• 한국통신학회논문지
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• 제42권4호
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• pp.864-870
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• 2017

본 논문은 넓은 부하 전류를 요구하는 휴대 기기에서 사용될 목적으로 주파수 전압 변환을 이용하여 모드 제어 가능한 듀얼 모드 벅 변환기를 설명한다. 기존의 히스테스테릭 벅 변환기의 문제인 저 부하에서의 PLL 보상 및 효율 저하를 제안하는 듀얼 벅 변환기의 개선된 PFM 모드를 통해 해결한다. 또한 기존의 듀얼 모드 벅 변환기의 주요 회로인 모드 제어기에서의 부하 변화 감지의 어려움과 느린 모드 전환 속도를 제안하는 모드 제어기로 개선 시킨다. 제안하는 모드 제어기는 최소 1.5us의 모드 전환 시간을 가진다. 제안하는 DC-DC 벅 변환기는 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정에서 설계하였으며 칩 면적은 $1.38mm{\times}1.37mm$이다. 기생 소자를 포함한 인덕터와 커패시터를 고려한 후 모의실험 결과는 1~500mA의 부하 전류 범위에서 입력 전압을 2.7~3.3V를 가지며 PFM 모드는 65mV이내, 히스테리틱 모드에서는 고정된 스위칭 주파수 상태에서 16mV의 출력 리플 전압을 가지는 1.2V의 출력 전압을 생성한다. 제안하는 듀얼 모드 벅 변환기의 최대 효율은 80mA에서 95%를 나타내며 해당 전체 부하 범위에서 85% 이상의 효율을 지닌다.

• 전기전자학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.1074-1080
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• 2020

본 논문은 공정, 전압 및 온도에 둔감하며, 출력전압 상태에 따라 3가지 동작모드가 가능한 디지털 제어 벅 변환기를 제안한다. 기존 디지털 제어 방식의 벅 변환기는 A/D 변환기, 카운터 및 딜레이 라인 회로를 사용하여서 정확한 출력 전압을 제어하였다. 정확한 출력 전압 제어를 위해서는 카운터 및 딜레이 라인 비트 수를 증가시켜서 회로 복잡성 증가 문제점을 지니고 있다. 이러한 회로의 복잡성 문제를 해결하기 위해서 제안된 회로에서는 8비트 및 16 비트 양 방향 쉬프트 레지스터를 사용하고 최대 128비트 해상도까지 듀티비 제어가 가능한 벅 변환기를 제안한다. 제안하는 벅 변환기는 CMOS 180 나노 공정 1-poly 6-metal을 사용하여 설계 및 제작하였으며, 2.7V~3.6V의 입력 전압과 0.9~1.8V의 출력 전압을 생성하고, 리플전압은 30mV, 전력 효율은 최대 92.3%, 과도기 응답속도는 4us이다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.89-93
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• 2017

본 논문은 Buck-Boost DC-DC 변환기를 이용하여 다중 대역으로 존재하는 RF 신호를 수집하여 에너지를 생성하는 에너지 수집 시스템에 대하여 소개한다. 수집된 전기에너지를 사용하는 부하의 저항이 지속적으로 변하는 환경에서는 부하 저항이 변하여도 DC-DC 변환기의 입력저항이 변하지 않는 Buck-Boost DC-DC 변환기를 사용하였다. 입력으로 들어오는 RF 신호의 주파수 대역이 다양하므로 다중대역을 다 처리 할 수 있도록 정류기를 대역별로 설계하고 정류기 앞에 각 대역별로 매칭 회로를 추가하였다. 크기가 매우 작은 RF 신호를 효과적으로 수집하기 위한 정류기를 위하여 각 대역에서 수집하여 발생시킨 전압을 계속 누적하여 축적하는 방법을 고안하여 매우 작은 크기의 입력 신호에도 일정한 전압이 출력되게끔 회로를 설계하였다. 입력이 -20 dBm의 크기를 가진 RF 신호에도 출력 효율이 20% 정도까지 낼 수 있음을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권9호
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• pp.1763-1770
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• 2016

