• 전력전자학회논문지
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• 제12권6호
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• pp.465-471
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• 2007

본 논문에서는 새로운 소프트 스위칭형 PFC 벅-부스트 AC-DC 컨버터에 대해 연구된다. 제안된 컨버터에 사용된 제어스위치의 턴-온과 턴-오프는 부분공진 동작에 의해 소프트 스위칭으로 되어 스위칭 손실을 줄이고, 입력전류는 듀티율 일정제어에 의한 교류 입력전압의 크기에 비례된 불연속적 유사 펄스열의 정현파 형태를 가진다. 그 결과 컨버터는 효율이 증대되고 입력역률이 증대되는 효과를 가진다. 또한 제안된 컨버터의 출력전압은 제어스위치의 PWM 제어에 의해 조정되고 벅-부스트용 인덕터에 흐르는 전류는 불연속모드로 제어되어 제어회로와 제어기법이 간단한 장점이 주어진다. 제안된 PFC 벅-부스트 컨버터는 기존의 PFC 벅-부스트 컨버터와 비교되어 해석되고 컴퓨터 시뮬레이션과 실험을 통해 그 해석적 타당성이 입증된다.

• 전력전자학회논문지
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• 제13권3호
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• pp.163-170
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• 2008

본 논문에서는 DVR 등의 전력품질 개선장치들의 성능시험에 용이하게 사용하기 위하여 제안한 3상 전압변동 발생기에 대하여 선형뿐만 아니라 비선형 부하에서도 동작이 가능함을 보이는 스위칭 특성해석을 하였다. 선형 부하의 경우는 전류가 연속이므로 전압변동 발생기를 구성하는 SCR 사이리스터의 자연전류(natural commutation)가 용이하게 발생하지만, 비선형 부하의 경우는 전류 불연속 모드 동작이 발생하여 SCR 사이리스터의 원활한 스위칭이 이루어질 수 없는 경우도 있다. 따라서 비선형 부하 시 전류 불연속 구간에서의 SCR 사이리스터의 스위칭 패턴을 분석하여 전압 새그(sag), 스웰(swell), 순간정전(outage), 전압불평형(voltage unbalance) 동작이 선형에서와 동일하게 발생되는 조건을 파악하였다. 각각의 기능을 발생시키는 원리와 동작 특성을 해석하였으며 시뮬레이션과 실험을 통하여 성능을 확인하였다. 본 논문에서 다룬 전압변동 발생기는 전원 외란 발생을 낮은 비용으로 구현해 낼 수 있고 구조와 제어가 간단하여 전력품질 개선과 관련된 연구를 하는데 용이하게 활용될 것으로 기대한다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제15권12호
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• pp.1161-1167
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• 2004

기존의 PLL(phase locked loop)은 폐루프 구조이므로 주파수 스위칭 속도가 낮은 단점을 갖는다. 이를 개선하기 위해서 개루프 구조를 혼합한 Digital Hybrid PLL 구조를 연구하였다. 또한 이 구조는 빠른 주파수 스위칭 속도로 동작할 수 있지만, VCO의 전압대 주파수 전달특성을 ROM 형태로 구현하는 DLT(digital look-up table)이 사용되어야 하므로 회로소자가 많아지고 소비전력이 증가된다. 그러므로, 본 논문에서는 복잡한 DLT의 구조를 간단한 Digital logic 회로로 대체시킨 새로운 구조를 제안하였다. 또한 주파수 합성때마다 타이밍 동기화를 이루는 회로를 설계하여 합성기의 항상성을 확보하였으며 DLT를 사용하는 방식과 비교하여 회로소자를 약 $28\%$정도 줄일 수 있다. 고속 스위칭 동작 특성과 주파수 합성을 시뮬레이션과 실제 회로 구현으로 확인하였다.

