• 한국기계가공학회지
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• 제21권2호
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• pp.11-22
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• 2022

This paper presents the development process for a high-power diode laser for metal surface hardening. To combine the emissions from several laser bars, it is necessary to collimate the emitted light using an optical lens. Thus, to achieve a suitable power density and uniform beam profile, several optical layouts were proposed. To estimate the laser beam for a flat-top distribution, a numerical analysis was performed using the ZEMAX software, and the results were compared with the experimental results. With a focal lens assembled in a serial diode stack source, the design can utilize the advantage of compacting the overall beam size. Experimental results for a robotic system demonstrated the processing ability of this diode laser module in industrial laser hardening.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2008년도 하계학술대회 논문집
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• pp.422-424
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• 2008

본 논문에서는 전류 불연속 모드(DCM)로 동작하는 두 개의 스위치를 가지는 플라이백 컨버터(Two Switch Flyback)를 응용한 배터리 이퀄라이저(Battery Equalizer)를 제안한다. 제안된 배터리 이퀄라이저는 스위치와 다이오드를 공통으로 사용해 추가되는 능동 소자의 수를 최소화 한다. 또한 스위치 양단의 전압 스트레스를 배터리 스택(stack) 전압으로 제한 시켜 낮은 정격 전압을 가지는 스위치를 사용 가능하게 하여 가격을 줄이고 효율을 높인다. 이론적 분석과 실험을 통해 제안한 배터리 이퀄라이저의 성능을 검증한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2020년도 전력전자학술대회
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• pp.221-223
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• 2020

반도체 기반 고전압 펄스 발생장치에 적용 가능한 고전압 스위치는 주로 수 kV 정격의 반도체 스위치를 직렬로 스태킹하여 구성되며, 이때 각 스위치 소자에는 절연과 동기화된 각각의 게이트 신호가 인가되어야 한다. 본 논문에서는 짧은 펄스 폭의 온, 오프 게이트 펄스와, 단일 턴의 고전압 전선을 일차측으로 갖는 게이트 변압기를 통해 직렬로 구성된 반도체 스위치 스택 기반의 펄스 모듈레이터에 적용 가능한 간단한 구조의 게이트 구동회로가 설계되었다. 각 스위치에 게이트 신호를 전달하기 위해 온, 오프 게이트 펄스를 사용함으로써 게이트 변압기의 포화를 방지할 수 있으며, 이때 각 스위치의 게이트 턴-온, 오프 전압은 변압기 이차측의 제너 다이오드와 스토리지 커패시터를 통해 유지된다. Pspice 시뮬레이션을 통해 12개의 IGBT를 직렬로 구성하여 설계된 구조의 게이트 회로를 적용, 최대 10kV 펄스 출력 조건에서 안정적인 동작을 확인하고 설계를 검증하였으며 1200V 급 IGBT를 사용하여 실제 스위치 스택과 게이트 구동회로 모듈을 1리터 이내의 부피로 고밀도화하여 제작하였다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제23권8호
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• pp.48-56
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• 2009

본 논문은 연료전지스택을 입력전원으로 하는 TIG-용접기용 전력변환장치를 제안하였다. 일반적으로 TIG-용접기의 전원공급장치는 상용전원을 이용한 다이오드 브리지 정류회로를 사용한다. 이런 회로의 경우 다이오드 정류기와 용량이 큰 캐패시터를 사용하게 되므로 부피가 커지고, 입력전류는 맥동성분과 고조파를 포함하게 된다. 또한, TIG-용접기는 상용전원의 사용이 여의치 않은 도서산간지역이나 특수한 환경에서는 소형 경량의 이동성이 수월한 전원장치 및 전력원을 필요로 하게 된다. 따라서 본 논문의 TIG-용접기용 전력변환장치는 고체고분자형연료전지(PEMFC)를 입력전원으로 사용하고, 부스트 컨버터의 기능과 인버터 용접전원의 기능을 하나의 풀-브리지 컨버터로 구성하였다. 제안한 연료전지를 이용한 TIG-용접기용 전력변환장치는 컴퓨터 시뮬레이션과 실험을 통하여 성능을 검증하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 전력전자학술대회
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• pp.251-253
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• 2019

