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서버 애플리케이션을 위한 54V BLDC 모터 설계 기술 ②

지난 글에 이어 이번 글에서는 54V BLDC 컨트롤 회로 구성법과 이를 활용한 이점에 대해 알아본다.

54V 전원 버스 동작의 과제
54V BLDC 팬 모터를 구동하는 전자장치에는 한 가지 문제가 있다. 54V 모터 구동을 위해서는 이전의 12V 하드웨어를 사용할 수 없다는 것이다. 

충분히 여유 있게 54V 전원과 사용하는 데 적합하도록, 더 높은 동작 전압을 가진 전자 부품을 사용해야 한다. 

그림 1. 54V BLDC 컨트롤 회로를 간략화한 블록 다이어그램

그림 1은 54V BLDC 컨트롤 회로를 간략화한 블록 다이어그램을 보여준다. 검증된 모터 컨트롤 알고리즘을 손상시키지 않으면서 54V BLDC 모터를 구동하는 데 사용되는 일반적인 구성요소를 확인할 수 있다.

하지만 이러한 전환을 손쉽게 할 수 있도록 돕는 몇 가지 하드웨어 솔루션이 시중에 나와 있다. 한 예로 마이크로칩의 MIC28514 75V 동기식 벅 레귤레이터는 전력 변환의 일차 스테이지를 위한 탁월한 솔루션이다(그림 2). 

그림 2. 마이크로칩의 75V 5A 동기식 벅 레귤레이터 사용 시 일반적인 전력 효율과 출력 전류

5A 출력 전류 성능을 갖춘 이 디바이스는 54V의 단일 전원 레일에서 여러 개의 BLDC 시스템에 전력을 공급할 수 있다. MIC28514는 기존과 동일한 모터 컨트롤 알고리즘과 검증된 능동 부품을 계속 사용할 수 있도록, 90% 이상의 전력 효율로 54V 전원 버스 레일을 전통적인 12V 전원 레일로 변환해 준다.

또한 MOSFET 드라이버와 MOSFET 인버터 회로는 고전압 MOSFET으로 증가시켜야 하는데, 통상 54V BLDC 애플리케이션의 경우 80V 전력 MOSFET이 사용된다. 하지만 전류 요건은 12V 시스템에 비해 1/4로 줄어들며, MOSFET 온-저항의 중요도가 훨씬 낮아진다. 

그림 3. 마이크로칩의 MIC4607. 85V, 3상 MOSFET 드라이버로 적응형 데드 타임, 슛스루 방지 및 과전류 보호 기능이 내장됐다.

마이크로칩테크놀로지에서는 검증된 모터 컨트롤 알고리즘과 다른 능동 부품을 계속 사용하면서 54V BLDC 모터 기술을 활용할 수 있도록, MIC28514 75V 동기식 벅 레귤레이터와 같은 고전압 집적 회로를 개발해 왔다. 

이러한 고전압 디바이스는 서버 제조업체들로 하여금 54V 전원 버스 기술을 채택하여, 더 작은 모터와 함께 PCB 보드와 케이블링에 더 적은 구리 폭을 사용함으로써 전체 시스템 비용을 줄일 수 있게 해준다. 특히 전압이 증가하므로 동일한 폼팩터에서도 더 많은 공기를 푸시(push) 할 수 있다. 

클라우드 컴퓨팅이 더욱 일반화되고 그 기능이 계속 고도화됨에 따라, 서버 제조업체는 비용과 성능 모두에서 경쟁력을 유지하기 위해 가장 좋은 가격을 가진 최고의 솔루션을 채택하여야 할 것이다.


글 : 미구엘 멘도자(Miguel Mendoza) / 아날로그 파워·인터페이스 부문 시니어 매니저 / 마이크로칩테크놀로지

 

최태우 기자  taewoo@itbiznews.com

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