『ROBOT 이론/실무 정리』

1. 설계 목적

• FAN의 동작 유무를 판단하여 I/O 출력을 하는 회로를 구성
• FAN은 3Pin(VCC, GND, TACHO) 제품을 사용하여 구현

2. 제품 목록

단안정 멀티바이브레이터 (ex, SN74LV123)
: 디지털 펄스를 지속하거나 스위치의 시간을 지연할 때 사용

3. 회로도 및 특징 설명

• FAN의 동작 유무에 따라 에러를 출력하는 회로
• FAN의 TACHO는 1초에 약 200개 펄스를 출력하여 이를 입력받아 처리함
• PWM 펄스가 지속되거나 정지되면 R/C 필터를 통해 High 또는 Low를 출력할 예정
• 하지만 RC 필터의 영향으로 Error가 PWM으로 출력되는 현상이 있어 RC 값을 계산하고 테스트할 필요가 있음
• 이후 RC 필터의 C값을 변경하며 출력 확인

4. RC 필터

• 단안정 멀티바이브레이터 IC에서 출력 신호를 제어하기 위해 RC 필터가 사용됨
• RC 값에 따라 펄스, High, Low가 출력됨
• 해당 기능은 펄스가 아닌 High, Low로 출력하기 위해 적정 R, C 값을 선정함

• B, CLR = 3.3V
• trr은 A의 한 펄스 주기
• tw는 유지되는 시간
• 펄스가 발생하면 총 tw(+trr) 시간 동안 유지됨
• 이러한 기능을 활용하여 High, Low로 출력이 가능함

• Trr과 tw를 계산하기 위해 데이터시트의 표를 참고함
• Trr = 1/(rpm/60/2)*1000000000
  -> rpm: 7000, 60: rpm to rmsec, 2: 1주기에 두개 펄스 발생, *: ns to sec
• K 값은 그래프를 참고하여 약 1.01로 작성

• trr은 FAN의 스펙에 따라, tw는 RC 필터 스펙에 따라 조정할 수 있음
• FAN의 RPM은 최대 7,000(@24V)이며 전압에 따라 낮아질 수 있음
• 즉, trr 값은 최소 4ms이며 입력 12V일 때 약 3,000 RPM으로 나타남
• FAN의 RPM을 최대 7,000 / 최소 3,000이라고 가정하면, 모두 Error를 검출할 수 있도록 tw값을 10ms 이상으로 설정해야 함
  (실험 참고)

• 표의 1번과 같이 RC를 10k, 104로 정한다면 tw가 1ms로 설정되며, 게이트의 출력 Q가 PWM 출력되게 됨
• 따라서 RC 시정수를 늘려 tw값을 10ms 이상으로 설정하려면, 2번 혹은 4번과 같이 R, C를 변경해야함

• 표 1번의 경우 1.00E+06, 2번의 경우 1.00E+07로 나타남

• 최종적으로 표 1번의 trr+tw 값 1ms를 10ms이상으로 변경하기 위해, 저항 10k옴에서 100k옴으로 변경함

페라이트 코어

로봇의 EMC 테스트를 진행하며, 제조사별 페라이트 코어 표를 정리하였다.

EMI 전자파 장해 시험의 경우, 30MHz ~ 1GHz 의 주파수 대역에서 시험을 진행한다.

시험을 진행하며 Margin 을 확인하고, 전자파가 많이 방출되는 대역폭에 맞게 페라이트 코어를 장착한다.

연결해도 부족하다면 케이블을 한번 감아주는 것이 더 유리하다. (2배 이상 효과)

보통 TDK 제품이 저렴하고 재고가 많아 많이 사용하지만,

개인적으로 Wurth Elektronik 사 제품이 타사 대비 임피던스 값이 높아 선호한다.

국내 제품도 여러 조사를 하였지만 중국에서 OEM으로 수입해 판매하는 경우가 많다.

TDK 선정 가이드 표

https://product.tdk.com/en/products/selectionguide/clamp.html

페라이트 정리 표

사용 환경

* Program: UniFlash, FlashPro430

* Download Tool: MSP-FET430UIF, FlashPro430 Flash Programmer

* MCU: MSP430

UniFlash 설치

https://www.ti.com/tool/UNIFLASH#downloads

프로그램 업로드 방법

이전 게시물을 참고하여 hex 파일을 준비한 상태에서 아래와 같이 다운받는다.

