DC/DC switching power converters produce DC output voltages from different DC input sources. The converter is used in regenerative braking of DC motors to return energy back in the supply, resulting in energy savings for the systems containing frequent stops. The DC/DC converter is composed of a PWM-IC (pulse width modulation integrated circuit) controller, a MOSFET (metal-oxide semi-conductor field-effect transistor), an inductor, capacitors, and resistors, etc. PWM is applied to control and regulate the total output voltage. In this paper, radiation shows the main influence on the changes in the electrical characteristics of comparator, operational amplifier, etc. in PWM-IC. In the PWM-IC operation, the missing pulses, the changes in pulse width, and the changes of the output waveform are studied by the simulation program with integrated circuit emphasis (SPICE) and compared with experiments.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.20
no.7
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pp.756-759
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2014
DC/DC converters are commonly used to generate regulated DC output voltages with high-power efficiencies from different DC input sources. The converters can be applied in the regenerative braking of DC motors to return energy back to the supply, resulting in energy savings for the systems at periodic intervals. The fundamental converter studied here consists of an IGBT (Insulated Gate Bipolar mode Transistor), an inductor, a capacitor, a diode, a PWM-IC (Pulse Width Modulation Integrated Circuit) controller with oscillator, amplifier, and comparator. The PWM-IC is a core element and delivers the switching waveform to the gate of the IGBT in a stable manner. Display of the DC/DC converter output depends on the IGBT's changes in the threshold voltage and PWM-IC's pulse width. The simulation was conducted by PSIM software, and the hardware of the DC/DC converter was also implemented. It is necessary to study the fact that the output voltage depends on the duty rate of D, and to compare the output of experimental result with the theory and the simulation.
Lho, Young Hwan;Hwang, Eui Sung;Jeong, Jae-Seong;Han, Changwoon
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.41
no.1
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pp.79-84
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2013
DC/DC switching power converters are commonly used to generate a regulated DC output voltage with high efficiency. The DC/DC converter is composed of a PWM-IC (pulse width modulation-integrated circuit) controller, a MOSFET (metal-oxide semiconductor field effect transistor), inductor, capacitor, etc. It is shown that the variation of threshold voltage and the offset voltage in the electrical characteristics of PWM-IC increase by radiation effects in TID (Total Ionizing Dose) testing at the low energy ${\gamma}$ rays using $^{60}Co$, and 4 heavy ions applied for SEL (Single Event Latch-up) make the PWM pulse unstable. Also, the output waveform for the given input in the DC/DC converter is observed by the simulation program with integrated circuit emphasis (SPICE). TID testing on PWM-IC is accomplished up to the total dose of 30 krad, and the cross section($cm^2$) versus LET($MeV/mg/cm^2$) in the PWM operation is studied at SEL testing after implementation of the controller board.
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.
In this paper, we describe a CMOS DC-DC converter with a variable output voltage(8-12V @100mA) for a portable battery-operated system applications. The proposed DC-DC converter is used along with a Pulse-Frequency Modulation (PFM) method and consists of a reference circuit, a feedback resistor, a controller, and an internal oscillator. The integrated DC-DC converter with two external passive components(L.C) has been designed and fabricated on a 0.6${\mu}m$ 2-poly, 3-metal CMOS process and could be applied to the Personal Digital Assistants(PDA), Cellular Phone, Laptop Computer, etc.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.16
no.2
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pp.138-143
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2003
A double spiral thin-film inductor with a NiFe magnetic core is integrated with DC-DC converter IC. The NiFe core is deposited on a polyimide film as the thinckness of NiFe is 2.5~3.5 ${\mu}$m. Then, copper conductor line is deposited on the NiFe core with double spiral structure. Process integration is performed by sequential processes of etching the polyimide film deposited both top and bottom of the NiFe core and electroplation copper conductor line from exposed metal pad of the DC-DC converter IC. Process integration is simplified by elimination planarization process for top core because the proposed thin-film inductor has a bottom NiFe core only. Inductor of the fabricated monolithic DC-DC converter IC is 0.53 ${\mu}$H when the area of converter IC and thin-film inductor are 5X5$\textrm{mm}^2$ and 3.5X2.5$\textrm{mm}^2$, respectively. The efficiency is 72% when input voltage and output voltage are 3.5 V and 6 V, respectively at the operation frequency of 8 MHz.
Kim, Nam-Kyun;Kim, Sang-Cheol;Bahng, Wook;Song, Geun-Ho;Kim, Eun-Dong
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2001.07a
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pp.523-526
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2001
In this paper, we design and fabricate the high-efficiency and low-power switched-capacitor DC-DC converter. This converter consists of internal oscillator, output driver and output switches. The internal oscillator has 100kHz oscillation frequency and the output switches composed of one pMOS transistor and three nMOS transistors. According to the configuration of two external capacitors, the converter has three functions that are the Inverter, Doubler and Divider. The proposed converter is fabricated through the 0.8$\mu\textrm{m}$ 2-poly, 2-metal CMOS process. The simulation and experimental result for fabricated IC show that the proposed converter has the voltage conversion efficiency of 98% and power efficiency more than 95%.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.13
no.6
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pp.453-460
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2008
This paper proposes a new multi-output LLC resonant converter by using single control IC, which has the tight-regulated dual output voltage without additional power devices and controller. The proposed converter has master and slave outputs, of which regulations are achieved by the PWM(pulse width modulation) and PFM(pulse frequency modulation), respectively. Different from the conventional dual-output LLC resonant converter, the proposed converter has no additional post-regulators like a boost converter. Therefore, it features a low cost, small size, and high efficiency. To confirm the validity and prove the superiority of proposed converter, simulated and experimental results on a 50" FHD PDP power set prototype are presented.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.22
no.3
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pp.373-379
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2019
Nowadays, the IoT portable electronic devices have become more useful and diverse, so they require various supply voltage levels to operate. This paper presents a DC-DC buck converter with pulse width modulation (PWM) for portable electronic devices. The proposed step-down DC-DC converter consists of passive elements such as capacitors, inductors, and resistors and an integrated chip (IC) for signal control to reduce power consumption and improves ripple voltage with the resolution. The proposed DC-DC converter is simulated and analyzed in PSPICE circuit design platform, and implemented on the prototype PCB board with a Texas Instruments LM5165 IC. The proposed buck converter is showed 92.6% of peak efficiency including a load current range of 4-10 mA, 3.29 mV of the voltage ripple at 5 V output voltage for the supply voltage 12 V. Measured and Simulated power efficiency are made good agreement with each other.
In this paper, high efficiency power management IC(PMIC) with DT-CMOS(Dynamic threshold voltage Complementary MOSFET) switching device is presented. PMIC is controlled PWM control method in order to have high power efficiency at high current level. The DT-CMOS switch with low on-resistance is designed to decrease conduction loss. The control parts in Buck converter, that is, PWM control circuit consist of a saw-tooth generator, a band-gap reference(BGR) circuit, an error amplifier, comparator circuit, compensation circuit, and control block. The saw-tooth generator is made to have 1.2MHz oscillation frequency and full range of output swing from supply voltage(3.3V) to ground. The comparator is designed with two stage OP amplifier. And the error amplifier has 70dB DC gain and $64^{\circ}$ phase margin. DC-DC converter, based on current mode PWM control circuits and low on-resistance switching device, achieved the high efficiency nearly 96% at 100mA output current. And Buck converter is designed along LDO in standby mode which fewer than 1mA for high efficiency. Also, this paper proposes two protection circuit in order to ensure the reliability.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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