펄스 직류 플라즈마 전원 공급시 임피던스 트랜스포머의 유무에 따른 전기적 특성 변화를 연구하였다. 실험 변수는 펄스 직류 전압(350~550 V), 펄스 직류 주파수(100~250 kHz), 리버스 시간(0.4~1.2 ${\mu}sec$.)이었다. 전기적 특성은 주로 오실로스코프를 이용하여 분석하였다. 펄스 직류 전원의 경우 임피던스 트랜스포머의 여부에 상관없이 주파수가 커지거나 리버스 시간이 커지면 peak-to-peak 전압이 증가한다는 사실을 이해하였다. 본 실험은 저진공에서 실시하였다. 임피던스 트랜스포머를 부착하지 않은 경우, GaAs의 식각 속도는 10 sccm BCl3를 사용한 경우 최대 $0.4{\mu}m$까지 얻을 수 있었다. 감광제에 대한 최대 식각 선택비는 약 2.5:1이었다. 또한 식각된 GaAs의 표면은 깨끗하였으며, 염소와 관련된 잔류 물질은 거의 발견되지 않았다. 임피던스 트랜스포머를 설치하면 GaAs의 식각 속도는 증가하였으나 샘플 척에 열 부하가 많았다. 펄스 직류 플라즈마를 이용한 처리장치 개발시 전기적 특성 변화 및 공정 속도 조절에 있어 임피던스 트랜스포머의 역할 및 그 특성에 대한 많은 연구가 필요하다는 본 기초 연구를 통해 얻을 수 있었다.
포항 방사광 가속기의 선형 가속기에서는 80-MW 클라이스트론 부하를 구동하기 위하여 최대 펄스 정격출력 200 MW(400kv 500A, 평탄도 4.4 $\mu s$)인 대출력 펄스 트랜스포머가 요구된다. 펄스 트랜스포머는 펄스 전원공급 장치(Modulator)로부터 대출력 부하(Klystron)로 펄스 에너지를 전달하며 임피던스 정합을 시키는 기능을 한다. 모듈레이터의 고전압 출력 펄스에서 RF 에너지를 발생시키는데 사용되는 유효 출력 에너지는 출력 펄스의 평탄부의 에너지에 해당된다. 그러므로, 펄스 트랜스포머는 빠른 상승시간을 가지는 것이 요구된다. 빠른 상승시간을 얻기 위하여 누설자속, 분포용량이 작게 되도록 설계하여야 한다.
최근 각 종 산업 분야에서 박막증착 공정의 다양화, 고품질화, 고속화 추세에 대응하기 위하여 고밀도의 대용량 DC 플라즈마 전원장치에 대한 관심이 커지고 있으며, 아울러 DC 플라즈마 전원장치의 고질적인 문제인 아크 방지회로의 중요성이 부각되고 있다. 효율적인 아크 방지 기법의 하나인 비대칭 펄스형 DC플라즈마 전원장치에서는 짧은 기간 동안 (-)전압을 부하에 인가하여 아크에너지를 감소시키는 방법을 사용하고 있으며 이를 위해 매우 부피가 큰 트랜스포머가 사용되고 있다. 본 연구는 펄스형 DC플라즈마 전원장치에서 나타나는 승압효과를 억제하고 전체 효율을 향상시킴과 동시에 상호 인덕턴스가 작은 트랜스포머를 사용하여 부피를 크게 감소시킨 진보된 형태의 비대칭 펄스형 DC 플라즈마 전원장치를 제안한다.
This paper presents the new design method for the gate driver circuit of the floating MOSFET by using the pulse transformer. Each parameters of the proposed circuit are delivered by the numerical calculation method. By considering inner characteristics of MOSFET, the gate driver makes to increase the efficiency of the power conversion and decrease operating heat. Computer simulations and to experimental results for a Buck Converter are presented in order to validate the proposed method.
고전압 대 전류를 필요로 하는 펄스 파워 시스템에서 스위치는 중요한 소자중의 하나이다. 펄스 트랜스포머를 이용하여 고전압 펄스를 만드는 회로에서 대전류 스위칭에는 대부분 스파크 갭 스위치나 싸이라트론을 사용하는데 높은 펄스 반복 율과 긴 수명을 제공하기 위해서는 반도체 스위치를 사용해야한다. 고전압 대전류 펄스파워 시스템에 적합한 반도체 스위치의 스위칭 특성과 제어방식에 관한 연구를 수행하였다 실험에 사용한 스위치는 20 kV, 12.6 kA, 12 ${\mu}s$의 펄스 스위칭이 가능한 ABB사의 반도체스위치 스택 (5SPR-26L4508-8-WC)이다. 실험회로는 콘덴서에 충전을 완료한 다음 스위치와 인덕터를 통하여 방전하도록 구성하였다. 8개의 직렬 연결된 스위치는 광케이블을 사용하여 병렬구동하고, 고주파 스위칭 전류전원을 사용하여 고전압 절연을 하면서 게이트 구동전력을 전달하도록 하였다. 본 논문에서는 스위치 전압과 방전전류를 관측하여 반도체 스위치의 특성을 조사하였다.
