소형 DC 모터나 스테퍼 모터를 구동할 때, MOSFET 4개로 H-브릿지를 디스크리트 구성하는 것은 겉보기보다 훨씬 번거롭다. 게이트 드라이브 회로가 복잡해지고, 전류 제한이 필요하면 별도의 션트 앰프와 비교기를 추가해야 하며, 과전류·과열 보호까지 직접 구현하려면 설계 기간이 크게 늘어난다. Texas Instruments의 DRV8848은 이런 부담을 하나의 16핀 HTSSOP 패키지로 해소하는 듀얼 H-브릿지 모터 드라이버다.
목차
| 항목 | 사양 | 비고 |
|---|---|---|
| 구동 전압 (VM) | 4~18V | 12V 시스템 최적 |
| 출력 전류 (채널당) | 최대 2A | 병렬 모드 시 4A |
| RDS(on) (HS+LS) | 900mΩ (typ) | 25ºC 기준 |
| 입력 로직 | A: Tri-level / B: CMOS | A채널 Hi-Z 감지 |
| 초퍼 오프타임 | 20μs (fixed) | ICHOP = VREF/(5×RSENSE) |
| 슬립 전류 | 3μA (typ) | nSLEEP = LOW |
| 보호 기능 | OCP, TSD, UVLO | nFAULT 핀으로 진단 |
| 패키지 | 16-HTSSOP (PowerPAD) | 5.0×4.4mm |
발열과 부품 수를 줄이는 내부 구조
DRV8848의 가장 실용적인 장점은 낮은 \( R_{DS(on)} \)에 있다. HS+LS 합성 저항이 25°C 기준 900mΩ(typ)에 불과해, 1A 구동 시 H-브릿지 전체 전압 강하가 0.9V에 그친다. 이는 BJT 기반의 구형 드라이버(예: L293D의 \( V_{CE(sat)} pprox 1.8V \) 이상)와 비교하면 채널당 손실이 절반 이하다. 12V, 1A로 DC 모터 2개를 동시 구동해도 총 손실이 1.8W 수준으로, HTSSOP 패키지의 PowerPAD만 적절히 납땜하면 방열판 없이도 운용 가능하다.
내부 차지 펌프가 하이사이드 N-MOS를 직접 구동하므로, 디스크리트 설계에서 필수였던 부트스트랩 회로가 필요 없다. 채널당 최대 2A, 병렬 모드(OUT1끼리, OUT2끼리 결선)로는 최대 4A까지 구동할 수 있어 하나의 소자로 상당히 넓은 출력 범위를 커버한다. 슬립 모드에서는 소비 전류가 3μA까지 떨어지므로, 배터리 구동 애플리케이션의 대기 전력도 문제가 되지 않는다.
션트 저항 하나로 완성되는 전류 레귤레이션
스테퍼 모터의 마이크로스테핑이나 DC 모터의 토크 제어를 구현하려면 권선 전류를 정밀하게 제한해야 한다. 디스크리트로 구성할 경우 션트 저항 → 차동 증폭기 → 비교기 → 히스테리시스 로직으로 이어지는 피드백 루프 전체를 설계해야 하지만, DRV8848은 이 모든 기능을 내장하고 있다. xISEN 핀에 션트 저항 하나만 연결하면 20μs 고정 오프타임(fixed off-time) 방식의 초퍼 레귤레이션이 즉시 동작한다.
초핑 전류 임계값은 VREF 핀 전압 하나로 설정된다. \( I_{CHOP} = V_{REF} / (5 imes R_{SENSE}) \) 관계를 가지므로, \( V_{REF} = 1.65V \), \( R_{SENSE} = 0.33\Omega \)일 때 \( I_{CHOP} pprox 1.0A \)로 설정된다. VREF는 외부 DAC나 단순 저항 분압으로 공급할 수 있어, MCU에서 실시간 전류 프로파일을 가변하는 것도 간단하다. 20μs의 짧은 오프타임 덕분에 초핑 주파수가 가청 대역을 벗어나 모터 소음도 자연스럽게 억제된다. 전류 레귤레이션이 필요 없는 단순 ON/OFF 구동이라면 xISEN을 GND에 직결하여 이 기능을 비활성화할 수도 있다.