본 논문에서는 넓은 출력 부하 전력에서도 동작하는 하이브리드 변환기를 제안했다. 스위치드 커패시터 변환기는 높은 부하 전력에서 효율이 낮고, 낮은 부하 전력에서는 효율이 높다. 반대로, 벅 변환기는 높은 부하 전력에서는 효율이 높고, 낮은 부하 전력에서는 효율이 낮다. 제안된 하이브리드 변환기는 스위치드 커패시터 변환기와 벅 변환기를 혼합했다. 낮은 부하 전력에서는 스위치드 커패시터 변환기를 동작시키고, 높은 부하에서는 벅 변환기를 동작시켜, 넓은 출력 부하 전력에서 전력 효율을 향상시켰다. 제안된 하이브리드 변환기는 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정으로 구현되었다. 하이브리드 변환기의 출력 부하 전력 범위는 0.05~100mW 이며, 벅 변환기와 스위치드 커패시터 변환기에서 각각 93%와 77%의 최대 전력 효율을 가진다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제24권5호
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• pp.29-36
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• 2010

본 논문에서는 새로운 변조방식을 사용한 단상 인버터 시스템을 제안한다. 제안한 시스템은 buck-boost 변환기와 인버터로 구성되며 새로운 변조방식인 PWAM(Pulse Width/Amplitude Modulation)방식을 사용하여 제어한다. PWAM방식은 PWM(Pulse Width Modulation)방식과 PAM(Pulse Amplitude Modulation) 방식이 혼합된 새로운 변조방식이며 인버터의 입력단에 위치한 buck-boost 변환기는 일정한 직류전압을 입력으로 받아 가변 직류전압으로 변환한다. 인버터는 buck-boost 변환기에서 출력된 가변 직류전압을 입력으로 하며, PWM 구간에서는 PWM 스위칭을 하고 PAM 구간에서는 인버터가 스위칭을 하지 않음으로써 정현 교류전압으로 변환한다. 제안한 PWAM방식을 사용한 단상 인버터 시스템은 PAM 구간에서 스위칭 동작을 하지 않으므로 기존의 방식에 비해 스위칭 횟수가 감소하여 스위칭 손실을 줄일 수 있다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2011년도 추계학술대회
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• pp.411-414
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• 2011

본 논문에서는 DPSS 기능을 갖는 3중 모드 DC-DC buck 변환기를 설계하였다. 설계된 buck 변환기는 부하 전류가 큰 경우(80mA~500mA)에는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 방식을 사용하고, 부하 전류가 작은 경우(1mA~80mA)에는 PFM(Pulse Frequency Modulation) 제어 방식을 사용하며, 부하 전류가 1mA 이하인 대기모드(sleep-mode)에서는 LDO(Low Drop Out)를 사용한다. 또한, PFM 제어 방식에서 부하 전류가 작은 경우 효율을 증가시키기 위해 DPSS(Dynamic Partial Shutdown Strategy) 기법을 사용하였다. 그 결과 넓은 부하 전류 범위에서 높은 효율을 얻을 수 있다. 제안된 벅 변환기는 CMOS 0.18um 공정을 이용하여 설계되었다. 3.3V의 입력전압을 받아 2.5V의 출력전압으로 강압시키며, 최대 부하전류는 500mA이고, 스위칭 주파수는 1MHz이다. 최대효율은 97.03 %, 칩 크기는 PAD를 포함하여 $1465um{\times}895um$이다.

• 전기전자학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.314-317
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• 2016

최근 휴대용 기기의 수요가 증가함에 따라 배터리 사용시간을 최대화하기 위한 노력이 진행되고 있다. 본 논문에서는 빠른 과도 응답을 갖는 멀티페이스 벅 변환기를 제안한다. 멀티페이스 벅 변환기는 리플 상쇄 효과가 있기 때문에 작은 크기의 출력 캐패시터를 사용할 수 있고, 더 적은 인덕턴스를 갖는 인덕터의 사용이 가능하다. 휴대용 기기가 대기 모드에서 활성 모드로 빠르게 변할 수 있도록 4-페이스 구조로 설계하여 빠른 과도 응답을 갖게 하였다. 사용된 공정은 Hynix 0.18um CMOS 공정을 통해 제작되었고 공급전압 범위는 2.7~3.3V 이며, 최대 부하 전류는 500mA, settling time은 14us이다.