1. UniFlash 프로그램 실행을 실행한다.

2. Device 설정 및 Download Tool 연결 후 "Start" 클릭한다.

3. Browse를 통해 Hex파일을 열어준 후, Load Image를 클릭한다.

프로그램 업로드 방법 (더욱 간단한 방법)

Bat 파일을 생성하여 펌웨어를 업로드하면, 더욱 간단하게 사용할 수 있다.

1. 'Stanalone Command Line' 탭에서 파일명을 입력하고 Generate Package를 클릭하면 압축파일을 다운받을 수 있다.

2. 압축을 풀면 Bat 파일 두 개와 기타 설정 파일이 생성된다. 그 중 dslite.bat를 클릭하면 설치가 완료된다.

3. 아래와 같이 나타난 후 cmd창이 종료되면 펌웨어를 성공적으로 다운 받은 것이다

* 참고) 혹여나 아래와 같이 나타나고 꺼지는 이유는 다른 프로그램에 Device가 연결되었기 때문이다.

UniFlash 혹은 CCS가 켜져있는지 확인하자.

펌웨어를 정상적으로 다운받았는데 동작이 되지 않는 경우..

UniFlash 프로그램을 사용하며 Setting 메뉴에서 MCU의 메모리를 ERASE 하는 기능이 있다.

해당 기능을 사용 시, MCU의 DCO(디지털 제어 오실레이터 - Digitally Controlled Oscillator)의 메모리 또한 삭제된다.

이 경우, 펌웨어를 다운받는다고 해서 DCO를 복원하거나 쓸 수 있는 것이 아니다.

메모리 영역이 코딩 부분과 DCO이 구분되어있기 때문이다.

따라서 FlashPro430 툴과 프로그램을 사용하여 DCO을 설정해주도록 한다.

1. FlashPro430 프로그램을 실행한다.

2. [Setup] - [DCO Calibration]을 클릭하여 원하는 주파수를 입력한다.

3. 우측하단에 [DCO Calibration]을 클릭하여 주파수가 설정되도록 한다.

4. [Tools] -  [DCO Frequency Test] 을 클릭하여 설정한 주파수가 정상적으로 출력되는지 확인한다.

5. 끝,, 펌웨어가 정상적으로 동작하는지 확인하자.

사용 환경

* IDE: Code Composer Studio 11.2.0

* MCU: MSP430

Hex 파일 만드는 방법

1. CCS 프로그램에서 프로젝트를 연 후, Alt+Enter 키를 누르거나 프로젝트 속성을 실행한다.

 

2. [Build] - [MSP430 Hex Utillity] 탭으로 이동하여, Enable 'MSP430 Hex Utillity' 체크박스를 클릭한다.

3. [General Options] 탭에서 아래와 같이 memory와 rom의 width 값을 8로 설정한다. (기본 설정)

4. [Output Format Options] 탭에서 Format을 Intel hex로 설정한다.

-. 기본 설정시 hex 파일의 첫문자가 "%"로 시작되며, Intel hex로 설정시 ":"로 시작된다.

 

5. 이 후, 빌드나 다운로드를 받으면 [프로젝트 폴더] - [Debug] 폴더에 hex 파일이 생성된다.

Pin Diagram

레지스터 설정 설명

1) GPIO(x = 1,2)

: Port 1,2의 I/O 설정

• PxDIR: Input, Output 설정 / I:0, O:1
• PxSELy(x,y = 1,2)
  : GPIO 혹은 Peripheral Funtion 설정 / PxSEL과 PxSEL2를 0으로 설정해야 일반 I/O로 사용할 수 있다.
  : PxSEL이 1인 경우, Peripheral 로 사용 가능, PWM 사용 시 해당 핀 1로 설정

• PxREN
  : Resistor Pullup/pulldown resistor 설정 / Disable:0, Enable:1
  : Input일 때 사용하며 PxREN을 설정하여 풀업, 풀다운 저항을 설정할 수 있다. (Common High or Low)

• PxIN: Input 값
• PxOUT: Ouput 값
• PM5CTL0 &= ~LOCKLPM5;
  : MSP430F Series는 FRAM 모델로서 전원이 인가된 후 PM5CTL0의 LOCKLPM5 bit를 0으로 만들어 I/O 설정을 할 수 있도록 한다.

