자동차 ‘파워 티알’의 분해와 관찰

글쓴이 : SOONDORI

자동차용 파워 티알, Power TR,  파워 TR, 파워 트랜지스터, 티알, TR, 유닛, 모듈… 그렇게 다양한 명칭으로 불리고 있는 부품에 대한 호기심 탐구.

* 관련 글 : 자동차 점화 코일 드라이버 만들기 (2)

■ 업계 용어 ‘티알’의 기원

아래는 말 그대로 “단독 트랜지스터를 쓴” 1960년대의 Ford의 점화 시스템이다. 당연히 당시에는 최첨단.

(출처 : http://phscollectorcarworld.blogspot.com/2016/07/tech-files-ford-transistor-ignition.html)

■ 누군가의 속 시원한 답변은?

없음. 현대자동차 그룹에 솔루션을 제공하는 케피코에 문의하자니… 굳이?

○ 다음은 국내 인터넷 정보로 다알링턴 접속 + 트랜지스터식 전류 제한기 사용 이외의 특별한 것은 없다. 일단 복합 소자의 구성물이므로 ‘패키지’는 맞고 더 우기면 패키지 IC가 될 것이지만… 조금 부족함. 또 다른 무엇이 들어있지는 않을까?

(출처 : https://slidesplayer.org/slide/14288572/)

○ 다음과 같은 구조 그러니까 접속 핀이 3개를 초과하는 경우라면 확실히 ‘파워 IC’나 ‘파워 모듈’이라고 부를 수 있다. 물론 관찰 대상 현물이 그러한지는 모름. 20mA 전류에 몇 V만으로도 구동할 수 있다는 지인의 말이 자꾸 머릿속을 맴도는데…

(출처 : https://www.researchgate.net/figure/Generic-transistorized-ignition-system-1_fig3_36234888)

○ 다음은 ST社의 Automotive Grade 트랜지스터. 이런 정도면 1960년대 포드 자동차의 점화 트랜지스터를 충분히 대체하고 남을 듯.

최근에 나오는 TO-247 대출력 트랜지스터, MOSFET, IGBT에 비해 대단히 탁월한 성능을 갖는 것은 아니다. 아무래도… 자동차 엔진은 꺼지지 않고 무조건 돌아가야 하니까 초호화 성능보다 묵중한 안정성, 내구성 위주로 스펙이 정해졌을 것.

(시간 흐른 후)

목마른 사람이 우물을 판다고… 드레멜 드릴을 꺼내고 아래와 같이 확인해보았다.

■ 패키지 몰드 제거하기

위험을 무릅쓰고 열심히 절개했는데… 커다랗고 단단한 하우징 안에 (미쓰비시 제품일지도 모르는) 어떤 단독 소자가 들어 있다.

(▲ 화살표가 가르키는 물체는 우측 도시바 소자와 같은 단독형 부품. 몰드의 결이 확실히 다르다. 기본 부품을 받고 KEFICO가 덧대기 패키징 처리를 한 것)

■ Bside 테스트

제시된 것은 IB=Base, G=Emitter, OC = Collector.

자, 그렇다면… 덩치 큰 ‘자동차용 파워 티알’은,

1) ST社 BU931P와 같은 단품 트랜지스터에 불과하고, 2) 외부 하우징은 (자동차용 소켓 처리를 위해) 단독 소자를 한 번 더 꽁꽁 싸맨 것이 되며, 3) 그 이중 보따리는 잘해야 방열판을 겸하는 고정용 보강 구조물이 되어버린다, 4) 지인의 20mA 언급은 특별한 의미가 있는 게 아니었고, 5) 당연히 Current Loop 또는 그에 준하는 전류 제어/통신 형 점화 모듈도 아닐 것이며…

“도대체 이게 뭐죠?”

호기심 충족은 되었지만, 많이 허탈함. 최초 기대가 너무 컸나 보다.

빈티지 오디오라는 기본 주제를 완전히 벗어나는 내용이지만, 점점 더 재미가 있기에… 훗날의 열람과 누군가의 참고를 위해 적어 둠.

다음은 Bosch의 연료 분사형 Jetronic/GDI에서 사용하는 ‘점화 모듈(IM, Ignition Module) 그리고 그에 맞는 점화코일에 대한 정보. 점화 모듈의 개념은 우리말 ‘파워 티알’과 완벽하게 같다.

○ 최대 8.5A를 흘릴 수 있고 ±380V Spike를 견딜 수 있으며… 가만 보면 트리거 전류가 10mA 이상, 최대 22mA 이하 범위에서 HIGH 상태 즉, 점화 코일 1차 측 통전으로 인식한다고. 0mA에서 LOW. 자, 그렇다면 Current Loop 통신 또는 그에 준하는 사상으로 점화 트리거를 제어하고 있다는 말씀.

그래서 아래 “Foreign ECU without special current driver…”라는 문구가 적혀 있는 것이고.

커런트 루프 통신의, 산업용으로 입증된 강점과 안정성을 생각한다면 보쉬가 그것을 수용하는 제트로닉 점화 모듈을 쓴다는 게 이상하지도 않다.

○ 제 짝 점화 코일의 1차 측 저항은 570오움, 공급 에너지는 65mJ 이하, 그에 필요한 전류는 7.5A. 그러면 2차 측에 35KV 이하 전압과 74mA 이하 전류가 흐른다고 한다.

1차 측 인덕턴스를 역으로 계산해보면, L = 0.065 / (7.5 × 7.5 × 2) = 0.00355 = 3.6mH. 소형화를 고려하여 코일의 체적에 상응하는 인덕턴스를 설정하고 3.**mS 내 전류를 최대한 많이 흘려서 65mJ을 얻어내고 있다고 생각하고…

스피커 유닛이든 점화 코일이든 코일을 다루는 데 있어서 역시나 전압보다는 전류가 더 중요함.