DC-DC Buck Converter는 입력 전압보다 출력전압이 낮은 컨버터이며 강압형 컨버터라고도 한다. 입력과 출력이 같은 접지를 공유하는 회로에 쓰이며, 스위칭 소자를 이용하여 듀티비에 따라 출력전압을 제어할 수 있고, 출력단의 LC 필터를 통해 평활(평균)하여 직류전압을 얻을 수 있다. DC-DC Buck Converter는 제어가 간단하고 설계가 쉬워 주로 회로의 파워부에 많이 쓰이고 있으며, 본 논문에서는 DC-DC Buck Converter의 기본형과 2Stage DC-DC Buck Converter 그리고 기본형의 GND단에 L을 추가한 DC-DC Buck Converter의 응답특성을 비교 및 분석을 함으로써 이론적 해석과 시뮬레이션을 통한 특성을 비교 하고자 한다.
We considered of the buck and half bridge series DC-DC converter. It has good applications in areas with low voltage/high current, wide input voltage. The buck converter ratings and the half bridge converter ratings are $36\~72V$ input and 22V/5A output, $19\~24V$ input and 3.3V/30A output, respectively. Developed the buck and half Bridge series DC-DC converter ratings are of $36\~72V$ input and 3.3V/30A output. The buck converter is operated with zero voltage switching process to reduce the switching losses. The $80.1\%\~97.6\%$ of the efficiency is measured at $18.4{\mu}H$ output filter inductance of buck converter. In the half bridge converter, the $86\%\~96.4\%$ efficiency is measured at 150kHz switching frequency with PQI core. In the case of synchronized the buck and half bridge DC-DC converter, the measured efficiency is higher than that of the unsynchronized converter. In the synchronized converter, the maximum efficiency is measured up to $92.3\%$ with PQI core at 150kHz. 7A output.
현대의 전자 장치는 안정적인 전력 공급을 위해 DC-DC Converter 등의 스위칭 전원을
사용하고 있다. 직류전원을 필요로 하는 통신장치는 안정적 동작과 높은 효율을 유지하기
위해 DC-DC Converter 등의 스위칭 전원의 사용이 불가피하며, 이는 에너지 절약이라는
시대적 요구에 부응하여 급속히 그 응용이 확산되고 있다. 이와같은 DC-DC Converter를
설계할 때는 각각의 동작 특징을 정확히 검토할 필요가 있다. 이를 위해 DC-DC
Converter의 종류별 특성과 적용 분야 및 용도 분석을 통해 활용 분야를 파악하고,
DC-DC Converter의 기본적 형태인 Buck type Converter를 선정하여 회로 설계 및 시뮬
레이션을 통해 이론적인 해석치과 설계치를 비교하였다.
Recently, Mobile multimedia equipments as smart phone and tablet pc requirement is increasing and this market is also being expanded. These mobile equipments require large multi-media function, so more power consumption is required. For these reasons, the needs of power management IC as switching type dc-dc converter and linear regulator have increased. DC-DC buck converter become more important in power management IC because the operating voltage of VLSI system is very low comparing to lithium-ion battery voltage. There are many people to be concerned about digital DC-DC converter without using external passive device recently. Digital controlled DC-DC converter is essential in mobile application to various external circumstance. This paper proposes the DC-DC Buck Converter using the AVR RISC 8-bit micro-processor control. The designed converter receives the input DC 18-30 [V] and the output voltage of DC-DC Converter changes by the feedback circuit using the A/D conversion function. Duty ratio is adjusted to maintain a constant output voltage 12 [V]. Proposed converter using the micro-processor control was compared to a typical boost converter. As a result, the current loss in the proposed converter was reduced about 10.7%. Input voltage and output voltage can be displayed on the LCD display to see the status of the operation.
This paper presents new self excited DC-DC converters such as Buck-boost type, Buck type and also non-inverting Buck-boost type. The proposed converters has the following advantages: simple topology, small number of circuit components, easy control method. Therefore, these converters are suitable for the portable appliances with battery source. It is especially suited for low power DC-DC conversion applications where non isolation output power is usually required. The steady state characteristics of proposed self exciting Buck-boost DC-DC converter are analysis and the result shows good agreement with experimental value. Furthermore the experimental results for 50W class self oscillating Buck-boost DC-DC converter have been obtained, which demonstrate the high efficiency and good performance.
본 논문은 벅, 부스터, 벅-부스트 등의 부이용 DC-DC 컨버터 성능에 대하여 기술하였다. PV 시스템과 연계한 컨버터에 관한 특성이 고려된 동작특성 및 충전효율에 대하여 분석하였다. 그것은 MPPT 알고리즘과 더불어 수행되었다. 컨버터를 위한 기본 스위칭 방정식을 기술하고, 스위칭 상태에 따른 방정식을 해석하였다. 이 해석은 부이선택에 초점을 맞추고 있으며, 또한 컨버터 동작 및 제안한 알고리즘의 성능을 관찰하였다. 마지막으로 부이에 적합한 DC-DC 컨버터를 제안하였으며, 벅 컨버터에 대한 특성실험도 수행하였다.
This paper presents the dynamic characteristics of buck and buck-boost dc-dc converters with digital filters. At first, the PID, the minimum phase FIR filter and the IIR filter controls are discussed in the buck dc-dc converter. Comparisons of the dynamic characteristics between the buck and buck-boost converters are then discussed. As a result, it is clarified that the superior dynamic characteristics are realized in the IIR filter method. In the buck converter, the undershoot is less than 2% and the transient time is less than 0.4ms. On the other hand, in the buck-boost converter, the undershoot is about 3%. However, the transient time is approximately over 4ms because the output capacitance is too large to suppress the output voltage ripple in this type of converter.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제15권4호
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pp.471-476
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2015
This paper describes a CMOS hysteretic DC-DC buck converter with a constant switching frequency for mobile applications. The inherent problems of a large output ripple voltage that the conventional hysteretic DC-DC buck converters has faced have been resolved by using the proposed DC-DC buck converter which employed a ramp generator circuit to be able to increase a switching frequency. The proposed architecture enables the settling response time of charge pump circuit within the converter to become less than 6us suitable for mobile applications. The proposed DC-DC buck converter was implemented by using 0.35 um BCDMOS process and die size was $1.37mm{\times}1.37mm$. The measurement results showed that the proposed circuit received the input of 3.7 V and generated output of 1.2 V with the output ripple voltages less than 20 mV under load currents of 100~400 mA at the fixed switching frequency of 2 MHz. The maximum efficiency of the proposed hysteretic buck converter was measured to be around 93%.
In this paper, bi-directional buck-boost DC-DC converter for bus regulation system is presented. This converter which has one buck and one boost topology achieves bi-directional power flow using a common power inductor and alternative power switches. By connecting the battery to bus line, it can be regulated to bus voltage and charged the battery alternatively. And as an application, a mode controller is adopted to the converter.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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