▶EX)

P1DIR |= 0b00000010  ->  Port1의 Bit2를 Output으로 설정

P1OUT = 0xFF  ->  Port1의 모든 Bit ON

P2OUT |= 0x04  -> Port2의 Bit3 ON

P2OUT &= ~0x10  ->  Port2의 Bit4 OFF

2) Timer (x,y = 0,1)
: MSP430G2333 의 경우, Timer A,B 중 A만 있음(참고. Pin Diagram)

• MCLK
  :Master Clock; MCU의 메인 Core에 사용되는 클럭
• SMCLK
  : Sub-Main Clock; 주로 고속이 필요한 Peripheral 에 클럭을 공급
• DCO
  : 디지털 입력 값을 받아 특정 주파수의 발진 클럭을 만듦
• DCO (The digitally controlled oscillator)
• DCO는 최대 16MHz 이며, 1, 8, 12, 16으로 설정 가능

▶EX)

//DCO 16Mhz
if (CALBC1_16MHZ==0xFF)       // If calibration constant erased
{
    while(1);                 // do not load, trap CPU!!
}
DCOCTL = 0;                   // Select lowest DCOx and MODx settings
BCSCTL1 = CALBC1_16MHZ;       // Set range
DCOCTL = CALDCO_16MHZ;        // Set DCO step + modulation*/

• TAxCTL
  : Timer Control; Mode, Input Divider, Clock Source Select 세 가지로 나누어 설정

▶EX)

Timer0 A3, SMCLK / 4 , Up mode  ->  TA0CTL = TASSEL_2 + MC_1 + ID_2;

#define MC_0                   (0*0x10u)      /* Timer A mode control: 0 - Stop */
#define MC_1                   (1*0x10u)      /* Timer A mode control: 1 - Up to CCR0 */
#define MC_2                   (2*0x10u)      /* Timer A mode control: 2 - Continous up */
#define MC_3                   (3*0x10u)      /* Timer A mode control: 3 - Up/Down */
#define ID_0                   (0*0x40u)      /* Timer A input divider: 0 - /1 */
#define ID_1                   (1*0x40u)      /* Timer A input divider: 1 - /2 */
#define ID_2                   (2*0x40u)      /* Timer A input divider: 2 - /4 */
#define ID_3                   (3*0x40u)      /* Timer A input divider: 3 - /8 */
#define TASSEL_0               (0*0x100u)     /* Timer A clock source select: 0 - TACLK */
#define TASSEL_1               (1*0x100u)     /* Timer A clock source select: 1 - ACLK  */
#define TASSEL_2               (2*0x100u)     /* Timer A clock source select: 2 - SMCLK */
#define TASSEL_3               (3*0x100u)     /* Timer A clock source select: 3 - INCLK */

• TAxCCRy
  : Timer x Capture/Compare y; PWM Period 설정 (16Bit)
  : UP mode일 때, TACCR0까지 Count
  : Continuous mode 일 때, 0FFFFh까지 Count

• TAxCCTLy
  : PWM Output Mode (5,6,7 Bit) , Enable (4 Bit) 등등 설정 (16Bit)
  Output Mode = 2,3,6,7

P2.7을 I/O로 사용하도록 설정 – P2SEL

P2.7을 입력으로 설정 – P2DIR

P2.7의 인터럽트를 인에이블 – P2IE

P2.7의 인터럽트가 rising edge에서 발생하도록 설정 – P2IES

P2.7의 인터럽트 플래그를 0으로 리셋 – P2IFG : P2IFG를 세팅한 이후에 P2DIR이나 P2OUT에 쓰기를 실행하면 P2IFG에 영향을 줄 수 있으니 주의하자.

