[스마트팜] PWM 제어 시 최소 펄스 시간과 역기전력 보호 부품 선정 가이드

 

PWM 제어 시 최소 펄스 시간과 역기전력 보호 부품 선정 가이드

DC 팬과 같은 인덕티브 부하를 PWM 방식으로 제어할 때는 단순히 듀티비만 조절하는 것 외에, 팬이 제대로 동작하는 데 필요한 최소 ON/OFF 펄스 시간과, 팬 구동 회로의 안정성을 위한 역기전력(Back EMF) 보호 부품 선정이 매우 중요합니다.

1. PWM 최소 ON/OFF 시간

팬은 내부 모터와 날개의 관성 때문에 아주 짧은 펄스에 바로 반응하지 못합니다.

  • 너무 짧은 ON 시간은 팬이 회전하지 못하거나 떨림·소음의 원인이 됩니다.

  • 일반적으로 PWM 주파수는 10kHz~25kHz 사이를 권장하며,

  • 최소 ON 시간은 약 100마이크로초(µs) 이상,

  • 최소 듀티비는 20~30% 이상이어야 팬이 안정적으로 회전합니다.

예를 들어, 20kHz PWM (주기 50µs)에서 듀티비 20%는 10µs로 너무 짧아 팬이 반응하지 않습니다. 따라서 실제로는 듀티비를 더 높게 설정해야 합니다.

2. 역기전력 보호 부품 선정 기준

팬과 같은 모터 부하는 스위칭 시 **역기전력(Back EMF)**을 발생시킵니다. 이 역전압은 MOSFET이나 MCU를 손상시킬 수 있으므로 반드시 보호 회로를 설계해야 합니다.

플라이백 다이오드(Flyback Diode) 선정 시 고려 사항

항목권장 사양
반응 속도빠를수록 좋음 (쇼트키 다이오드 권장)
반복 역전압 (RRM)팬 전압의 2배 이상 여유 (예: 12V 팬 → 24V 이상)
정격 순방향 전류 (IF)팬 최대 소비 전류 이상 (1~3A 권장)
발열 관리필요 시 히트싱크 부착

추천 부품 예

  • 1N5819 (쇼트키, 40V, 1A) – 소형 팬용

  • MBRS340 (쇼트키, 40V, 3A) – 고전류 팬용

  • 1N4007 (일반 정류용, 1000V, 1A) – 저가용, 반응 느림

쇼트키 다이오드는 빠른 응답성과 낮은 전압 강하로 인덕티브 부하 보호에 최적입니다.

3. 요약

구분권장 사항
PWM 주파수10kHz ~ 25kHz
최소 ON 시간약 100µs 이상
최소 듀티비20~30% 이상
플라이백 다이오드쇼트키 또는 초고속 정류용, 팬 전류/전압 대비 여유 있게 선정

결론

PWM으로 팬을 제어할 때는 팬 물리 특성을 감안한 펄스 폭 설정과 함께, 역기전력에 대응할 수 있는 적절한 다이오드 선택이 필수입니다. 이를 지키면 팬과 제어 회로의 안정성과 수명을 크게 향상시킬 수 있습니다.

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