최근, 비선형시스템인 DC-DC 컨버터의 출력전압제어를 위해서 많은 제어방법들이 연구되고 있으며, 본 논문은 Buck type DC-DC 컨버터에 슬라이딩 모드 제어기와 뉴럴 네트워크 제어기를 이용한 제어 알고리즘을 제시하였고, 또한 컨버터의 이론해석을 통한 이론특성과 Psim을 이용한 시뮬레이션특성, DSP(TMS320C32)를 이용한 실험특성을 비교 검토하여 제안한 방법의 유용성을 입증하였다. 기존의 히스테리시스 제어기를 이용한 제어방법과 제안한 슬라이딩 모드 제어기와 뉴럴 네트워크 제어기를 이용한 제어방법과 비교한 결과 제안한 제어기가 우수한 특성을 얻었으며, 향후, 다른 전력변환장치에 유용하게 적용될 것으로 생각된다.
본 논문에서는 직류 대 직류 강압형 변환기의 전달함수 변환에 의한 새로운 제어방법을 제안하였다. 제안된 방법을 외란 및 회로변수 값의 번화 시 나타나는 영향을 최소화시키며, 변환기의 동특성에 영향을 미치는 출력필터의 공진과 동작점 변화에 의한 플랜트 특성 변화를 현저하게 개선시킨다. 먼저 전달함수 변환 제어 시 시스템의 특성을 나타내는 여러 가지 전달함수를 구하여, 이를 기존의 직류 대 직류 변환기에서의 전달 함수와 비교하였다. 또한 외란 및 회로변수 값 변화시의 기준 전압 대 출력 전압 전달함수의 민감도를 구하여 회로변수 값 변화 시 나타나는 특성이 개선됨을 보이고, 마지막으로 모의실험과 실험을 실시하여 제안된 제어 방법이 기존의 제어 방법과 비교하여 우수한 성능을 가짐을 보였다.
본 논문에서는 전력변환회로를 위한 디지털 전류모드제어기를 소신호 모델식을 기반으로 하여 설계한다. 다양한 응용 가능성을 내포하고 있는 디지털 제어기를 전류모드제어를 사용하는 전력변환회로의 설계에 응용한다. 전력변환회로의 상태평균화 기법을 적용한 연속 시간 소신호 모델을 이용함으로써 부스트, 벅, 벅-부스트 컨버터에 모두 적용 가능한 디지털 전류모드제어기를 설계하고, 설계한 제어기는 모든 시비율 동작 조건에서 안정함을 확인한다. 16bit DSP 마이크로프로세서인 TMS320LF2406A를 사용하여 설계된 디지털 제어기를 구현하고, 아날로그제어기를 이용한 전류모드제어에서의 동작 조건에 따른 불안정성 문제를 해결할 수 있음을 실험을 통해 확인한다.
We have proposed and fabricated a Buck-Boost DC to DC Converter for Thermoelectric generator (TEG) with constant output voltage suitable for battery chargers or constant voltage supplies in the range of several watt. The experimental and simulation results have shown that the proposed method allows stable operation with maximum 86% power transfer efficiency. The proposed circuit has a merit in cost and miniaturization of a system compared to conventional MPPT algorithms, because the proposed method adopts only analog circuit without DSP or micro controller unit for calculating peak power point by iterative methods.
As power supply managements become more important than before, supplying a stable system voltage is becoming more and more critical. In this study we propose to use the advantage of weak inversion region of MOS transistors. Analog system, which uses weak inversion region, could work in low voltage environment and reduce power consumption. The proposed buck-converter in weak inversion region of MOS transistor has been verified by silicon chip.