인터럽트 이네이블 레지스터 (PxIE)

• Bit = 0: 인터럽트 디세이블 설정

• Bit = 1: 인터럽트 이네이블 설정

인터럽트 에지 선택 레지스터 (PxIES)

• Bit = 0: low-to-high 설정

• Bit = 1: high-to-low 설정

Timer Interrupt 사용법

TA0_A0, TA0_A1, TA1_A0, TA1_A1

#pragma vector = TIMER0_A1_VECTOR
__interrupt void TIMER0_A1_ISR (void)
{

}

LPM: Low Power Mode

관련 링크

• TI Resource Explorer (MSP430G2333)
  https://dev.ti.com/tirex/explore/node?node=ALqp-HjhRxrOz2kM0Zr.UQ__IOGqZri__LATEST
• Blog
  https://velog.io/@pikamon/MSP430-4
  https://msp43x.tistory.com/53
  https://studylib.net/doc/18129112/msp430-clock-system-and-timer

st-link/v2 장비의 jtag 커넥트와 stm32f103을 위의 그림과 같이 연결시킨다.

물론 모든 VDD와 VDDA도 연결시켜야 한다.  또한 BOOT0 핀은 pull-down 상태를 유지하도록 pull-down 저항을 이용하여 VSS에 연결시켜야 다운로드된 프로그램이 실행된다.

만약 SWD를 사용하지 않고 칩내부의 부트로더를 이용하여 실행파일을 로딩할 경우에는 BOOT0 핀을 pull-up 시켜주면 된다.

포토커플러 (photocoupler)

신호 그라운드를 다르게 정하고 ON/OFF를 하고 싶은 경우(Digital Input/Output)에는 포토커플러를 사용한다.

위의 부품은 일반적인 형태(다이오드 1개)가 아닌 다이오드 2개를 사용하여 교류 전류를 사용할 수 있다.

다이오드 2개를 사용하는 이유는 아래와 같다.

1) LED의 역서지 전압을 막기 위해

2) 입력 전압을 VCC, GND 반대로 연결해도 OK

3) AC 전압을 사용할 때

다르게 표현하자면 1,2번 핀이 바뀌어도 상관이 없는 것이다. 2번 핀을 GND에 연결하고 1번 핀을 Control하여 동작시킬 수 있지만, 1,2번 핀 모두 Control 하고 싶다면 위와 같은 부품을 사용하면 된다.

왼쪽의 다이오드는 발광 다이오드로 LED라고 생각하면된다. 오른쪽의 TR은 NPN형이며 LED를 통해 빛을 받으면 작동된다. 따라서 포토커플러는 LED를 사용하기 때문에 수명이 있어 오래 사용될 경우에는 이 부품을 사용하지 않는 것이 좋다.

CTR (Current Transfer Ratio, 전류 전달비)

CTR = Ic / If * 100

CTR은 전류 전달비를 의미하고, 다이오드의 전류를 If, TR에 전류를 Ic라고 한다.

즉, 입력측의 전류가 적어도 출력측의 전류를 높여 사용할 수 있다는 것이다.

CTR을 선정할 때에는 최소 값(Min.)값을 중심으로 선정하며,

보통 CTR의 최소 값을 100%이상으로 사용한다.

BL의 경우, 최소 값이 200%로 가장 높다. 하지만 유통시장에 수량이 적기 때문에 보통 GB를 선택한다.

이 때, CTR의 등급을 나누는 Rank는 Datasheet를 참고하여 선정하기 바라며, 해당 부품에 표기되어 확인할 수 있다.

제조사

기본적으로 많이 사용하는 제조사는 Toshiba, onsemi, Vishay가 있다.

https://www.mouser.kr/c/optoelectronics/optocouplers-photocouplers/

주변 회로 설계

포토커플러를 다양하게 사용할 수 있지만 기본적인 회로를 설명하겠다.

아래 회로는 사용자가 24V를 이용하여 3.3V 전원을 Control 하는 회로를 구성한 것이다.

기존에는 포토커플러가 동작하지 않기 때문에 4번 핀은 3.3V로 연결될 것이다. 이후, 24V의 전원을 사용하여 Input 신호를 주게되면 4번->3번으로 전류가 흘러 Low(약 0V)로 나타난다.

주변 부품으로 저항 선정 방법을 설명하겠다.

우선 R3의 경우 풀업저항으로 연결한 것이므로 생략한다.

R1은 LIMIT, R2는 BIAS를 위해 연결했다고 생각하면 된다.