• 한국조명전기설비학회:학술대회논문집
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• 한국조명전기설비학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.319-321
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• 2009

일반적으로 가장 간단한 구조의 배터리 충전장치는 교류를 직류로 변환하기 위한 다이오드 정류기와 직류의 크기를 변환하기 위한 컨버터로 구성되어 있다. 하지만, 이러한 구조로 되어있는 충전장치의 경우 입력단 역률저하로 인하여 전력변환장치에 과도전류나 파형의 왜곡 현상 등을 초래하게 되고, 정류기와 컨버터로 구성되는 2단 전력변환구조이기 때문에 효율에도 좋지 않은 영향을 미치게 된다. 따라서 본 논문에서는 역률제어가 가능한 단일 컨버터 구조를 갖는 플러그인 하이브리드 전기자동차용 42V 배터리 충전장치를 연구하였다. 본 논문에서 연구한 배터리 충전장치는 PWM 방식의 AC-DC Buck 컨버터를 이용한 전력 변환장치와 입력단 역률제어 및 컨버터 출력을 제어하기위한 제어기로 구성되어있다. 본 논문에서 연구한 배터리 충전장치는 시뮬레이션을 통하여 역률제어 및 컨버터 출력을 확인하고 그 타당성을 검토하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권6호
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• pp.25-32
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• 2011

본 논문에서는 휴대기기를 위한 고효율 전류구동방식의 DC-DC 벅 변환기를 제안한다. 제안된 전류구동방식의 DC-DC 컨버터는 파워스위치의 전도손실을 최소화하는 적응형 사구간 제어기법을 적용하여 부하전류에 따라 효율을 2~5%이상 향상시킨다. 설계된 DC-DC 벅 변환기는 0.35${\mu}m$ CMOS공정을 이용하여 칩으로 제작 되었으며, 전체 칩의 크기는 0.97$mm^2$이다. 제작된 칩의 입력전압범위는 2.5V~3.3V이고, 출력전압은 1.8V이며 리플전압은 10mV이하로 나타내고 있다. 최대 500mA의 부하 전류에서 구동할 수 있도록 설계 하였고, 200mA에서 최대 93%의 전력효율을 나타내고 있다.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.1006-1011
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• 2018

본 논문은 멀티비트 플라잉 커패시터의 전압제어를 이용한 3-레벨 벅 변환기를 제안한다. 기존의 3-레벨 벅 변환기는 플라잉 커패시터 전압을 제어하지 못하여 동작이 불안정하거나 플라잉 커패시터 전압을 제어하는 회로가 PWM방식에 적용되지 못하는 문제가 있었다. 또한 부하전류에 증가할 때 인덕터 전압에 오차가 발생하였다. 본 논문에서 제안하는 구조는 입력이 4개인 차동증폭기와 공통모드 피드백 회로를 이용하여 PWM모드에서 플라잉 커패시터 전압을 제어할 수 있다. 또한 3비트 플라잉 커패시터 전압 제어회로를 제안하여 부하전류에 따른 3-레벨 벅 변환기의 동작을 최적화할 수 있으며 슈미트 트리거 회로를 이용한 삼각파 생성 회로를 제안하였다. 제안하는 3-레벨 벅 변환기는 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정으로 설계되었으며 2.7~3.6V의 공급 전압 범위와 0.7V~2.4V의 출력 전압 범위를 갖는다. 동작 주파수는 2MHz, 부하전류 범위는 30mA~500mA이며 출력 전압 리플은 최대 32.5mV로 측정되었다. 측정 결과 130mA의 부하전류에서 약 85%의 최대 전력변환 효율을 보인다.