보호 기능과 진단 핸들링
DRV8848은 과전류 보호(OCP), 열 셧다운(TSD), 저전압 차단(UVLO)의 3중 보호 체계를 갖추고 있으며, 이 중 하나라도 트리거되면 nFAULT 핀이 로우로 내려간다. MCU에서 nFAULT를 GPIO 인터럽트 입력으로 받아 폴트 발생 시 모터를 정지시키고 일정 시간 후 재시도하는 복구 시퀀스를 구현할 수 있다. TSD는 접합 온도 약 150°C에서 작동하며 온도가 내려가면 자동 복구되므로, 과도한 부하로 인한 일시적 셧다운은 시스템 레벨에서 자연스럽게 핸들링된다. UVLO는 VM이 약 4V 이하로 떨어질 때 출력을 차단해 로직 오동작을 방지하며, 전원 투입 시에도 VM이 안정화될 때까지 출력을 억제하는 파워온 리셋 역할을 겸한다.
A채널 입력(AIN1, AIN2)은 Tri-level 입력으로 설계되어 있어, HIGH·LOW 외에 Hi-Z 상태도 감지한다. 이를 통해 정방향·역방향 구동 외에 감속(coast) 모드를 구현할 수 있으며, MCU GPIO를 입력 모드(Hi-Z)로 전환하는 것만으로 모터를 관성 회전시킬 수 있다. B채널(BIN1, BIN2)은 일반 로직 입력에 내부 풀다운이 있어 플로팅 시 자동으로 LOW로 인식되므로, 미사용 채널은 단순히 개방해 두면 된다.
설계 시 주의사항
VM 핀의 디커플링은 특히 중요하다. 모터 구동 중 발생하는 전류 스파이크가 전원 레일을 흔들면 UVLO가 오작동할 수 있으므로, 100μF 전해 커패시터와 0.1μF MLCC를 VM 핀에 최대한 가까이 병렬 배치해야 한다. VINT 핀은 내부 3.3V 레귤레이터의 출력으로, 0.47μF 이상의 세라믹 커패시터로 바이패스하지 않으면 레귤레이터가 발진할 가능성이 있다.
방열은 HTSSOP 패키지 하단의 PowerPAD에 달려 있다. PowerPAD는 반드시 GND 플레인에 납땜하고, 최소 9개 이상의 비아로 내층 GND와 열적 경로를 확보해야 한다. 2A 연속 구동 시 접합 온도 상승을 40°C 이내로 억제하려면 4-layer 기판의 내층 GND를 히트 스프레더로 활용하는 것이 사실상 필수다. nSLEEP 핀은 내부 풀다운이 있어 플로팅 시 자동으로 슬립 모드에 진입하므로, MCU가 초기화되기 전까지 모터가 구동되지 않도록 보장하는 안전 인터록으로 활용할 수 있다.
경쟁 소자와의 비교
같은 소형 모터 드라이버 계열에서 DRV8833과 L293D가 자주 비교된다. DRV8833은 2.7V~10.8V 전압 범위와 600mΩ의 더 낮은 \( R_{DS(on)} \)을 제공하지만, 최대 전압이 10.8V로 제한되어 12V 시스템에서는 사용할 수 없다. L293D는 36V까지 대응 가능하지만 BJT Darlington 출력단의 \( V_{CE(sat)} \)이 1.8V 이상으로, 1A만 구동해도 채널당 1.8W의 손실이 발생해 사실상 소전류 구동에만 적합하다. DRV8848은 4V~18V 범위와 900mΩ \( R_{DS(on)} \)으로 12V 시스템에서 최적의 밸런스를 제공하며, 여기에 내장 초퍼 레귤레이션과 nFAULT 진단 기능을 갖추고 있어 산업용 및 가전 제품의 신뢰성 요구사항을 단일 칩으로 충족시킨다. nSLEEP 핀의 3μA 슬립 전류와 자동 복구되는 보호 기능은 단순한 모터 드라이버를 넘어 시스템 수준의 견고성을 제공하는 핵심 차별점이다.
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