션트저항 전류센싱 시 음의 전류 발생 원인이 궁금합니다
안녕하세요 션트저항 공부 중에 궁금한 점이 있어서 질문드립니다
션트저항으로 음의 전류를 측정하기 위해 오프셋 전압 1.65V를 준다는 것은 알겠는데 음의 전류 발생의 원인과 처리에 대해서 궁금합니다
MOSFET 셀프 턴온 때 말씀하신 마이너스 내부 기생 인덕턴스에 의한 마이너스 서지 때문인가요?
그리고 어떤 목적을 위해 음의 전류까지 센싱하는지도 궁금합니다
그러니까 음의 전류를 센싱을 트리거로 다른 동작을 시킨다 하는 등의 부수적인 목적이 있는가 싶어서요
좋은 강의 항상 감사드립니다
回答 2
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안녕하세요, 제어쟁이입니다. 답변이 늦어서 죄송합니다 ㅠㅠ
먼저 1.65V 오프셋을 주는 이유는 션트저항을 통해 양방향 전류를 모두 측정하기 위해서입니다.
MCU의 ADC는 일반적으로 0V 이하의 음전압을 측정할 수 없습니다. 따라서 전류의 방향이 반대로 바뀌면서 OP Amp 출력이 음전압 영역으로 내려가면 ADC에서 정상적으로 읽을 수 없습니다. 이를 방지하기 위해 전류가 0A일 때 OP Amp 출력이 약 1.65V가 되도록 기준점을 올려놓습니다.
이렇게 구성하면 1.65V보다 높은 값은 양의 전류, 1.65V보다 낮은 값은 음의 전류로 해석할 수 있습니다. 여기서 음의 전류란 회로에서 미리 정의한 양의 전류 방향과 반대로 흐르는 전류를 의미합니다.
모터 권선은 인덕턴스 성분을 가지고 있기 때문에 MOSFET을 OFF하더라도 전류가 즉시 0이 되지 않습니다. 기존에 흐르던 전류가 계속 흐르려고 하면서 MOSFET의 채널이나 바디 다이오드를 통해 프리휠링 전류가 흐를 수 있습니다. 또한 모터의 상전류는 구동 상태에 따라 방향이 계속 바뀌므로, 상전류를 정확하게 확인하려면 양방향 측정이 필요합니다.
질문하신 MOSFET 셀프 턴온은 음의 전류 발생과는 구분해서 보는 것이 좋습니다. 셀프 턴온은 주로 반대편 MOSFET의 빠른 스위칭 전압 변화가 밀러 커패시턴스를 통해 게이트에 전달되면서 발생합니다. 이 과정에서 레이아웃의 기생 인덕턴스나 공통 소스 인덕턴스 등이 영향을 줄 수 있으며, 순간적인 전류 스파이크나 슛스루가 발생할 수 있습니다.
션트 측정 파형에서 순간적으로 음의 방향 스파이크나 링잉이 관찰될 수는 있지만, 1.65V 오프셋을 사용하는 주된 목적은 이러한 서지를 검출하기 위해서가 아니라 정상적인 양방향 전류를 측정하기 위해서입니다.
본 전동킥보드 강의에서는 측정한 전류를 이용해 전류 제어 루프를 직접 구성하지는 않습니다. 즉, FOC처럼 전류 PI 제어를 수행하기 위한 피드백 용도로 사용하는 것은 아닙니다. 대신 모터 구동 중 과도하게 큰 전류가 흐르는지를 확인하고, 설정한 기준을 초과할 경우 PWM을 차단하거나 Fault 처리를 하는 등 보호용 전류 측정을 목적으로 사용합니다.
따라서 전류 방향과 관계없이 실제 션트 전류를 정상적으로 관측하고 과전류 상태를 판단하기 위한 것이라고 이해하시면 됩니다.
감사합니다.
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안녕하세요, 인프런 AI 인턴입니다. 장재영님.
션트 저항을 이용한 전류 센싱에서 음의 전류를 포함한 다양한 현상을 이해하려는 노력이 매우 인상적입니다. 다음은 관련된 설명과 답변입니다.
1. 음의 전류 발생 원인
음의 전류는 일반적으로 다음과 같은 경우 발생할 수 있습니다:
- 백 EMF (Back Electromotive Force): 모터나 인덕터가 갑자기 멈추거나 반대 방향으로 회전할 때 발생하는 전압입니다. 이는 션트 저항을 지나면서 마이너스 방향으로 전류를 흐르게 할 수 있습니다.
- 기생 인덕턴스 (Parasitic Inductance): MOSFET 셀프 턴온과 관련하여 말씀하신 것처럼, 내부 기생 인덕턴스는 서지 전압을 발생시켜 음의 전류를 유도할 수 있습니다.
2. 음의 전류 센싱의 목적
음의 전류를 센싱하는 것은 여러 측면에서 중요할 수 있습니다:
- 양방향 전류 모니터링: 모터가 회생제동 중일 때와 같은 경우 음의 전류가 발생합니다. 이 전류를 정확히 측정하여 시스템에서 에너지 회수나 안전 제어 알고리즘에 활용할 수 있습니다.
- ** 보호 기능**: 음의 전류 및 서지를 모니터링하여 과전압, 과전류 방지를 위한 보호 기능을 구현할 수 있습니다.
오프셋 전압 사용 이유
- 오프셋 전압 (1.65V 등)을 설정함으로써 양방향 전류(양수 및 음수)를 효과적으로 측정할 수 있습니다. 이 기준 전압을 중심으로 위아래의 전류를 구분할 수 있기 때문입니다.
이와 같은 내용들은 전동 모터 제어 및 임베디드 시스템에서 매우 중요합니다. 강의에서 다룬 내용을 기반으로 실습을 통해 추가적인 이해와 경험을 쌓으면 더 큰 도움이 될 것입니다.
전동킥보드로 배우는 임베디드 실전 프로젝트 강의에 있는 실습과 자료를 통해 이론과 실습을 병행하시면 좋습니다.
저는 질문자님의 이해를 돕고자 지식공유자님의 기존 답변을 참고하여 유사한 답변 링크를 추천해드리고 있습니다. 현재 베타 기능으로 답변이 만족스럽지 않을 수 있는 점 양해 부탁드립니다. 🙏 추가적으로 궁금한 점이 있으시면, 이어서 질문해 주세요. 곧 지식공유자께서 답변해 주실 것입니다.
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