• 한국조명전기설비학회지:조명전기설비
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• 제11권6호
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• pp.64-73
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• 1997

RPWM(Random Pulse Width Modulation)은 인버터의 스위칭 주파수를 랜덤(random)하게 변화시킴으로써 고조파 및 소음의 파워 스펙트럼을 광대역에 분산시켜 사람이 불쾌하게 느낄 수 있는 전자기적 가청 소음을 줄이기 위한 PWM 기법으로써 근래에 매우 각광받고 있다. 본 연구에서는 삼각파(반성파, carrier wave)의 주파수를 랜덤하게 변화시키는 방식의 RPWM에 의한 인버터 유도전동기 구동 장치를 구성하였다. 무항실에서 실험 측정한 소음의 파워 스펙트럼으로부터, 소음원에 대한 분석과 삼각파 주파수 변화 폭에 따른 스위칭 주파수대 소음의 저감 효과를 분석하였다. 고속의 DSP TMS320C31을 사용하여 속도 제어와 더불어 RPWM이 실시간적으로 가능하도록 하여, 부하 조건이 다양하게 변화하는 구동 장치에서도 삼각파 주파수의 중심 주파수 및 대역폭을 자유롭게 변화시킴으로써 효과적으로 스위칭 주파수대 가청 소음을 저감하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.353-360
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• 2017

최근 Si기반 전력반도체의 물성적 한계로 인해 스위칭 반도체의 발전 속도가 떨어지고, 더 이상의 성능향상을 기대하기 어려운 실정이지만 Si기반보다 우수한 물성을 가진 SiC 기반 전력반도체가 개발되고 있다. 하지만 실제 시스템에 적용하기 위해서는 아직 뚜렷한 방법이 제시되지 못하고 있다. SiC기반 전력반도체의 시스템 설계에 대한 타당성과 솔루션을 제안하기 위하여, 1kW급의 DC-DC컨버터를 설계 및 제작하고 스위칭 주파수, 듀티비, 전압, 전류의 변화 조건 속에서 Si기반 전력반도체와 실험을 통해 비교 분석하였다. 각 시스템 부하별 입․출력을 통한 효율을 분석 및 Si MOSFET 대비 SiC MOSFET의 우수한 스위칭 성능을 확인하였고, 이를 통해 동일한 구동 조건에서 SiC MOSFET의 우수성을 검증하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.99-100
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• 2006

절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 (Insuialed atc Bipolar Transistor : IGBT)는 높은 전류구동 능력과 높은 입력 임피던스 특성으로 인해 대전력 스위칭 소자로 널리 응용되고 있다. 특히, 대용량 모터 구동을 위해 응용되는 경우, 모터의 부하 특성상, 모터의 단락에 의한 단락 회로 (Short-circuit fault) 현상을 비롯한 클램핑 다이오드의 파손으로 인한 unclamped 유도성 부하 스위칭 (UIS) 상황에서 견딜 수 있도록 설계되어야 한다. 이를 위해, 이전 연구를 통해 Floating p-well을 600V급 IGBT에 도입함으로써 UIS 상황에서 IGBT가 견딜 수 있는 에너지(항복 에너지)륵 증가시키고 Floating p-weil 전압을 감지함으로써 단락 회로 상황에서 IGBT가 보호될 수 있도록 보호회로를 제안하고 검증하였다. 그러나 이 보호회로는 수평형 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터 (Latcral MOSFET)로 제작됨으로써 보호회로 기능을 수행하기 위해서는 넓은 면적을 요구하였다. 또한, 정상적인 동작 상황에서 오류를 감지 (오류 감지: False detection)하는 동작으로 인해 추가적인 filter를 요구함으로써 보호회로 동작 속도를 감소시켰다. 이러한 단점을 해결하기 위해, 수평형 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 (Lateral IGBT : LIGBT)를 보호회로에 적용함으로써 LIGBT의 높은 전류 구동능력을 이용하여 기존 보호회로 면적의 30% 수준의 보호회로를 구현하였다. 또한, 구현된 보호회로는 오류 감지 현상을 제거함으로써 보호회로의 동작 속도를 개선하였다. 제안된 보호회로와 1200V급 IGBT는 7장의 마스크를 이용한 표준 수평형 IGBT 공정을 이용하여 제작되었으며, 특히, 전자빔 조사를 이하여 턴오프 속도를 개선함으로써 고속 스위칭에 적합하도록 최적화 되었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.105-110
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• 2015

