업계 최초 제로 크로스 검출 IC 「BM1ZxxxFJ 시리즈」 개발
~ 백색가전의 대기전력 극소화와 고신뢰화에 기여 ~

2020년 7월 14일

※2020년 7월 14일 현재 로옴 조사

<개요>

제로 크로스 검출 IC 「BM1ZxxxFJ 시리즈」

로옴 주식회사 (본사 : 교토)는 에어컨, 세탁기, 청소기 등의 백색가전용으로 제로 크로스 검출 IC 「BM1ZxxxFJ 시리즈」를 개발하였습니다.
대부분의 백색가전은, 모터 제어 및 마이컴 제어를 효율적으로 실행하기 위해, AC (교류) 파형의 전압 0V 지점 (제로 크로스점※1)을 검출하는 회로 (제로 크로스 검출 회로)가 필요합니다. 기존의 제로 크로스 검출 회로는 일반적으로 포토 커플러를 사용하며, 그 소비전력은 어플리케이션 전체의 대기전력 중, 1/2 정도를 차지합니다.
신제품은 업계 최초로 제로 크로스 검출이 가능한 IC입니다. 포토 커플러 없이 제로 크로스 검출이 가능하여, 상시 통전 시 제로 크로스 검출 회로의 대기전력을 0.01W까지 극소화하였습니다. 또한, 어플리케이션 구동 시에도, 포토 커플러를 사용한 기존의 제로 크로스 검출 회로에서 AC 전압에 따라 발생하는 지연 시간의 오차를 ±50µs 이하까지 극소화하였습니다. 이에 따라 국가별로 다른 AC 전원전압에 대해서도 고효율로 모터를 구동할 수 있어, 기존의 제로 크로스 검출 회로로는 어려웠던 마이컴 구동도 가능합니다. 또한, 포토 커플러가 필요없으므로, 경년열화 (시간의 경과에 따른 성능 저하)에 대한 리스크도 저감할 수 있어 어플리케이션의 신뢰성 향상에도 기여합니다.
본 제품은 2020년 6월부터 월 100만개의 생산 체제로 양산을 개시 (샘플 가격 500엔 / 개, 세금 불포함)하였습니다. 제품 및 평가 보드는 chip 1 stop, Corestaff 등 온라인 부품 유통 사이트에서 구입 가능합니다. 생산 거점은 전공정 로옴 하마마츠 주식회사 (하마마츠), 후공정 ROHM Electronics Philippines Inc. (필리핀)입니다.
앞으로도 로옴은 일상 생활을 서포트하는 민생기기의 저전력 및 성능 향상에 기여하는 제품의 개발을 통해 사회에 기여해 나갈 것입니다.

「BM1ZxxxFJ 시리즈」를 통한 어플리케이션 메리트

<배경>

최근 IoT화가 가속화됨에 따라, 백색가전에는 Wi-Fi 등으로 통신을 실행하는 기능이 탑재되고 있습니다. 통신 접속 유지를 위해서는 상시 통전이 필요하므로, 가전 메이커에서는 기존보다 까다로운 0.5W 정도로 대기전력 삭감이 요구되고 있습니다. 그러나, 모터부 및 전원부의 대기전력은 이미 많이 개선되어 있기 때문에, 보다 혁신적인 개선 기술의 확립이 필요했습니다.
로옴은 백색가전의 회로 개발에 있어서 아무도 착수하지 않았던 전원부의 제로 크로스 검출 회로에 주목하였습니다. 그리고, 포토 커플러가 없어도 제로 크로스 검출이 가능한 IC를 개발함으로써, 대기전력의 대폭적인 삭감을 실현하였습니다. 신제품을 통한 대기전력의 대폭적인 삭감은 고객으로부터 높은 평가를 받아, 현재 채용이 증가하고 있습니다.

<특징>

신제품은 포토 커플러 없이 제로 크로스 검출 회로를 실현하여, 백색가전의 저전력화와 신뢰성 향상에 기여합니다.

1. 포토 커플러가 필요없는 제로 크로스 검출 회로로, 어플리케이션의 대기전력 극소화에 기여

기존의 제로 크로스 검출 회로는 포토 커플러 및 트랜지스터로 구성되었으며, 그 대기전력은 어플리케이션 전체의 1/2정도를 차지했습니다. 로옴은 전 세계 수백가지 패턴의 전원과 환경을 분석함으로써, 포토 커플러가 없어도 제로 크로스 검출이 가능한 IC를 실현하여, 부품수 삭감과 더불어 제로 크로스 검출 회로에서의 대기전력을 극소화 (0.01W)하였습니다. 또한, 모터 어플리케이션의 경우, 모터 입력전압 검출 회로도 삭감할 수 있으므로, 한차원 높은 대기전력 삭감과 부품수 삭감이 가능합니다.

