AC 전압 제로 크로스 검출 IC

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.

개요

BM1ZxxxFJ 시리즈는 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.

특징

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.

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

BM1ZxxxFJ 시리즈는 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

BM1ZxxxFJ 시리즈는 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

에어컨, 세탁기, 청소기 등 모터를 탑재하는 백색가전

평가 보드 정보

본 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.