서강대 연구팀, 온도 변해도 오차 ±0.2% 이내 전류센서 개발

서강대학교 전자공학과 안길초 교수(왼쪽 사진), 박성보 석박통합과정생.

서강대학교 전자공학과 안길초 교수 연구팀이 넓은 온도 범위에서 전류를 정밀하게 측정할 수 있는 센서 기술을 개발했다. 관련 논문은 국제학술지 ‘IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers(TCAS-I)’에 채택됐다.

이번 연구에는 안 교수의 지도를 받는 박성보 석박통합과정 학생이 참여했다.

논문 제목은 ‘A ±50-A Shunt-Based Current Sensor With ±0.2% Gain Error From -40 °C to 125°C’다. 연구팀은 인쇄회로기판(PCB)의 배선 자체를 션트 저항으로 활용할 때 온도 변화에 따라 저항값이 달라지면서 발생하는 측정 오차를 줄이는 기술을 제안했다.

연구팀은 절대온도에 비례해 특성이 변하는 PTAT(Proportional-to-Absolute-Temperature) 방식과 반대로 온도가 올라갈수록 특성이 감소하는 CTAT(Complementary-to-Absolute-Temperature) 방식을 결합해 온도 변화에 따른 저항값 변화를 보상했다.

개발한 센서는 하나의 배치 보정과 상온에서 한 차례의 이득 조정만으로 작동한다. 온도별로 별도의 복잡한 보정을 거치지 않고도 -40도에서 125도, ±50A의 전류 범위에서 이득 오차를 ±0.2% 이내로 유지했다.

또한 저전력 델타-시그마(ΔΣ) 아날로그·디지털 변환기(ADC)를 적용해 션트 저항에서 발생하는 전압을 직접 디지털 신호로 변환하는 집적형 전류 측정 시스템을 구현했다.

TCAS-I는 아날로그·디지털·혼성신호 회로와 시스템의 이론·설계·구현 등을 다루는 IEEE 국제학술지다.

김나혜 인턴기자 kim.nahye1@joongang.co.kr