• 전자공학회논문지
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• 제50권3호
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• pp.35-41
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• 2013

$0.18-{\mu}m$ CMOS 반도체 공정을 이용하여 신체에 깊이 이식되어 있는 deep implant 의료 전자기기에서의 무선전력전달을 위한 고효율의 다단 정류기 (multi-stage rectifier)를 구현하였다. 세 개의 단계로 이루어진 정류기는 cross-coupled 된 구조를 이용하여 외부에서 전달되는 작은 AC 입력 신호를 boost하여 1.2-1.5 V의 DC 출력 신호를 implant 전자기기로 전달한다. 설계 된 정류기는 13.56 MHz에서 0.6-Vpp의 작은 RF 입력 신호와 $10-k{\Omega}$의 load 저항이 연결 된 측정 환경에서 최대 70 %의 전력 변환 효율을 달성하였다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제5권6호
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• pp.237-240
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• 2004

In this paper, a CMOS bridge rectifier for HF and microwave RFID systems is presented. The proposed RFID CMOS bridge rectifier is designed with two NMOSs and two PMOSs whose gates are connected to the antenna, and it is operated as a full wave bridge rectifier. The simulation results obtained with SPICE show the well rectified and high enough DC output voltages for the operating frequencies of 13.56 MHz, 915 MHz, and 2.45 GHz which are used in various RFID systems. The obtained DC output voltages are sufficiently high for driving the low power microchip in RFID transponder for the frequency range of HF and microwave.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제7권3호
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• pp.103-107
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• 2006

In this paper, a CMOS complementary bridge rectifier for driving RFID transponder chips is presented. The proposed RFID CMOS complementary bridge rectifier is designed with two NMOSs at the input, which are configured by cross-connected gate structures, and two PMOSs and two NMOSs at the output, which are configured by diode-connected MOS structures. Output characteristics of the proposed rectifier are analyzed with the high frequency small-signal equivalent circuit and verified with SPICE for RFID operating frequencies of 13.56 MHz HF for ISO 18000-3, 915MHz UHF for ISO 18000-6, and 2.45 GHz microwave for ISO 18000-4. Simulation results show well-rectified and high enough DC output voltages for driving the low power microchip in the RFID transponder for the frequency range from HF to microwave. DC output voltages are dropped by only around 0.7 V from the input peak-to-peak voltages.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제49권4호
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• pp.34-42
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• 2012

본 논문에서는 무선전력전송 시스템 수신부의 넓은 입력 범위의 CMOS 다중 모드 정류기를 설계하였다. 다중 모드 정류기의 출력전압을 비교기로 감지하고, 스위치를 컨트롤 하여 정류기 모드를 전환한다. 다중 모드 정류기는 입력 전압의 크기에 따라 자동으로 전파 정류기, 1단 전압 체배기, 2단 전압 체배기로 동작한다. 일반적인 전파 정류기는 10 V에서 20 V까지의 입력 AC 전압에 대해 9 V에서 19 V까지의 출력 DC 전압을 생성할 수 있다. 다중 모드 정류기는 전파 정류기 보다 입력 범위를 5 V 향상시켜서 5 V에서 20 V까지의 입력 AC 전압에 대해 출력 DC 전압은 7.5 V에서 19 V까지 생성되는 것을 보여준다. 다중 모드 정류기의 효율은 전파 정류기 모드에서 94%이다. 제안하는 다중 모드 정류기는 0.35${\mu}m$ BCD 공정으로 설계되었고, 면적은 $2500{\mu}m{\times}1750{\mu}m$ 이다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권12호
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• pp.56-62
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• 2013

우리는 MOSFET Layout 단계에서 Multiplier 구성을 통한 Common centroid layout 방식을 사용한 무선 전력 전송 용 CMOS 정류회로를 제안한다. 제안하는 정류회로는 기존의 다이오드를 사용하지 않은 Cross-coupled MOSFET 정류회로로 13.56 MHz에서 동작한다. 전력 소모를 최소화하고, 높은 주파수까지 동작하기 위하여 Full bridge 정류회로에서 효율을 높이기 위한 비교기를 제거하였다. Layout 단계에서 Multiplier 구성을 통한 Common centroid layout 방식은 Chip-layout 상에서 MOSFER의 Finger에 의해 길어진 연결 선로에 존재하는 기생 직렬 저항과 병렬 Capacitor에 의해 발생하는 시간 지연을 줄이기 위해 고안되어, 천이 시간을 줄여 Cross-coupled 구조의 On-상태에서 Off-상태, 혹은 그 반대의 상태 변화를 빠르게 한다. 이는 빠른 상태 변화 시간으로 인해 전력 변환 효율을 증가시킨다. 본 정류회로는 $0.11{\mu}m$ CMOS 공정으로 제작되었으며, 전력 변환 효율은 최대 86.4%로 측정되었으며, 600 MHz 이상까지 높은 전력 변환 효율을 가지며, 이는 현재 발표된 것 중, Cross-coupled 구성을 기반으로 한 정류회로 중 가장 높은 성능을 가진다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.1789-1796
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• 2012