본 논문에서는 주변의 잡음에 의해 통신 환경이 나쁜 시스템에서 통신의 안정성과 고속성과 원거리 통신의 구현을 중점으로 연구하였다 전동차와 같이 Serial Communication을 이용해 차량사이 통신을 하는 경우 주변의 고전압, 고전류의 잡음에 의해 통신 Packet이 파손될 수 있으며 심지어 통신 모들이 파괴되는 현상도 발생한다. 이를 위해 펄스트랜스 포머를 사용해 Hardware의 보호 뿐아니라 고속의 안정적인 통신을 현 할 수 있다. 이는 펄스트랜스 포머의 특성상 하드웨어적으로 분리된 통신선과 통신모듈로 인한 안정성과 원거리 통신을 실현 하였으며 동기통신을 통한 빠른 속도와 FM0, FM1, Manchester 부호 방식에 의한 빠르고 안정한 통신을 제공하기 때문이다.
최근 미세먼지(PM10 또는 PM2.5)로 인한 인체 유해성 및 실제 피해사례가 인터넷, TV 매체 등에 의해 화두가 됨에 따라 각종 제조, 사업장 및 발전소에서는 미세먼지 배출기준을 충족하기 위한 고효율 집진 기술이 필요로 되고 있는 상황이다. 고압 코로나 방전에 의해 미세먼지를 포집하는 고전압 하전방식 집진장치의 경우 전류를 광범위로 조절 가능하며 역전리 방지에 탁월하여 고효율의 집진이 가능하다. 본 논문에서는 기존의 다전원(펄스전원, 기본전원)을 이용한 마이크로 펄스 하전방식이 아닌 공진형 컨버터와 고압 트랜스포머, 배전압 회로를 적용한 고전압 단전원 제어 하전방식 및 이를 이용한 고전압 전압원의 저속 스위칭 제어기법을 제안하고, 실제 측정을 통해 제안 방식의 실효성을 검증하였다.
본 논문은 MOSFET을 스위칭 소자로 사용한 350W급 2MHz 병렬공진 DC-AC 컨버터를 제안한다. 제안된 DC-AC 컨버터는 스위치의 전압스트레스 크기가 입력전압과 동일한 값으로 주어져 기존의 절연형 컨버터들 중에서 가장 낮은 전압 스트레스 값을 가지고 입력전압의 크기와 출력전력의 크기를 고려하여 풀-브리지 컨버터 토폴로지를 채택하였다. MOSFET 게이트 구동펄스는 50% 시비율이며, 구동트랜스포머를 사용하여 DC-AC 컨버터의 플로팅 스위치를 구동하였다. DC-AC 컨버터의 입력 전압은 50V, 부하저항은 $500{\Omega}$의 무유도 저항을 이용했다. 출력전압과 출력전류의 실효치는 각각 430V, 800mA 이고 효율은 82.5%에 도달하였다.
논문은 광신호 제어에 의해 작동되는 고반복 테슬라 변압기용 커패시터 충전형 전원장치에 관하여 기술하였다. 광신호는 펄스 형태로 약 100us의 시간을 갖고 커패시터 충전형 전원장치를 제어한다. 커패시터 충전형 전원장치는 펜던트, 배터리, 트랜스포머, 인버터/컨트롤러, 트리거 발생기로 구성되었다. 그리고 이 장치의 사양은 800V, 8.8A이고, 실험에 사용된 커패시터 부하는 88uF를 사용하였다. 시험결과, 800V/88uF의 충전시간은 약 8.1ms 이고, 반복률은 100Hz로 운전하였다. 또한 고반복 테슬라 변압기용 커패시터 충전형 전원장치는 안정적인 반복률 및 출력특성를 보이고 있다.
High-capacity high-voltage pulse generator that can be used for environmental clean-up was developed using transformers. High-voltage pulse is consists of the primary wave and the harmonic wave which are increased as a series circuit using transformers to make pulses. Each transformer has a band-pass characteristics. The output voltage of the pulse width 50[%] was decided. The output voltage of high-voltage pulse generator device was measured as 1.4[kV] (Peak-to-Peak).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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