본 논문은 RFID기술기반의 새로운 저비용 고정밀 열차위치검지기술을 위하여 빔폭 가변형 $4{\times}1$ 리더안테나 시스템의 설계를 제안하였다. 또한, 열차 구간별 속도 변화에 따라 제안된 리더안테나의 요구되는 빔폭 계산을 수행하였다. 열차속도에 의한 제안된 안테나 시스템은 사각패치형태의 방사소자들을 스위칭 커플러를 이용하여 임피던스 변환없이 두개의 모드로 동작하도록 설계되었다. 스위칭 커플러는 사각 quadrature coupler의 중심선에 Pin Diode를 그라운드와 연결하여 다이오드의 ON/OFF 설정으로 빔폭 가변을 스위칭 하도록 하였다. 설계된 안테나는 다이오드 OFF에 $18^{\circ}$와 다이오드 ON에 $39^{\circ}$의 빔폭을 확인 하였다. 본 논문에서 설계된 리더안테나 시스템은 향후 실제 차량 시험을 통하여 철도환경에서 보다 정밀한 열차위치검지기술 확보를 위하여 유용하게 사용될 예정이다.

• 전기전자학회논문지
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• 제25권2호
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• pp.350-355
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• 2021

IGBT는 MOSFET과 BJT의 구조를 동시에 포함하고 있는 전력반도체 소자이며, MOSFET의 빠른 스위칭 속도와 BJT의 고 내압, 높은 전류내량 특성을 갖고 있다. GBT는 높은 항복전압, 낮은 V_CE-SAT, 빠른 스위칭 속도, 고 신뢰성의 이상적인 파워 반도체 소자의 요구사항을 목표로 하는 소자이다. 본 논문에서는 1,200V 급 Trench Gate Field Stop IGBT의 상단 공정 파라미터인 Gate oxide thickness, Trench Gate Width, P+ Emitter width를 변화시키면서 변화하는 Eoff, V_CE-SAT을 분석하였고, 이에 따른 최적의 상단 공정 파라미터를 제시하였다. Synopsys T-CAD Simulator를 통해 항복전압 1,470V와 V_CE-SAT 2.17V, Eon 0.361mJ, Eoff 1.152mJ의 전기적 특성을 갖는 IGBT 소자를 구현하였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제4권2호
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• pp.111-121
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• 1999

대용량 IGBT를 위한 새로운 능동 게이트 구동회로를 제안한다. IGBT의 우수한 스위칭 성능을 성취하기 위해 필요한 여러 구동 조건들을 최적으로 조합시킨 게이트 구동 회로이다. 스위칭 노이즈와 스트레스를 감소시키기 위해 필요한 느린 구동 조건과 스위칭 속도를 증가시키고 손실을 저감시키기 위해 요구되는 고속 구동 조건들을 동시에 만족시키고 있다. 또한 작은 전류의 턴-온시 발생되는 진동현상을 효과적으로 감쇠시킬 수 있는 특성을 지니고 있다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2013년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.455-456
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• 2013

모터 가변속 구동장치나 계통연계 전력변환 장치, 무정전 전원장치(UPS)등 스위칭 주파수가 수 ~ 20kHz 정도의 중용량 장치에 IGBT가 주로 사용된다. 최근에는 소용량 가전제품부터 대용량의 전철의 모터 구동장치 등 다양한 전기기기에 IGBT가 사용되고 있다. IGBT의 성능은 게이트 드라이브 회로에 의해 결정되며, 스위칭 특성, 파형 컨트롤과도 밀접한 관련이 있다. 본 논문에서는 IGBT의 안정적인 스위칭 동작에 영향을 끼치는 요인과 Turn-on 시퀀스를 분석하였고 IGBT의 물리적 특성을 고려하여 불안정한 게이트-에미터 전압을 안정화시킬 수 있는 게이트 드라이버의 설계 요소에 대하여 고찰하였다.