• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권8호
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• pp.31-40
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• 2009

본 논문은 SoC 전원 관리를 위한 고성능 DC-DC 부스트 변환기 설계에 관한 것이다. DC-DC 변환기에서 일반적으로 전하 축전용으로 사용되는 인덕터와 커패시터를 칩 안에 집적하기 위해 그 크기를 크게 감소시키고, 스위칭 주파수를 100MHz로 하였다. 고속 동작에서 전압 방식의 제어를 선택하여 신뢰성을 높였으며 적절한 주파수 보상으로 안정적인 동작 특성을 확보하였다. 설계한 DC-DC 변환기는 thick gate oxide 옵션이 포함된 0.18${\mu}m$ CMOS 표준 공정으로 제작하였다. 내부 필터 커패시터를 포함한 칩의 면적은 8.1$mm^2$ 이고, 제어기가 차지하는 면적은 1.15$mm^2$ 이다. 부하 전류 300mA 이상에 대하여 4V의 출력을 얻는 변환기의 최대 효율은 76% 이상, load regulation은 100mA의 변화에 대하여 0.012% (0.5mV) 의 특성을 갖는다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제44권4호
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• pp.86-90
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• 2007

본 논문에서는 DC-DC 변환기에서 효율적으로 sensing 할 수 있는 센서 scheme을 제안하였다. DC-DC 변환기의 최종 출력전압을 되먹임하여 센서의 입력단에서 전류로 변환되며, 센서에 내장된 기준전류와의 전류비교를 통하여 목표전압에 도달했는지의 여부를 감지한다. 이때의 감지동작은 전류 push-pull 동작을 통해 전류 비교 방식을 수행한다. 센서에 내장된 기준전류도 고정된 기준전압을 변환함으로써 구현된다. 본 scheme의 특징은 전압을 전류로 변환하는 데 있어서의 파라미터가 코어 트랜지스터의 (W/L)의 비로써 결정되므로 비교적 정밀하고 기존의 전압 모드 방식과 비교했을 때, 전력소모 측면이나 칩 사이즈측면에서 효율적으로 구현되는 데에 있다. 본 논문에서는 입력 배터리 공급전압 2.2V${\sim}$3.6V에 대해 5V를 출력하는 DC-DC 변환기에 제안하는 센서를 적용하여 0.35um CMOS 공정으로써 구현하고 그 유용성을 확인하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.45-53
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• 2016

본 논문에서는 진동에너지 수확을 위한 MPPT (Maximum Power Point Tracking) 제어 기능을 갖는 CMOS 인터페이스 회로를 설계하였다. 간단한 구조와 적은 비용으로 출력을 안정화시키기 위해 전력변환기인 DC-DC 부스트 변환기의 출력 단에 PMU (Power Management Unit)를 이용하는 구조를 제안하였다. 또한, 진동소자로부터 최대전력을 수확하여 시스템의 효율을 향상시키기 위해 FOC (Fractional Open Circuit) 방식의 MPPT 제어회로를 설계하였다. 진동소자 (PZT)에서 출력되는 AC 신호는 AC-DC 변환기를 통해 DC 신호로 변환되며, DC-DC 부스트 변환기를 거쳐 승압되고, PMU에 의해 듀티 (duty)를 갖는 안정화된 신호로 변환되어 부하로 공급된다. AC-DC 변환기는 효율 특성이 좋은 능동 다이오드를 이용한 전파정류기를 사용하였으며, DC-DC 부스트 변환기는 제어회로가 간단한 쇼트키 다이오드를 이용한 구조를 사용하였다. 제안된 회로는 $0.35{\mu}m$ CMOS 공정으로 설계되었으며, 설계된 칩의 면적은 $915{\mu}m{\times}895{\mu}m$이다. 설계된 회로의 성능을 검증한 결과 전체회로의 최대 전력효율은 83.4%이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권9호
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• pp.23-30
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• 2006

본 논문은 전류 감지 feedback 기법을 사용한 고효율 CMOS DC-DC boost 변환기의 설계에 관한 것이다. 펄스-폭 변조 방식의 스위칭 동작을 위해 인덕터를 통해 흐르는 전류의 양을 감지하는 고해상도 전류 감지 회로를 설계하였다. 이를 통하여 외부 소자나 큰 면적을 차지하는 주파수 보상 회로 없이 안정적으로 동작하는 변환기 성능을 얻을 수 있다. 또한 외부 저항 열을 사용하여 다양한 입력/출력 전압 특성을 얻을 수 있다. 설계한 DC-DC 변환기는 thick gate oxide 옵션이 포함된 0.18-um CMOS 표준 공정으로 제작하였다. 부하 전류 200mA 이상에 대하여 3.3V의 출력을 얻는 변환기에서 최대 효율은 90% 이상, load regulation은 100mA의 변화에 대하여 1.15%의 특성을 나타낸다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2012년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.369-370
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• 2012