예) 세탁기 회로 비교

2. 전 세계 백색가전의 신뢰성 향상과 효율 향상에 기여

포터 커플러를 사용하는 경우, 광도의 경년열화로 인한 성능 저하 등 고장 리스크의 우려가 있습니다. 신제품은 포토 커플러가 필요없으므로, 고장 리스크를 저감함과 동시에 AC 전압에 따라 편차가 있었던 지연 시간의 오차를 ±50μs 이하로 극소화하였습니다. 이에 따라, 국가별로 다른 전원전압 (100~230V)에 대해서도 고효율로 모터를 구동할 수 있어, 기존의 제로 크로스 검출 회로로는 어려웠던 마이컴 구동도 가능합니다.

3. 기존의 제로 크로스 검출 회로에서 간단히 대체 가능

신제품은 기존의 제로 크로스 검출 회로에서 사용되는 회로 (통상 정류 / 배전압 정류) 및 파형 (Pulse / Edge)에 각각 대응 가능한 라인업을 구비하고 있습니다. 이에 따라, 포토 커플러를 사용한 기존의 제로 크로스 검출 회로를 대체하여 사용할 경우에도 소프트웨어를 변경하지 않아도 되어 용이합니다.

4. 후단의 마이컴을 보호하는 「전압 클램프 기능」 탑재

신제품은 최대 600V까지의 입력전압에 대응하여, 출력 시에 마이컴의 정격전압 이하로 분압함으로써, 최대 정격 5V의 일반적인 마이컴 구동이 가능합니다. 또한, 입력전압이 고전압일 때 마이컴을 보호하기 위해 4.8V를 넘지 않도록 하는 「전압 클램프 기능」을 탑재하고 있습니다. 이에 따라 에어컨 등을 대상으로 하는 고전압 구동 모터를 사용하는 어플리케이션에 대응하여 이상 전압이 발생한 경우에도 마이컴을 보호할 수 있습니다.

<어플리케이션 예>

어플리케이션 예

■에어컨, 세탁기, 청소기 등 모터를 탑재하는 백색가전

<백색가전의 대기전력 극소화에 기여하는 제로 크로스 검출 IC 라인업>

백색가전에서 사양에 따라 구별하여 사용하는 Pulse 파형과 Edge 파형의 2종류에 대응하여, 기존의 제로 크로스 검출 회로를 대체하여 사용하는 경우에도 소프트웨어의 변경이 필요하지 않습니다. 모든 백색가전에 대응 가능한 6종류의 제품을 구비하고 있습니다.

품명 지연 시간 DC 모터
전압 모니터
대응 회로 출력
파형
내압 동작
온도
범위
패키지
BM1Z001FJ +300μs~+500μs 없음 통상 정류
배전압 정류
Pulse 600V -40℃
~
+105℃
SOP-J7S
(4.90mm
×6.00mm
×1.65mm)
BM1Z002FJ 외장 저항으로
조정 가능
(-500μs, -200μs,
0μs, +200μs)
통상 정류
BM1Z003FJ Edge
BM1Z101FJ +300μs~+500μs 있음 통상 정류
배전압 정류
Pulse SOP-J11
(8.65mm
×6.00mm
×1.62mm)
BM1Z102FJ 외장 저항으로
조정 가능
(-500μs, -200μs,
0μs, +200μs)
통상 정류
BM1Z103FJ Edge

※사양에 따라 다른 2종류의 출력 파형

※사양에 따라 다른 2종류의 출력 파형

<평가 보드 정보>

하기의 제로 크로스 검출 IC 평가 보드는, 제로 크로스 검출 IC를 구동시키기 위한 전원을 탑재하고 있어, 디바이스 평가가 용이합니다. 본 평가 보드를 사용함으로써, 포토 커플러를 사용한 기존 회로의 대체 검토를 용이하게 실시할 수 있습니다.

판매 개시 시기 : 2020년 6월부터
온라인 판매처 : chip 1 stop, Corestaff
서포트 페이지 : https://www.rohm.co.kr/products/power-management/ac-voltage-zero-cross-detection-ics
(하기의 각 탑재품 페이지에서 평가 보드의 유저 매뉴얼을 다운로드할 수 있습니다.)

평가 보드 라인업

평가 보드 품명 탑재품 품명 기능 개요
BM1Z002FJ-EVK-001 BM1Z002FJ AC 제로 크로스 검출 회로 (비절연)
BM1Z002FJ-EVK-002 BM1Z002FJ AC 제로 크로스 검출 회로 (절연)
BM1Z102FJ-EVK-001 BM1Z102FJ AC 제로 크로스 검출 회로 + DC 전압 모니터 (비절연)
평가 보드

<용어 설명>

※1 : 제로 크로스점
콘센트에서 AC 전원을 공급하는 백색가전의 경우, 모터 제어 및 마이컴 제어를 위해 AC 파형의 전압 0V 지점인 제로 크로스점을 검출하는 제로 크로스 검출 회로가 필요합니다. 또한, 제로 크로스 검출 회로의 경우, 제로 크로스 검출 정밀도를 향상시킴으로써, 고효율의 모터 제어 및 마이컴 제어가 가능합니다. 모터 정지 시에는 전압을 확실하게 0V에서 멈추는 펄스 컨트롤을 통해 회로의 안전성에 기여합니다.※제로 크로스점
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