컨슈머, 의료 등 다양한 시장 및 애플리케이션에 최적화된 반도체 솔루션과 데모를 선보였다. 

작년에 이어 두 번째 KES에 참가한 ADI는 트라이나믹(Trinamic^®) 모터 제어, 48V·100A BMS, AC/DC 미터, 진동 센서, GMSL, AI MCU, 헬스 센서 플랫폼 등 총 10개 아이템을 전시했다.

ADI 트라이나믹 모션 제어 IC

ADI가 이번 전시회를 통해 가장 하이라이트한 제품 중 하나는 ADI 트라이나믹 모션 제어 IC인 TMC4671+TMC6100과 정밀 제어를 위한 통합 제어 모듈(TMCM-1111)에 통합된 TMC4361, 그리고 스테퍼 모터 컨트롤러 TMC5272이다.

TMC4671 완전 통합 FOC(자속 기준 제어) 서보 컨트롤러 IC는 BLDC/PMSM 및 2상 스테퍼 모터, DC 모터 및 음성 코일을 위한 자속 기준 제어를 제공하는 제품이다. 이 IC는 로보틱스, 픽앤플레이스 기계(Pick and Place machine), 공장 자동화, e-모빌리티, 무인 운반차(AGV), 자율 이동 로봇(AMR), 실험실 자동화 등의 애플리케이션에 적합하다. 이 제품은 프로세서 및 소프트웨어에서 실시간 주요 작업을 오프로딩하고 모든 제어 기능을 하드웨어에 구현함으로써 모든 제어 기능을 자체적으로 처리할 수 있다.

TMC6100 BLDC/PMSM 모터용 전력 드라이버 IC는 6개의 외부 MOSFET을 구현하여 와트에서 킬로와트 범위의 모터를 제어한다. 또한, 견고하고 신뢰할 수 있는 설계를 가능하게 하는 진단용 SPI 인터페이스로 단락 감지 및 과열 임계값과 같은 프로그래밍 가능 안전 기능을 제공한다. 
데모를 통해 선보인 TMC5272 스테퍼 모터 컨트롤러는 SPI 및 UART가 있는 고성능, 이중 축 스테퍼 컨트롤러, 드라이버 IC이다. 2.1V~20V의 DC 전압 범위에서 작동하는 TMC5272는 4개의 20V 하프 브리지와 함께 제공된다. 높은 통합, 에너지 효율 및 소형 폼팩터가 특징이며 비용 효율적인 솔루션을 위한 소형 및 확장 가능 시스템을 지원한다. TMC5272 컨트롤러 진단 및 보호 기능으로는 단락 보호, 과전류 보호, 과열 차단 및 부족전압 록아웃을 들 수 있다.

48V, 100A BMS 솔루션

마일드 하이브리드(Mild Hybrid) 전기차, 에너지 저장 시스템(ESS), 전기자전거(e-Bike), AGV 애플리케이션용 48V BMS AFE(Analog Front End) IC 제품인 ADBMS6948 16채널 배터리 팩 모니터링 시스템은 전압, 전류, 온도 및 과전류 감지 시 리던던시 기능을 갖추고 있다. ADBMS6948은 -2.0V~5.5V의 셀 전압 측정 입력 범위를 제공해 대부분의 배터리 화학에 적합하며 버스 바에서 전압을 측정할 수 있다. 또한, 수명 기간 1μV 및 0.1% 이득 오류의 입력 오프셋 전압으로 외부 감지 저항기에서 전압 강하를 측정해 배터리 모듈의 내부와 외부로 흐르는 전류를 측정한다.

자동차 안전 무결성 등급 ASIL-C를 만족하는 ADBMS6948은 MCU가 절전 상태에 있을 때도 열 폭주 조건을 방지할 수 있는 LPM(저전력 모니터링) 기능을 제공한다. 절전 모드에서 셀 전압, 셀 온도 및 팩 전류를 측정할 뿐만 아니라 각 셀 전압의 변화율(dV/dt), 연결된 각 배터리의 온도 변화율(dT/dt) 및 팩 전류의 변화율(dI/dt)을 모니터링하여 열폭주 매개변수를 조기에 감지할 수 있다. 
 