본 논문은 380V DC 배전 시스템의 양방향 전력 흐름 제어와 전력 변환 효율 개선을 위한 고효율 절연형 양방향 AC-DC 컨버터를 제안한다. 제안하는 회로는 비절연형 양방향 AC-DC 정류기와 절연형 양방향 CLLC 공진형 컨버터로 구성된다. AC-DC 정류기의 전력 변환 효율 높이기 위해서 단극성 SPWM 방식을 이용하여 SiC 다이오드와 Anti-parallel 다이오드가 없는 IGBT와 MOSFET를 이용하여 전력 변환 효율을 증가 시켰다. 절연형 양방향 DC-DC 컨버터의 효율을 높이기 위해서 전 범위 ZVS 동작이 가능한 양방향 CLLC 공진형 컨버터를 이용하였다. 5kW 시제품을 통하여 제안하는 절연형 양방향 AC-DC 컨버터의 성능을 검증하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.284-293
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• 2013

본 논문에서는 열전에너지 하베스팅을 위한 저전압 DC-DC 부스트 변환기를 설계하였다. 설계된 변환기는 열전소자의 작은 출력전압으로부터 시동회로를 통해 일정 전압까지 승압된 VDD를 얻으며, 이는 내부 컨트롤 블록을 동작시키는데 사용된다. VDD가 원하는 전압 값에 도달하면 전압감지기가 이를 감지하고 시동회로에 공급되는 전류를 차단하여 전류소모를 최소화한다. 이후 비교기의 출력에 따라 VDD를 위한 DC-DC 변환기와 최종출력 VOUT을 위한 DC-DC 변환기를 번갈아가며 동작시켜서 최종적으로 승압된 VOUT을 얻는다. 모의실험 결과, 설계한 변환기는 200mV의 입력으로부터 2.65V의 VOUT을 출력하며, 최대 전력효율은 63%이다. $0.35{\mu}m$ CMOS 공정을 사용하여 설계한 칩의 크기는 PAD를 포함하여 $1.3mm{\times}0.7mm$이다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.617-624
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• 2023

최근, 전자 제품의 소형화와 저소비전력화 및 향상된 효율과 역률개선이 큰 관심 사항이 되고 있다. 본 논문에서는 PWM 제어기반의 AC-DC 컨버터를 설계, 제작하였다. AC-DC 컨버터는 하나의 정류회로와 하나의 출력전압 제어 회로가 직렬로 연결되는 구조로 설계하였으며, 정류회로는 다이오드 기반 단상 전파전류 회로, 출력전압 제어 회로는 PWM 제어기반의 DC-DC 변환 회로를 적용하였다. PWM 제어를 위한 주 제어장치로 아두이노를 이용하였으며, LCD를 출력 단에 구성하여 제어 결과를 확인할 수 있도록 하였다. 시험회로를 통한 반복 실험들을 통해서 오실로스코프와 LCD에 디스플레이 되는 출력전압과 목표 출력전압의 오차를 확인하였으며, 오실로스코프 측정값을 기준으로 약 5%의 오차율을 보임으로써 제안된 설계 방법론의 유효성을 확인할 수 있었다.

• 전기의세계
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• 제45권3호
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• pp.16-22
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• 1996

압전 트랜스포머의 전력 변환기회로에의 응용은 크게 두가지 방향으로 구분할 수 있다. 고압용 인버터와 저압용 DC-DC 컨버터에의 응용이다. 압전 트랜스포커를 이용한 고압용 인버터는 이미 실용화 단계에 와 있어서 시제품이 생산되고 있으며 저압용 DC-DC 컨버터에의 응용에 있어서도 MHz대의 스위칭 주파수를 갖는 고주파용 컨버터가 활발하게 연구되고 있다. 본고에서는 우선 압전 트랜스포머의 특징에 대하여 설명하고, 고압용 인버터에의 응용, 저압용 DC-DC 컨버터에의 응용, 결론의 순서로 해설하고자 한다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제44권2호
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• pp.95-103
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• 2007

동적 전압 조절(Dynamic voltage scaling, DVS) 기법은 가장 효과적이면서 가장 잘 알려진 전력 관리 기법 중 하나이다. DVS가 효율적인 여유 시간(Slack time) 분배 방법, 전압 할당 방법 등 다양한 방면에서 연구되었지만, 전압 변경 가능 프로세서 이외의 장치들에 대한 영향은 제대로 연구되지 못했다. DC-DC 변환기는 오늘날 대부분의 내장형 시스템에서 내부 장치들을 위한 다양한 값의 공급 전압 생성 및 전압 안정화 기능을 제공하는 중요한 역할을 하고 있으며, 특히 공급 전압의 계속적인 변경이 필요한 DVS를 적용하기 위해서는 필수적인 구성 요소이다. 이 논문에서는 DC-DC 변환기의 전력 소모를 포함한 시스템의 에너지 소모에 대해 분석하고 이를 바탕으로 DC-DC 변환기를 포함하는 시스템 또는 이와 유사한 형태의 에너지 소모 특성을 가지는 시스템에서 에너지 소모를 최소화하는 새로운 에너지 최적 오프라인 DVS 스케줄링 알고리즘을 제안하고, 실험 결과를 통해 제안된 알고리즘이 어떤 종류의 설정에서도 기존의 DVS 알고리즘보다 더 적은 에너지 소모의 스케줄을 생성함을 보여준다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권9호
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• pp.1-7
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• 2008

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.