본 논문에서는 RFID 태그 칩 구동을 위한 새로운 고효율 CMOS 브리지 정류기를 설계하고 해석하였다. 동작 주파수가 높아짐에 따라 증가하는 게이트 누설전류의 주 통로가 되는 게이트 커패시턴스를 회로적인 방법으로 감소시키기 위해 제안한 정류기의 입력단을 두 개의 NMOS로 종속접속형으로 연결하여 설계하였으며, 이러한 종속접속형 입력단을 이용한 게이트 커패시턴스 감소 기법을 이론적으로 제시하였다. 또한 제안한 정류기의 출력특성은 고주파 소신호 등가회로를 이용하여 해석적으로 유도하였다. 일반적인 경우의 $50K{\Omega}$ 부하저항에 대해, 제안한 정류기는 915MHz의 UHF(for ISO 18000-6)에서는 28.9%, 2.45GHz의 마이크로파 대역 (for ISO 18000-4)에서는 15.3%의 전력변환효율을 보여, 915MHz에서 26.3%와 26.8%, 2.45GHz에서 13.2%와 12.6%의 전력변환효율을 보인 비교된 기존의 두 정류기에 비해 보다 개선된 전력변환효율을 보였다. 따라서 제안한 정류기는 다양한 종류의 RFID 시스템의 태그 칩 구동을 위한 범용 정류기로 사용될 수 있을 것이다.

• 전기학회논문지
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• 제68권2호
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• pp.304-309
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• 2019

This paper presents a CMOS RF-to-DC converter for video surveillance disposable IoT applications. It widely harvests RF energy of 3G/4G cellular low-band frequency range by employing a tunable impedance matching network. The proposed converter consists of the differential-drive cross-coupled rectifier and the matching network with a 4-bit capacitor array. The proposed converter is designed using 130-nm standard CMOS process. The designed energy harvester can rectify the RF signals from 700 MHz to 900 MHz. It has a peak RF-to-DC conversion efficiency of 72.25%, 64.97%, and 66.28% at 700 MHz, 800 MHz, and 900 MHz with a load resistance of 10kΩ, respectively.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 추계학술대회
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• pp.278-281
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• 2014

본 논문에서는 진동에너지 하베스팅을 위한 세 가지 종류의 전파 정류기를 비교 분석 하였다. 첫번째 정류기는 두 개의 능동 다이오드(active diode)와 두 개의 MOSFET로 구성된 전파 정류기로 능동 다이오드의 비교기는 정류기의 출력으로부터 전력을 공급받는다. 두 번째는 네 개의 MOSFET로 구성된 정류기와 하나의 능동 다이오드로 구성된 2단 정류기이며, 마찬가지로 비교기는 정류기의 출력으로부터 전력을 공급받는다. 세 번째는 두 번째 정류기와 동일한 구조이나 비교기의 전력을 정류기의 입력으로부터 공급받는 input-powered 정류기이다. 이 정류기들을 0.35um CMOS 공정으로 설계하고 모의실험을 통해 성능을 비교, 분석하였다. 부하가 큰 경우에는 첫 번째 정류기를 이용하는 것이, 부하가 작은 경우에는 두 번째 정류기를 이용하는 것이 효율적인 측면에서 유리하다. 또한 효율보다는 진동에너지의 유무에 따른 전력 소모가 중요하다면 세 번째 정류기가 유리하다.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.393-401
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• 2018

이 논문에서는 WPC / A4WP 무선 전력 전송을 위한 정류기가 설계하였다. 설계된 정류기는 WPC (무선 전력 컨소시엄) 및 A4WP (무선 전력 연합)를 모두 지원하며 전파 브리지 정류기로 설계되었다. WPC는 100kHz ~ 205kHz의 주파수에서 전력을 전송하고 A4WP는 6.75MHz의 주파수에서 전력을 전송한다. 브리지 정류기는 다이오드 대신 MOSFET을 사용하기 때문에 출력 전압이 입력 전압보다 높으면 역전류가 흐르고 효율에 영향을 미친다. 따라서 MOSFET을 통해 흐르는 전류를 감지하고 역전류를 차단하는 역전류 검출기를 추가했다. 주파수 판별기는 주파수 대역이 다르기 때문에 사용된다. 설계된 정류기는 CMOS $0.35{\mu}m$ 고전압 공정을 사용하여 설계되었다. 입력 전압은 최대 18V이며 100kH ~ 205kHz, 6.78MHz 주파수에서 작동한다. 최대 효율은 94.8 %이고 최대 전력 공급은 5.78W 이다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제26권10호
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• pp.932-935
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• 2015

본 논문은 $0.11{\mu}m$ RF CMOS 공정에서 부트스트래핑 및 능동 몸체 바이어싱을 사용한 정류기를 제안한다. 제안하는 정류기는 교차 커플링을 이용한 전파정류기의 구조로 이루어져 있으며, 부트스트래핑과 능동 몸체 바이어싱을 이용하여 문턱전압 및 누설전류를 감소시켜 전력변환효율을 증가시켰다. 또한, 무선전력전송용 주파수인 13.56 MHz부터 RFID용 주파수인 915 MHz에서 사용할 수 있으며, 다양한 분야에서 응용될 수 있도록 설계하였다. 측정결과, 부하저항 $10k{\Omega}$ 기준으로 입력전력 0 dBm일 때, 13.56 MHz 주파수에서 전력변환효율 80 %, 915 MHz 주파수에서 40 %를 나타낸다.