친환경이 사물인터넷을 만났을 때

가능한 모든 곳에서 전력 소모를 낮추려고 하자, 서로 관련이 없어 보이는 두 가지 트렌드가 한 곳에서 만났다. 바로 사물인터넷(IoT)과 친환경 전력 운동이다. 물론, 낮은 전력 소모는 임베디드 시스템 설계자들에게 더 이상 새로운 것이 아니다. 하지만 이 두 가지 트렌드는 설계자들이 자체적으로 전력을 더 적게 소모할 뿐 아니라, 다른 시스템의 전력 소모까지도 낮출 수 있는 시스템을 설계해야 한다는 부담감을 준다. 그래야 전체적인 전력 소모를 낮출 수 있기 때문이다.

임베디드 시스템 설계자들의 이러한 작업 부담을 덜어주기 위해 TI의 MSP430FR2311 MCU 같은 새로운 마이크로컨트롤러(MCU) 제품들이 저 전력 전원 모니터링 시스템에 필요한 모든 빌딩 블록을 통합하고 있다. 다수의 표준 연산 증폭기와 MCU에서는 흔히 볼 수 없는 매우 민감한 저 전류 트랜스임피던스 증폭기(TIA)로 이루어진 다재다능한 아날로그 프론트 엔드에, 아날로그-디지털 컨버터(ADC), 고도로 구성 가능한 FRAM(ferroelectric random access memory) 및 오실레이터까지 통합함으로써 다양한 방식의 전력 모니터링 애플리케이션에 사용할 수 있는 유연한 플랫폼을 제공한다.

전력 모니터링이 필요한 소형 임베디드 기기는 IoT 분야에서 쉽게 볼 수 있다. 예를 들어, 방 안의 전등, 사무실이나 넓은 공장 건물의 조명을 제어하기 위한 무선 스위치가 있다. 이러한 스위치 중 일부는 배터리로 작동되기 때문에 자체적으로 전력을 적게 소모해야 한다. 또한 이러한 스위치는 전등을 켜고 끌 수 있어야 할 뿐만 아니라, 전등이 소모하는 전력을 추적해서 전력을 낮추거나, 조명이 일정한 전력 예산 이내에서 머물게 하거나, 모션 센서와 함께 사용해 공간에 사람이 없을 때는 조명을 끌 수 있어야 한다. 적용 가능한 사례는 이 외에도 무수히 많다.

고도로 통합된 MCU는 더 적은 전력을 소모하면서 더 적은 공간을 차지하므로 훨씬 쉽게 작은 전등 스위치 안에 내장할 수 있으며, 설계 시 디스크리트 디바이스가 필요하지 않아 BOM(bill of materials) 비용을 낮출 수 있다. 또한 이 MCU는 온칩 연산 증폭기, ADC, 디지털 프로세서와 함께 아날로그 전류를 모니터링하고, 이것을 디지털 신호로 변환하며, 이 모든 것을 단일 디바이스 내에서 처리할 수 있다. 또한 크리스털(수정진동자)을 통합해 MCU의 대기 전력 소모를 최저 170마이크로암페어로 낮추며 10마이크로초 이내에 빠르게 웨이크업(wake-up) 할 수 있다. 그리고 또 통상적으로 RAM과 플래시를 결합하는 것과 달리 한 블록의 FRAM을 제공해 설계자가 얼마만큼의 저장 공간을 코드에 할당하고 얼마만큼을 데이터 로깅에 할당할지를 유연하게 결정할 수 있다. 이것을 MCU의 리소스에 따라 해야 하는 것이 아니라 설계자가 결정할 수 있는 것이다.

대표적인 친환경을 위한 움직임으로 미국 정부의 Energy Star(에너지 스타) 같은 전력 소모 규격을 들 수 있다. 이 규격은 모든 종류의 가전기기 및 잉크젯, 레이저 프린터 등의 사무용 기기에 적용되고 있다. 고도로 통합된 전력 모니터링 MCU를 프린터 같은 시스템에서 전원 서브시스템에 대한 하우스키핑 프로세서로 사용함으로써 우수한 전력 소모 등급을 달성할 수 있다. 저전력 MCU는 그 자체가 많은 전력을 소모하지 않으면서 프린터로 흐르는 전류를 모니터링할 수 있다. 프린터가 사용되지 않을 때는 이 전원 모니터링 MCU가 시스템의 메인 마이크로프로세서로 알려주고, 그러면 메인 마이크로프로세서는 불필요한 시스템 부분을 셧다운하거나 또는 시스템을 전체적으로 셧다운함으로써 전력 소모를 줄일 수 있다.

MSP430FR2311 MCU 같은 새로운 MCU는 다양한 시장 분야에 적합한 성능과 특성을 제공하고 시장의 흐름에 따른 요구를 충족하므로 앞으로 등장하는 다양한 애플리케이션들에 사용하기에 적합하다.

자료제공 : TI Korea

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 친환경이 사물인터넷을 만났을 때