자세한 내용은 생략하고 R1에 대해 좀 더 설명하겠다.

R1에 흐르는 전류를 1~2mA로 흘리는 것이 좋기 때문에,

저항 값을 변경해야되지만, 이 뿐만 아니라 전력(P)와 저항 크기와 관계가 있다.

4.7kΩ, 1/4W이 사용가능하다면 10kΩ, 1/8W도 사용가능하다는 것이다.

가격 차이는 거의 나지 않기 때문에 무엇을 골라도 상관없다.

또한 J타입(5%)를 사용해도 무방하다.

선정한 R1과 R2 값을 확인해보자.

포토커플러의 If-Vf 그래프를 참고하여 확인할 것이다.

Vf는 아래 Datasheet와 같이 1.25V(약 1.3V)로 확인되며, 이 값으로 If 의 계산 값이 범위내에 들어오는지 확인하자.

위의 그래프에서는 0℃이고 Vf가 1.3V일 때, If가 10mA이하이면 된다는 것을 보여준다.

계산된 If는 3.53mA이기 때문에 사용가능한 IC라고 할 수 있다.

정리하면,

Vf, If, Vin 값을 설정한 후에 저항과 함께 계산하여 주어진 스펙과 비교하여 선정한다.

회로 시뮬레이션

http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html

https://zrr.kr/74rB

위의 사이트에서 아래 더보기 칸의 내용을 넣으면 시뮬레이션을 확인할 수 있다.

24V, 5V, 3.3V를 이용하여 3.3V를 제어하는 회로이며,

자신이 원하는 회로를 시뮬레이션을 통해 간단히 확인할 수 있다.

↓더보기 클릭↓

MOSFET는 Transistor(트랜지스터, TR)의 한 종류이며 BJT와 다르게 사용하고 있다.

MOSFET는 N채널과 P채널이 있다.

• N채널은 BJT의 NPN과 같이 사용됨
• P채널은 전원 제어용으로 사용됨

MOSFET를 사용하는 이유는 BJT보다 반응속도가 빠르기 때문이다.

하지만 입력 임피던스가 높아 충분한 전압을 인가해주어야 한다.

MOSFET 선정방법

(Ex, On Semiconductor사의 CPH6354)

1. Gate to Source Threshold
   - Gate와 Source간의 전압차이로 인해 FET가 ON/OFF가 됨
   - 이 때의 전압차이를 스레스홀드(Threshold)라고 하며, VGS 또는 Vth라고 표현함
   - 보통 -1~-2V 정도 되지만, 편의상 전압분배로 /2를 하는 경우가 많음
   
   
2. Drain to Soure Resistor
   - FET가 켜지만 Source에서 Drain으로 전류가 흐르지만, Threshold에 따라 저항이 바뀜
   - Threshold(전압 차이)가 크면 저항이 작음
   - 하지만 너무 크면(Ex, Gate에 GND를 연결하면) VGSS(Gate to Source Voltage) 보다 높기 때문에 FET가 손상될 수 있음
   - 예를 들면 VGSS가 +-20V라고 한다면, 24V를 Source에 연결하고 Gate에 GND를 연결했을때 Threshold 값은 24V이며 VGSS보다 큰 전압 차이가 나게된다.
   - 결국 편의상 Source와 Gate사이에 10k, Gate 입력에 10k연결해서 Source에 24V 연결, Gate에 12V가 연결되도록 하는 것이 좋음
    

TVS 다이오드

TVS를 왜 넣어야하는가!

EMS 내성시험을 진행하면서 전원회로의 DC/DC 컨버터가 손상되는 이슈가 있었다.

외부 시스템으로부터 24V가 입력되어,

Fuse, TVS 다이오드와 캐패시터를 거친후 DC/DC로 연결되는 회로였다.

과도 전압(EMS내성 시험 중 ESD, Burst 시험에 사용되는 높은 전압)이 발생되면,

TVS 다이오드를 통해 GND로 흐르게 되며, 이 때 "Surge 전압(과도 전압)을 션팅(클램핑)한다."고 표현한다.

IC가 손상된 이슈에 대해 TVS 다이오드를 연결하여 서지 전압으로부터 보호하고자 한다.

