• 전기전자학회논문지
• /
• 제17권3호
• /
• pp.267-274
• /
• 2013

본 논문은 Pulse Frequency Modulation(PFM)/Pulse Width Modulation(PWM) 듀얼 모드 피드백 기반 LED 백라이트 유닛 구동용 LLC 공진 변환 제어 IC 설계에 대한 내용을 제시한다. 공진형 변환기에서 하나의 변압기를 사용하면서, 두 가지 출력 전압을 생성할 수 있는 구조를 제안하였으며, Master 출력은 PFM 방식으로 Slave 출력은 PWM 방식으로 제어하도록 설계 하였다. 2차 측 Master 출력을 제어하기 위해서 파워 스위치 제어 신호의 주파수를 조절하는 PFM 피드백과 2차 측 Slave 출력을 제어하기 위해서 파워 스위치 제어 신호의 펄스 폭을 조절하는 PWM 피드백 회로를 설계하였다. 설계된 IC는 $0.35{\mu}m$ 2 Poly 3 Metal BCD(Bipolar-CMOS-DMOS) 공정을 이용하여 레이아웃 되었으며, 면적은 $2.3mm{\times}2.2mm$ 이다. 또한, 설계한 칩은 5 V 공급 전압으로부터 26 mA의 전류를 소모하였다.

• 전기저널
• /
• 통권323호
• /
• pp.69-75
• /
• 2003

불투명한 경제정세의 와중에서도 전기에너지를 지탱하는 근간이 되는 파워 일렉트로닉스 분야는 확실히 그 기술개발을 향상시켜 오고 있다. 특히 파워디바이스는, 지구환경과 생활환경을 보다 쾌적하게 하기 위하여 인버터 장치 등의 각종 전력절약기기와 풍력$\cdot$태양광$\cdot$연료전지 등 클린에너지의 전력제어장치에 없어서는 안되는 반도체디바이스로 성장했다. 파워디바이스 중에서도 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)의 기술혁신은 요 20년 사이에 비약적인 성과를 거두었다. 1980년대에 제품화된 IGBT는, 반도체메모리의 초미세가공기술을 도입하면서 $5{\mu}m$에서 서브미크론의 디자인툴로 발전하여, 2000년대에 들어 칩의 전류밀도는 약 2배, 포화전압은 약 $65\%$까지 개량되었다. 이와 같은 IGBT의 변천은, 전력손실을 대폭적으로 저감시켜 에너지절약기기의 전력변환효율 향상에 공헌하고 있다. 파워디바이스의 기술진보에서 또 한 가지 잊지 말아야 할 것은 주변회로의 집적화(集積化)에 의한 고성능$\cdot$고기능화이다. 최근의 인버터용 파워디바이스로 가장 많이 사용되고 있는 파워모듈은, IGBT등의 파워칩과 그 주변회로와의 컬래버레이션에 의한 제품이다. 다시 말하면 구동회로, 전류$\cdot$전압$\cdot$온도센서 및 그것들의 보호회로가 IC(집적회로)에 편입되어 고기능$\cdot$소형화를 촉진시키고 있다. 구동회로는 LVIC (저전압집적회로)에서 HVIC(고전압집적회로)로 발전하여 전류$\cdot$온도 등의 각종 센서도 동일 칩에 설계할 수 있게 되었다. 또 센싱이나 보호기능뿐만이 아니라 출력전류의 제어를 위한 연산기능과 di/dt의 제어기능이 내장되도록 되어 있어 보다. 고성능의 인텔리전트 파워모듈(IPM)이라고 불리우는 새로운 개념의 파워디바이스가 실현되었다. 또한 패키지 기술도 내부배선 인덕턴스의 저감과 트랜스퍼 몰드패키지의 개발로, 소형화뿐만이 아니라 파워칩의 성능$\cdot$기능을 충분히 발휘할 수 있도록 개발이 적극적으로 추진되고 있다.

• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제17권1호
• /
• pp.27-30
• /
• 2004

In this paper, a new small size Lateral Trench Electrode Power MOSFET is proposed. This new structure, called "LTEMOSFET"(Lateral Trench Electrode Power MOSFET), is based on the conventional MOSFET. The entire electrode of LTEMOSFET is placed in trench oxide. The forward blocking voltage of the proposed LTEMOSFET is improved by 1.6 times with that of the conventional MOSFET. The forward blocking voltage of LTEMOSFET is 250V. At the same size, a increase of the forward blocking voltage of about 1.6 times relative to the conventional MOSFET is observed by using TMA-MEDICI which is used for analyzing device characteristics. Because the electrodes of the proposed device are formed in trench oxide, the electric field in the device are crowded to trench oxide. We observed that the characteristics of the proposed device was improved by using TMA-MEDICI and that the fabrication of the proposed device is possible by using TMA-TSUPREM4.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 B
• /
• pp.1389-1391
• /
• 2005

본 논문은 시스템 파워 모듈에 적용하기 위해 CMOS 공정을 통해서 제작된 PFC IC와 성능 검증을 위한 1kW급 직류전원용 테스트베드의 개발에 대해서 기술하고 있다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제18권4호
• /
• pp.504-510
• /
• 2017

본 논문은 소형 가전기기를 위한 AC DC 파워모듈 설계를 제시하고 효율과 신뢰성 및 안정성 특성을 나타낸다. 제안하는 파워모듈은 PCB 테스트보드에서 PWM 제어 IC 칩, 파워모스 소자, 트랜스포머, 각종 수동소자 (저항, 커패시터, 인덕터)를 사용하여 제작하였다. 본 논문에서 제시한 AC DC 파워모듈 회로 시뮬레이션 결과를 토대로 측정한 실험에서 입력전압은 상용전원 전압 220 V (RMS), 주파수 60 HZ의 교류전압(VAC : Voltage alternating current)을 사용 하였으며, 출력전압, OCP (over current protection), EMI(electromagnetic interference), PWM 신호 펄스, 효율 측정, 패키징 여부에 따른 발열측정 등을 실시하였다. 또한 파워모듈의 온도에 따른 특성변화와 트랜스포머 기준으로 1차측의 회로와 2차측 회로의 절연상태 확인을 하기 위한 내전압 테스트 등의 신뢰성테스트를 실시하였다. 효율 및 신뢰성 측정결과, AC DC 파워 모듈이 5 V의 출력전압, 200 mV의 리플, 약 73 %의 효율, 온도 약 $80^{\circ}C$ 까지 안정적으로 동작함을 확인하였으며, 4.2 kV의 크기로 60초 동안 견디는 내압 성능을 보였다.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제17권10호
• /
• pp.2359-2368
• /
• 2013

본 논문에서는 power IC에서 파워가 ON되어있는 동안 입력 신호인 RD(Read) 신호 포트에 glitch와 같은 신호 잡음이 발생하더라도 파워-업(power-up)시 readout된 DOUT 데이터를 유지하면서 다시 읽기 모드로 재진입하지 못하도록 막아주는 IRD(Internal Read Data) 회로를 제안하였다. 그리고 pulsed WL(Word-Line) 구동방식을 사용하여 differential paird eFuse OTP 셀의 read 트랜지스터에 수 십 ${\mu}A$의 DC 전류가 흐르는 것을 방지하여 blowing 안된 eFuse 링크가 EM(Electro-Migration)에 의해 blowing되는 것을 막아주어 신뢰성을 확보하였다. 또한 program-verify-read 모드에서 프로그램된 eFuse 저항의 변동을 고려하여 가변 풀-업 부하(variable pull-up load)를 갖는 센싱 마진 테스트 기능을 수행하는 동시에 프로그램 데이터와 read 데이터를 비교하여 PFb(pass fail bar) 핀으로 비교 결과를 출력하는 회로를 설계하였다. $0.18{\mu}m$ 공정을 이용하여 설계된 8-비트 eFuse OTP IP의 레이아웃 면적은 $189.625{\mu}m{\times}138.850{\mu}m(=0.0263mm^2)$이다.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제8권1호
• /
• pp.152-159
• /
• 2004

본 연구에서는 Bi-DMOS 기술을 이용하여 SMPS용 고내압 스윗칭 전력소자 내장형 one-chip PWM IC를 설계하였다. 기준전압회로는 다양한 온도와 공급전압의 변화에도 일정한 전압(5V)을 발생시킬 수 있도록 설계하였고, 오차 증폭기의 경우, 높은 dc gain$({\simeq}65.7db)$, unity frequency$({\simeq}189Khz)$, 적절한 $PM({\simeq}76)$를 가지면서 높은 입력저항을 갖도록 설계하였다. 비교기는 2단 구성으로 설계를 하였고, 삼각파 발생회로 경우, 외부 저항과 캐패시터를 이용해서 발진 주파수(20K), output swing 폭(3.5V)을 갖는 삼각파를 발생시켰다. 스윗칭 파워소자는 SOI 기판을 사용하고, 확장 드레인 영역의 길이와 도핑 농도를 적절히 조정, 350V급 내압을 갖는 n-LDMOSFET을 설계 하였다. 최종적으로, layout은 각 소자에 대한 디자인 룰(2um 설계 룰)을 설정하였고, Bi-DMOS 공정 기술을 바탕으로 PWM IC 회로와 n-LDMOSFET one-chip IC를 설계하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 C
• /
• pp.1406-1407
• /
• 2006

