DC 모터 주파수 설정

[PWM 주파수에 따른 특성]

DC 모터를 구동시 발생하는 소음을 최소화 하고자 19.5 kHz를 선택 (20Hz ~ 20kHz -> 가청주파수)

이례로 10kHz 미만으로 PWM 주파수를 선택하면 모터 구동 시 "윙윙~" 하는 경우에 따라서 듣기에는 거북한 미세한 소음이 발생할 수 있다.

또한, PWM 주파수의 특성상 주파수가 높을수록 파형을 구현하기 위한 분해능(Resolution)이 높아지게 되어 보다 정밀한 파형을 재현할 수 있다.더불어 상대적으로 높은 모터구동 주파수를 고정밀도로 구현할 필요가 있을 경우, 이에 상응하는 높은 PWM 주파수를 필요로 하게된다. 하지만 PWM 주파수를 높이게 됨에 따라 IGBT의 Switching Loss가 증가하게 되고, 일반적으로 기업체에서 모터 구동 제품 개발 시 소음 측정 및 소비 전력 측정 등의 실험을 통해 최적화된 PWM 주파수를 찾기도 한다. 일례로 PWM 관련하여 알려진 기술 중에 Random PWM 이라는 용어도 있다. 참고로 이는 특정 주파수 영역에서의 소음 레벨을 줄이기 위해 고안된 기술로써 단일 PWM 주파수가 아닌 여러개의 PWM 주파수로 수시로 변경하여 사용함으로써 모터에서 발생하는 전체 소음 레벨을 낮추기 위한 것으로 알려져 있다. 한대 관련된 논문이 나오면서 유행을 했는데 요즘은 거의 사용하지 않는 것 같다.

[MIPS에 따른 특성]

MIPS(Mega Instructions Per Second)는 MCU 처리속도를 나타내는 단위로써 사실 외형적으로는 PWM 주파수 및 소음과 전혀 상관이 없다고 보면 된다. 다문 Applicatioin 구현을 위해 필요한 MIPS 이상의 성능을 낼 수 있으면 되며, 센서 Feedback에 따른 Closed Loop 제어 등과 같은 알고리즘을 구현하기 위해 산술연산 등과 같은 빠른 연산을 필요로하게 되기 떄문에 일반적으로 높은 MIPS를 필요로 하게 된다.MIPS 또한 소비전력 및 가격 상승 등의 요인을 불러일으키기 때문에 무조건 높은 것을 선택할 수 없는 것이 현실.

따라서 dsPIC30F(30MIPS), dsPIC33F(40MIPS)의 최대 속도 보다 낮은 20MIPS로 구동한 이유은 사용된 Application의 경우 기능상 20MIPS로 충분히 구현이 가능했기 때문에 채택한 것으로 생각하면 된다.

일례로 단일 MCU로 모터구동 뿐만 아니라 통신 및 기타 기능까지 구현해야 할 상황이라면 물론 보다 높은 MIPS를 필요로 할 것이다.