TVS 다이오드와 선정 방법에 대해 확인하자.

Surge 전압을 Shunting(션트한다) -> 과도한 전류가 시스템 안으로 들어오지 않게 하다.

TVS 다이오드: 과도 전압 억제기, 서지 보호를 위한 소자, 순간의 과전압만 보호

TVS 다이오드는 서지 전압과 ESD(정전기와 같은 순간 과도 전압)으로 부터 보호하기 위한 부품이다.

설명하기에 앞서 단어를 정의하자면,

아래와 같이 컨트롤러, PLC, SMPS 등으로 부터 입력받는 곳을 Power Input,

서지를 보호해야하는 IC로 전원을 인가해주는 곳을 IC Input이라고 정의하겠다.

선정할 때 이것만 기억해라!

TVS를 선정할 때, 가장 중요한 변수는 VR, VBR, VC와 방향성이다.

1. Vr (=Vrwm, Vwm, Vstandoff)
   : Reverse Working Maximum Voltage, Stand-off Voltage / 동작 전압
   -. 다이오드에는 전류가 흐르지 않고 연결된 장치가 동작됨 (5uA가 TVS 다이오드에 흐름, 거의 흐르지 않음)
   -. Vr은 IC 동작 전압보다 커야함 (IC 동작 전압보다 Vr이 작은 경우, 동작하지 않을 수 있음)
    
2. Vbr
   : Break down Voltage / 항복전압
   -. 클램핑을 시작하는 구간
   -. 다이오드에 전류가 흐르기 시작하는 시점 (1mA가 TVS 다이오드에 흐름)
   -. 생산 및 온도에 따라 값이 변하여 범위로 지정됨 (Min. ~ Max.)
   -. Vbr이 낮을 수록, 서지와 ESD로부터 보다 잘 보호할 수 있음
3. Vc (=Vclamp, Vrsm)
   : Clamping(Surge) Voltage / 클램핑(서지) 전압
   -. Vc는 IC 최대 입력 전압보다 낮아야함 (IC 최대 입력 전압보다 높은 전압 인가될 경우 IC가 손상되기 때문에, IC에 최대 입력 전압보다 낮은 전압이 입력되도록 Vc 전압 이상부터 Shunting 해주어야 한다.)
   
   
4. 방향성(Polarity)
   : 바이폴라(양방향)과 유니폴라(단방향)으로 구분-. 보통 AC는 유니폴라를, DC는 바이폴라를 사용
   -. IC위치에 DC/DC 컨버터를 사용하는 경우 유니폴라의 TVS 다이오드를 사용하는데, 입력 전압의 범위가 (-)전압부터 시작하는 경우가 있어 Vf를 추가로 확인해야 함

* 참고)

제조사는 Littelfuse, Bourns, Vishay를 주로 사용

직접 부품 선정을 해보자!

부품선정 예시를 들자면,

Power Input 전압이 23V ~ 25V이고, IC Input의 동작 전압이 24V, 최대 입력 전압이 42V라고 하자.

이 때, 사용할 TVS 다이오드(1KSMB30A)의 Spec.은, Vr = 25.6V, Vbr = 28.5V ~ 31.5V, Vc = 41.4V 이다.

간단히 나열하면 아래와 같다.

부품을 선정할 때,

Vr은 Power Input보다 크게, Vc는 IC 최대 입력 전압보다 작은 것을 선정한다.

또한, Vr와 Vc은 작을 수록 회로를 보다 잘 보호할 수 있다.

그 중, VBR은 다이오드에 전류가 흐르기 시작하는 시점을 의미한다.

(TVS 다이오드에 VBR 이상의 전압이 흐르면 GND로 전류를 흘려준다. IC Input으로 전류가 흐르지 않는다.)

따라서 IC Input의 최대 입력 전압이 VBR보다 크게 설계를 해야 상시에 전원이 인가될 수 있다. (최대Vic < Vbr)

반대로 IC Input의 최대 입력 전압이 VBR보다 작다면 IC에 과전압이 흘러 손상될 수 있다는 것이다.

42V보다 큰 전압이 입력될 경우에 DC/DC 컨버터가 손상되기 때문에, VBR은 42V보다 적어야 한다.