본 논문에서는 기존의 250V급 트렌치 전극형 파워 MOSFET을 구조적으로 개선하여, 600V 이상의 순방향 항복 전압을 갖는 파워 MOSFET을 설계 하였다. 본 논문에서 제안한 구조로 기존의 250V급 트렌치 전극형 파워 MOSFET에 비하여 더욱 높은 순방향 항복 전압을 얻었다. 또한, 기존의 LDMOS 구조로 500V 이상의 항복 전압을 얻기 위해서 $100{\mu}m$ 이상의 크기를 필요로 했던 반면에, 본 논문에서 제안한 소자의 크기(vertical 크기)는 $50{\mu}m$로서, 소자의 소형화 및 고효율화 측면에서 더욱 우수한 특성을 얻었다. 본 논문은 2-D 공정시뮬레이터 및 소자 시뮬레이터를 바탕으로, 트렌치 옥사이드의 두께 및 폭, 에피층의 두께 변화 등의 설계변수와 이온주입 도즈 및 열처리 시간에 따른 공정변수에 대한 시뮬레이션을 수행하여, 본 논문에서 제안한 구조가 타당함을 입증하였다.

• 전자공학회논문지
• /
• 제52권3호
• /
• pp.59-66
• /
• 2015

본 논문에서는 4bit SAR-ADC(Successive Approximation ADC) 기반의 LDO(Low Drop-Out Regulator)와 파워 트랜지스터의 사이즈 선택을 통하여 DC-DC 벅 컨버터의 효율을 개선하는 방법을 제안한다. 제안하는 회로는 부하 전류에 따라서 파워 트랜지스터 사이즈를 선택하여 DC-DC 벅 컨버터의 효율을 개선한다. 이를 위해, 우리는 스위칭 손실과 전도 손실이 교차하는 지점을 파워 트랜지스터의 적절한 사이즈로 선택하였다. 또한, standby mode 또는 sleep mode로 동작 시에는 효율을 개선하기 위해 LDO로 동작하도록 하였다. 제안하는 회로는 4bit로 파워 트랜지스터 사이즈(X1, X2, X4, X8)를 선택하였고, 저부하에서 단일 사이즈를 이용한 기존의 방식보다 최대 25%의 효율 개선을 얻을 수 있었다. 입력 전압은 5V, 출력 전압은 3.3V, 최대 부하 전류는 500mA이다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
• /
• 전력전자학회 2008년도 하계학술대회 논문집
• /
• pp.43-45
• /
• 2008

컨버터의 제어는 보통 아날로그 제어기를 기반으로 한다. 전용 아날로그 상용 IC들로 복잡한 회로의 장점을 극복하고 있고 이로 인해 기본성능을 수행하고 저가격화와 사용상의 편의를 얻을 수 있다. 그러나 이러한 장점은 디지털 제어기의 성능 개선과 가격의 하락으로 전용의 IC에 필적하는 파워 컨버터의 응용을 가능하게 만들었다. DC-DC 컨버터 내부 파라미터에 대한 모니터링이 가능하며, 아날로그 제어방식에서는 처음의 사양에 의해 고정된 출력전압을 얻었지만 디지털 제어 방식에서는 PC와 DC-DC 컨버터간 통신을 통하여 사용자가 원하는 임의의 전압을 얻어낼 수 있고 원격제어가 가능하다. 본 논문에서는 이와 같은 디지털 제어기의 장점과 실용성을 제시하고자 소신호 모델식을 기반으로 하여 디지털 모드 제어기를 설계하고, 이를 구현하기 위해 원칩 마이크로컨트롤러인 microchip사의 dsPIC30F2020을 사용하였다. 마이크로컨트롤러를 이용한 DC-DC 컨버터의 실용성을 검토하였다.