ADI는 현재 6세대 고전압 BMS AFE IC (Lion)에 이은 7세대 제품(Lynx)을 개발 중이다. 7세대 고전압 BMS 제품군은 배터리 관리 칩(BMIC)과 EIS(Electrochemical Impedance Spectroscopy) 솔루션을 통합하고 ASIL-D를 만족한다. ADI의 EIS 솔루션은 BMIC로 정교하게 제어된 주파수를 통해 임피던스를 정확히 측정해 배터리 내부 상태의 정밀 분석과 진단을 할 수 있다. 16채널, 18채널, 24채널을 지원하는 7세대 BMS 통합 제품의 출시 일정은 공개하지 않았다. 

한편, 지난 6월에 ADI는 LG에너지솔루션과 전기차 배터리 셀 내부 온도 측정 기술 공동 개발을 위한 양해각서(MOU)를 체결했다. 양사는 2년간 고성능 BMIC 공급 및 정밀한 배터리 온도 측정 알고리즘 구축을 통한 향상된 고속 충전 기술 개발에 협력하기로 했다. 

기존 BMS는 배터리 셀 외부에 있는 온도 측정장치에서 받은 결과를 BMIC를 통해 관리하는 방식을 사용하고 있다. 이 방식은 셀 내부의 온도를 정확히 실시간으로 측정하는 데 어려움이 있다. 이로 인해 충전 안전 온도의 기준을 보수적으로 설정할 수밖에 없어 충전 속도 향상에 한계가 있다. ADI의 EIS 기술은 외부 온도 측정장치 없이도 개별 배터리 셀 내부 온도를 더 정확하게 추정하여 온도의 효율적인 관리를 가능하게 해 충전 속도 향상에 도움을 준다. 또한, 고속 충전 안전성을 강화하고 배터리의 충전 및 건강상태도 정확히 파악할 수 있어 배터리 성능과 수명 연장에 기여한다. 

고속 비디오 링크, GMSL

ADI가 비중 있게 전시한 솔루션 중 하나인 GMSL™(Gigabit Multimedia Serial Link) 기술은 최대 12Gbps의 데이터 전송 속도를 지원하는 단일 양방향 케이블을 통해 차량 내 모든 비디오 신호를 전송할 수 있다. GMSL은 15미터의 단일 동축 케이블 또는 STP(shielded twisted-pair) 케이블을 통해 비디오, 전원공급장치, 카메라와 디스플레이의 제어 및 동기화, 터치, 햅틱, 클러킹, 오디오, 소프트웨어 업데이트 및 상태 보고를 동시에 전송할 수 있다. 

GMSL은 HDMI, 디스플레이포트(DisplayPort, DP), 카메라 시리얼 인터페이스와 같은 표준 디지털 비디오 인터페이스에서 비디오 데이터를 전송한다. ADI는 이번 전시회에서 GMSL 시리얼라이저(MAX96751)와 디시리얼라이저(MAX96752)를 사용해 DP ALT 모드에서 비디오 전송을 시연했다. 

ADI의 MAX96751 시리얼라이저는 HDMI를 단일 또는 이중 GMSL 시리얼 프로토콜로 변환한다. 또한, 사이드 채널 및 주변장치 제어 데이터를 송수신하여 전이중, 단일 와이어, 비디오 및 양방향 데이터 전송을 가능하게 한다. 각 GMSL2 링크는 순방향으로 3Gbps 또는 6Gbps, 역방향으로 187.5Mbps의 고정 속도로 작동한다. 또한, GMSL2 링크 당 최대 215MHz PCLK에서 RGB888 비디오를 지원한다. 

MAX96752 디시리얼라이저는 단일 또는 듀얼 링크 GMSL 시리얼 입력을 단일 또는 듀얼 OLDI로 변환한다. 또한, 사이드 채널 및 주변장치 제어 데이터를 송수신하여 비디오 및 양방향 데이터의 전이중, 단일 와이어 전송을 가능하게 한다.
OLDI 출력은 다양한 해상도의 디스플레이를 유연하게 구동할 수 있도록 싱글 포트(4 또는 8레인) 또는 듀얼 포트(2 × 4레인)로 구성할 수 있다. 각 포트는 최대 150MHz의 픽셀 클록 속도를 수용하며, 듀얼 포트 모드에서 MAX96752는 최대 300MHz의 결합 픽셀 클록을 지원한다.

ADI는 새로운 세대의 GMSL 기술과 이전 세대 기술의 호환성을 보장함으로써 다음 세대 기술로 쉽게 전환할 수 있도록 지원한다. ADI에 따르며, 이미 6억 개 이상의 GMSL 링크가 25개 이상의 자동차 OEM에서 생산된 차량에 장착되어 도로 안전, 사용자 인터페이스, 차내 엔터테인먼트 경험을 변화시키고 있다.

