현대 에어컨 시스템에서는 팬 모터 중심적인 역할을 한다. 안정적인 공기 흐름을 제공할 뿐만 아니라 장기적이고 효율적이며 안정적인 작동을 보장해야 합니다. 이를 달성하기 위해 팬 모터와 구동 회로는 과전류 보호, 과전압 보호, 과열 보호라는 정교한 "삼중 보호" 기능을 갖추고 설계되었습니다. 이러한 보호 메커니즘은 모터의 "보호자" 역할을 하며 비정상적인 작동 조건에 신속하게 대응하여 손상이나 더 심각한 사고를 방지합니다.
과전류 보호: 전류 "홍수"를 차단합니다
과전류 보호는 팬 모터에 대한 가장 일반적인 보호 조치 중 하나로, 과도한 전류로 인한 모터 소진을 방지하도록 설계되었습니다. 비정상적인 전류 증가는 팬 블레이드가 끼거나 베어링이 끼거나 구동 회로 단락 또는 과도한 전압 변동과 같은 다양한 이유로 발생할 수 있습니다. 전류가 모터의 정격 값을 초과하면 상당한 줄 가열이 발생하여 코일 온도가 급격히 상승하여 궁극적으로 절연 고장이나 심지어 소진이 발생합니다.
과전류 보호는 여러 가지 방법으로 구현될 수 있습니다
하드웨어 전류 감지: 이것은 가장 직접적이고 신뢰할 수있는 방법입니다. 엔지니어는 일반적으로 전류 감지 저항기(션트 저항기 또는 홀 효과 센서 등)를 구동 회로와 직렬로 연결하여 모터를 통해 흐르는 전류를 실시간으로 모니터링합니다. 저항기 양단의 전압이 미리 설정된 임계값을 초과하면 드라이버 칩 (MCU/DSP) 은 과전류 이벤트를 감지하고 즉시 모터의 전원을 차단합니다. 이 방법은 빠른 응답을 제공하며 보호 회로의 핵심입니다.
소프트웨어 전류 제한: PWM(펄스 폭 변조) 제어 팬 모터 드라이버에서는 소프트웨어 알고리즘을 통해 전류 제한을 달성할 수 있습니다. 드라이버 칩은 지속적으로 전류를 샘플링합니다. 전류가 위험한 수준에 접근하면 MCU는 PWM 듀티 사이클을 사전에 줄여 출력 전압과 전류를 줄여 전류를 안전한 범위 내로 유지합니다. 이 방법은 보다 정확한 보호를 제공하고 일시적인 전류 서지를 방지합니다.
퓨즈: 전원 입력부에 재설정 가능한 콘덴서 퓨즈(PPTC)나 일회용 퓨즈를 사용하는 것은 간단하고 효과적인 과전류 보호 방법입니다. 전류가 특정 수준을 초과하면 PPTC의 저항이 극적으로 증가하여 전류가 제한되며; 반면에 일회용 퓨즈가 녹아 회로가 완전히 분리됩니다. 간단하지만 이 방법은 자동으로 복구되지 않으며 수동 교체가 필요합니다.
과전압 보호: 전압 스파이크로부터 보호합니다
과전압 보호는 주로 비정상적으로 높은 전원 공급 장치 전압을 해결합니다. 예를 들어, 그리드 변동, 낙뢰 또는 전원 모듈 고장으로 인해 모두 일시적인 전압 스파이크가 발생할 수 있습니다. 과도한 전압은 드라이버 칩(MOSFET 등)과 커패시터를 고장낼 수 있으며, 심각한 경우 회로 기판 화재를 일으킬 수 있습니다.
과전압 보호 방법은 다음과 같습니다
TVS(과도 전압 억제기) 다이오드: TVS(과도 전압 억제기) 다이오드를 전원 공급 장치 입력과 병렬로 연결하는 것은 일반적인 보호 조치입니다. TVS 다이오드는 정상 전압에서 높은 저항을 나타냅니다. 전압이 순간적으로 클램핑 전압을 초과하면 빠르게 전도되어 초과 에너지를 접지로 전환하여 전압을 안전한 수준으로 클램핑하고 후속 회로를 보호합니다.
바리스터: 바리스터는 TVS 다이오드와 유사한 원리로 작동하지만 응답 속도가 느리고 에너지 흡수 용량이 더 큽니다. 일반적으로 고에너지 전압 서지를 흡수하고 회로를 손상으로부터 보호하는 데 사용됩니다.
소프트웨어 보호: 드라이버 칩에 내장된 ADC (아날로그-디지털 변환기) 는 전원 공급 장치 전압을 실시간으로 모니터링합니다. 전압이 안전 임계값을 초과하면 소프트웨어는 드라이버 출력을 중지하고 전압이 정상으로 돌아올 때까지 오류 보호 모드로 들어가는 등 과전압 보호 절차를 실행합니다.
과열 보호: 고온 부식으로부터 보호합니다
팬 모터는 장기간 높은 부하에서 작동하거나 열 방출이 좋지 않을 때 계속 가열됩니다. 고온은 전자 부품 및 모터 코일에 해로워 절연 저하, 자기 자기 제거 및 베어링 윤활 고장을 유발하여 궁극적으로 모터에 영구적인 손상을 초래합니다. 과열 보호는 장기적인 모터 신뢰성을 보장하는 데 중요합니다.
과열 보호는 주로 다음 방법을 통해 구현됩니다:
서미스터(NTC/PTC): 모터 권선이나 드라이버 방열판에 NTC(음수 온도 계수) 또는 PTC(양수 온도 계수) 서미스터를 설치하는 것이 일반적인 관행입니다. NTC 저항은 온도가 증가함에 따라 감소하는 반면 PTC 저항은 감소합니다. 서미스터 저항의 변화를 모니터링함으로써 MCU는 모터 온도를 정확하게 결정할 수 있습니다. 온도가 미리 설정된 안전 임계값을 초과하면 컨트롤러는 열을 줄이기 위해 모터 속도를 줄이거나 전원 공급 장치를 직접 차단하는 등의 보호 절차를 시작합니다.
내부 칩 온도 센서: 일부 고급 드라이버 칩 또는 MCU에는 온도 센서가 통합되어 있습니다. 이러한 내장 센서는 칩의 온도를 실시간으로 모니터링합니다. 칩이 과열되면 자동으로 작동 주파수를 줄이거나 출력을 종료하여 소진을 방지합니다. 외부 온도 센서: 고전력 모터의 경우 전체 모터 온도를 보다 정확하게 모니터링하고 주 제어 시스템에 피드백을 제공하기 위해 독립적인 온도 센서(열전대 등)가 모터 하우징에 설치되는 경우가 많습니다. 온도가 지정된 한도를 초과하면 에어컨 시스템은 경보를 울리거나 장치를 종료하는 등 적절한 조정을 수행합니다.