보통 SMPS의 최대 전압(Power Input의 최대)가 VR의 최소 값보다 작도록 설계되는게 맞지만,(VBR에서 1mA가 흐르며 이 값이 클 수 있기 때문,,)

VC도 함께 고려하기 때문에 Power Input은 VR 혹은 VBR보다 작도록 설계하면 된다.

해당 내용은 아래에서 자세히 다뤄진다.

TVS 다이오드를 Datasheet를 참고하며 선정해보자 !

우선 아래 표는 LM61460의 Datasheet이다. 입력전압은 -0.3V~42V로 확인된다.

위의 표에서 입력이 최대 42V이므로 그 이상의 전압이 인가될 시 해당 IC는 손상이 된다.

따라서 그전에 TVS를 이용하여 서지전압을 접지로 흐를 수 있도록 하는 것이 TVS의 기능이다.

하지만 아래 표와 같이 1KSMB30AHR5G의 클램핑 전압이 41.4V이지만 LM61460의 최대 입력 전압이 42V이므로 TVS 다이오드(41.4V)가 최대 입력 전압(42V)보다 낮지만 이와 비슷한 값을 가지고 있다.

따라서 TVS 다이오드를 42V보다 훨씬 적은 전압을 클램핑할 수 있도록 재선정이 필요하다.

(클램핑하지만 위험범위에 있기 때문에 41.4V보다 좀 더 적은 전압을 가진 TVS 다이오드가 안정적)

바이폴라의 경우 위아래의 전압을 클램핑하지만, 유니폴라는 위의 전압만 클램핑을 한다.

DC/DC의 경우 입력 전압의 범위가 -0.3V~42V이기 때문에 한쪽만 클램핑해주는 유니폴라 TVS 다이오드를 사용해야 한다.

LittelFuse의 1KSMB27A의 클램핑 전압(Vc)은 37.5V이므로, 37.5V보다 높은 전압은 클램핑하여 DC/DC IC를 보호한다.

참고로 항복 전압(VBR)을 선정 시에 입력전원(Power Input 전압의 허용치 +5 or 10%)보다 높게 설정한다.

Littelfuse의 1KSMB27A 부품이 Shortage인 관계로 다른 제품을 확인해야한다.

우선 SMB사이즈로 Artwork이 설계되어 있으므로, DO-214AA로 된 제품을 확인한다.

(참고) DO-214AA: SMB / DO-214AB: SMC / DO-214AC: SMA

또한 항복 전압은 Power Input의 최대(25.2V)보다 높은 전압으로 설정한다.

제조사는 Littelfuse, Bourns, Vishay를 주로 사용하므로,

재고가 있는 부품 중, Bourns의 P6SMB27A-Q 부품으로 선정하였다.

참고: https://kr.mouser.com/datasheet/2/54/bourns_07102019_P6SMB-Q-1621328.pdf

P6SMB27A-Q는 유니폴라이며, VBR 최소는 25.7V, VRWM은 23.1V, VC(VRSM)은 37.5이다.

(25.7V부터 28.4V이상은 클램핑되며,

SMPS의 최대 전압은 25.2V이며 이는 VBR보다 낮은 수치를 나타낸다.

또한 DC/DC의 최대 입력 전압인 42V를 클램핑할 수 있는 VC(37.5V)로 나타나며,

P6SMB27A-Q 부품은 사용 가능한 TVS 다이오드라고 할 수 있다.

Part list와 BOM의 차이가 헷갈릴 수 있다.

파일명에 BOM이라고 작성했지만 Part list를 작성한 경우가 간혹있어 간략히 설명한다.

1. BOM
해당 문서를 보면 상위, 하위 부품들을 알 수 있고,
한 개의 완제품이 어떻게 조립되어 만들어지는지 간략히 알 수 있다.

2. Part list
파트리스트는 단순히 부품 목록표이다. 해당 문서를 보고 상위, 하위 도번이나 체계는 알 수 없다.
제품의 단가를 책정하기 위해 해당 문서에 부품의 단가를 작성하기도 한다.

정리하자면,
문서를 보고 해당 제품을 만들 수 있다면 BOM,

부품만 쭈욱 나열되어 있으면 Part list