본 논문은 1.8kW (4.5kV, 450mA)출력의 마그네트론을 구동하기 위한 2.5kW (5kV, 0.5A) 고전압 DC 전원장치 설계에 대해 기술한다. 무선 전력 전송을 위한 위상배열 시스템에 이용되는 마그네트론의 경우 인가되는 전압의 리플 최소화는 필수적이다. 본 논문에서는 소프트 스위칭을 기반으로한 400kHz 이상의 스위칭 주파수로 컨버터를 설계함으로써 출력리플을 저감하고 필터성분을 최소화 하여 전력밀도를 높일 수 있도록 한다. 변압기의 누설인덕턴스 만을 이용하여 공진 인덕터를 구현하고 변압기의 기생 커패시터 성분과 직렬로 스택킹 된 출력 정류 다이오드의 전압 밸런싱을 위한 커패시터를 병렬 공진 커패시터로 활용한 LCC 공진형 컨버터 고밀도 설계에 대하여 기술한다. 또한, 공진전류의 Trapezoidal 해석 및 설계를 통해 도전 손실을 줄일 수 있는 LCC공진형 컨버터 기반의 마그네트론 구동전원 설계에 대하여 상세 기술하고 PSpice를 이용한 Simulation 및 실험 결과를 통하여 개발된 전원의 우수성을 검증한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2020년도 전력전자학술대회
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• pp.233-235
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• 2020

본 논문은 40 kV 나노초 펄스발생을 위한 모듈형 solid-state Marx modulator(SSMM) 설계에 대해 기술한다. 가속기 및 플라즈마 어플리케이션과 같은 다양한 응용분야에 요구되는 전압 및 전류 사양을 만족시키기 위해 10 kV(출력 전압), 50 ns(펄스폭), 20 ns(상승&하강 시간), 100 kHz(반복률)의 사양을 만족하는 단위모듈기반으로 모듈형 설계를 제안한다. 독립적인 제어가 가능한 4개의 단위모듈을 기반으로 제안된 SSMM은 임의의 출력 파워 및 임피던스를 만족시킬 수 있는 장점을 가지고 있다. 예를 들어, 모든 단위모듈의 위상을 같게 했을 때 출력전압을 증가시킬 수 있으며 각 모듈의 위상을 지연하였을 경우는 펄스의 반복률을 크게 높일 수 있다. 개발된 SSMM은 직렬 스택 MOSFET의 스위칭 성능을 향상시키기 위해 게이트 구동 회로는 동기 신호와 구동 전력을 제공하는 1 턴 변압기로 설계되었다. 출력 펄스의 폭과 하강시간을 최소화하기 위해 다이오드 대신 기생 커패시턴스에 저장된 에너지를 빠르게 방출하는 액티브 풀다운 회로가 적용되었다. 또한, 출력 펄스의 빠른 상승을 달성하기 위해 게이트의 라인 인덕턴스를 최소화하고 모든 게이트 신호의 동기화는 필수적이다. 개발된 ns급 펄스전원장치는 단위모듈을 기반으로 최대 펄스전압이 40 kV 까지 출력이 가능하며 이에 대한 상세설계 및 구현은 실험결과를 바탕으로 검증한다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권1호
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• pp.1-6
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• 2009

고전압 소자에서 스냅백 이후의 유지 전압은 구동전압에 비해 매우 작아서 고전압 MOSFET이 ESD(ElecroStatic Discharge) 파워클램프로 바로 사용될 경우 래치업 문제를 일으킬 수 있다. 본 연구에서는 스택 바이폴라 소자를 이용하여 래치업 문제가 일어나지 않는 구조를 제안하였다. 제안된 구조에서는 유지 전압이 구동전압 보다 높으므로 래치업 문제가 발생하지 않으면서, 기존의 다이오드를 사용한 고전압 파워클램프에 비해 면적이 작으며, 내구성 측면에서 800% 성능향상이 있게 되었다. 제안된 구조는 $0.35{\mu}m$ 60V BCD(Bipolar-CMOS-DMOS) 공정을 사용하여 제작되었으며, TLP(Transmission Line Pulse) 장비로 웨이퍼-레벨 측정을 하였다.