본 논문은 0.35$\mu$m CMOS 공정으로 설계된 무선 모바일 시스템의 전력구동을 위한 3.3V 입력 1.8V 출력의 스텝다운 전압모드 DC-DC 변환기를 제안한다. 제안된 커패시터 멀티플라이어 기법은 오차보정중폭기의 보상회로 블록의 크기를 30%까지 줄여서 칩 안에 집적화 하였다. 이를 통하여 회로의 안정성을 향상시키기 위해서 칩 외부에 위치되었던 수동소자들이 없어지게 되었다. 또한 저 전력 버퍼를 이용해서 기존의 DC-DC 변환기보다 효율을 평균 3%정도 향상 시켰다. 제안한 변환기는 측정 결과, 부하전류 200mA에서 1.17%의 미만의 출력전압 리플을 가지며 최대 83.9%의 전력효율을 가진다.
본 논문에서는 열전에너지 하베스팅을 위한 안정화된 출력을 갖는 0.2V DC/DC 변환기를 설계하였다. 열전소자의 저전압을 이용하기 위해 native NMOS 트랜지스터와 저항으로 이루어진 시동회로가 0.2V의 입력전압을 내부 컨트롤 블록 회로가 동작할 수 있는 VDD까지 승압한다. VDD가 원하는 전압 값에 도달하면 전압감지기가 이를 감지하고 시동회로에 공급되는 전류를 차단하여 전류소모를 최소화 한다. 이후 비교기의 출력에 따라 VDD를 일정전압 이상으로 유지하기 위한 부스트 변환기와 VSTO를 승압하기 위한 부스트 변환기를 번갈아가며 동작시켜서 VSTO를 벅 변환기가 동작하는 전압까지 승압해준다. VSTO가 2.4V 이상이 되면 벅 변환기가 동작하여 안정화된 최종 출력 VOUT을 얻는다. 모의실험 결과 설계한 변환기는 0.2V의 입력으로부터 1.8V의 안정화된 전압을 출력하며, 최대 전력효율은 60%이다. $0.35{\mu}m$ CMOS 공정을 사용하여 설계한 칩의 크기는 PAD를 포함하여 $1.1mm{\times}1.0mm$이다.
본 논문에서는 모바일 응용에 적합한 고효율의 빠른 응답 특성을 가지는 히스테리틱 벅 변환기를 제안한다. 기존 히스테리틱 변환기의 문제점인 큰 출력 전압 리플과 작은 용량의 전력 인덕터 사용의 어려움을 삼각파 신호 발생기를 통해 해결하였다. 그리고 부하 전류에 따라 가변하는 스위칭 주파수를 PLL(Phase Locked Loop)구조를 사용하여 일정하게 함으로써 주변 IC에 미치는 EMI(Electro Magnetic Interference)잡음을 최소화 하였다. 이 회로는 BCDMOS 0.35um 2-poly 4-metal 공정으로 제작되었으며, 측정 결과 입력전압 3.7V, 출력전압 1.2V 부하 전류 50~500mA 범위에서 20mV 이하의 출력 전압 리플을 나타내며 170mA 이상의 부하 전류를 구동하는 경우 2MHz의 고정된 스위칭 주파수에서 동작하였다.
This paper presents a one digital controller two topology PWM DC-DC converter that controls, simultaneously, the separate Buck converter and boost converter with the different specification by using an inexpensive and efficient 8 bit micro-controller. One timer interrupt is used for the detection of output feedback voltage, and other two timer interrupts are used for the generation of PWM waveform for Buck and Boost converter. The control characteristics of one digital controller two topology PWM DC-DC converter is validated by experimental results.
벅 컨버터 LC 필터의 라플라스 변환 회로에서 전압 분배 법칙을 사용하여 전달 함수를 구하였다. 참고문헌에서 제안된 Type2 제어기의 근 궤적과 시뮬레이션 파형으로부터 제어기 설계가 잘못된 것을 나타내었다. PI 제어기를 근 궤적 기법으로 설계하였다. PI 제어기를 연산 증폭기를 사용하여 구현하였다. 제대로 동작하는 Type2 제어기를 제안하고 시뮬레이션을 통해 결과를 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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