AC/DC Meter

ADI가 KES에서 전시한 ADE7953, ADE9000, ADE9113은 AC/DC e-미터, 전력 품질(PQ) 미터, 고조파 분석, EV 충전기 등의 애플리케이션에 적용할 수 있다. 
  ADE9113은 DC 및 다단계 션트 기반(polyphase shunt-based) 에너지 계측 애플리케이션 모두를 위한 정밀 동시 샘플링 시그마-델타(Σ-Δ) ADC이다. 이 제품은 안전 인증 신호 및 전력 갈바닉 절연을 통합하고, 동시에 샘플링되는 완전 차동 24비트 Σ-Δ ADC 채널 3개를 제공한다. 또한, 션트 저항을 전류 센서로 사용하기에 적합한 고이득, 전류 채널을 포함한다. 

완전 통합형 다상 에너지 및 전력 품질 모니터링 제품인 ADE9000은 실효값(RMS), 유효 전력, 무효 전력, 피상 전력 및 에너지에 대한 총량 및 기본 측정을 제공함으로써 완전한 전력 모니터링 기능을 제공한다. 또한, 전압 새그(sag) 및 스웰(swell) 모니터링, 주파수, 위상 각, 전압 전고조파 왜곡(VTHD), 전류 전고조파 왜곡(ITHD), 역률 측정과 같은 고급 기능은 전력 품질 측정을 구현할 수 있다. 

ADE9000은 32kSPS 또는 8kSPS의 고정 데이터 속도로 샘플을 저장하는 통합된 유연한 파형 버퍼 또는 라인 사이클 당 128포인트를 보장하기 위해 라인 주파수에 따라 달라지는 샘플링 속도를 제공한다. 리샘플링 기능은 외부 프로세서에서 최소 50개의 고조파에 대한 고속 푸리에 변환(FFT) 계산을 간소화한다. 7개의 전용 ADC 채널을 갖춘 ADE9000은 3상 시스템 또는 최대 3개의 단상 시스템에서 사용할 수 있다. 

ADE7953 단상 다기능 계측 IC는 라인 전압 및 전류를 측정하고, 유효/무효/피상 에너지, 순간 V_RMS 및 전류를 계산한다. 이 제품은 3개의 Σ-Δ ADC와 고정밀 에너지 측정 코어를 통합했다. 

재생 가능한 분산형 전원(Distributed Energy Resources, DER)의 증가는 전력망 안정성 개선을 요구한다. 전력망 안정성의 핵심 요소 중 하나는 양방향 전기차 충전이다. 이러한 EV 충전 레퍼런스 디자인에는 양방향 충전을 가능하게 하는 ADI의 최신 기술이 포함돼 있다. AC EV 충전기 레퍼런스 디자인에는 Class 0.5(또는 Class C) 정확도를 제공하는 ADI의 에너지 계측 칩셋 ADE9113와 ADE9178을 특징으로 한다. 또한, 이 설계에는 근거리 무선 통신(NFC) 기능이 있는 MAX32651 컨트롤러를 기반으로 하는 ADI의 보안 결제 플랫폼이 포함돼 있다. ADI의 새로운 스마트 스위치 제품군이 적용된 11kW 온보드 충전기(OBC)와 같은 양방향 OBC는 전기차가 전력망에 에너지를 공급해 필요할 때 전력망 안정성과 피크 쉐이빙(peak shaving: 피크 부하 관리)을 제공한다. 3.5kW AC 충전 코드셋은 절연된 정확한 전압 및 전류 모니터링을 위한 ADE9113 절연 ADC를 갖추고 있다.

한편, KES 2024 미디어 투어에 앞서가진 간담회에서, 아나로그디바이스 코리아 차성근 상무는 “ADI 매출의 절반 이상을 산업용 반도체가 차지하고 있으며, 뒤를 이어 차량용 반도체가 24%를 점하고 있다”며 “ADI는 시장 특성에 맞는 아날로그 및 혼성신호, 전원관리, RF 및 마이크로웨이브, 엣지 프로세서 및 센서, AI 및 머신러닝 등 강력한 기술 포트폴리오와 지속적인 혁신으로 업계를 리드하고 있다”라고 말했다.

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