• 전기전자학회논문지
• /
• 제25권1호
• /
• pp.15-24
• /
• 2021

본 논문에서는 CDT(Conventional Double Trench) MOSFET보다 스위칭 시간과 손실이 적은 1700 V EPDT(Extended P+ shielding floating gate Double Trench) MOSFET 구조를 제안하였다. 제안한 EPDT MOSFET 구조는 CDT MOSFET에서 소스 Trench의 P+ shielding 영역을 늘리고 게이트를 N+와 플로팅 P- 폴리실리콘 게이트로 나누었다. Sentaurus TCAD 시뮬레이션을 통해 두 구조를 비교한 결과 온 저항은 거의 차이가 없었으나 Crss(게이트-드레인 간 커패시턴스)는 게이트에 0 V 인가 시에는 CDT MOSFET 대비 32.54 % 줄었고 7 V 인가 시에는 65.5 % 감소하였다. 결과적으로 스위칭 시간 및 손실은 각각 45 %, 32.6 % 줄어 스위칭 특성이 크게 개선되었다.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제18권4호
• /
• pp.586-592
• /
• 2014

본 논문에서는 DT-CMOS(Dynamic Threshold voltage Complementary MOSFET) 스위칭 소자를 사용한 DC-DC Buck 컨버터를 제안하였다. 높은 효율을 얻기 위하여 PWM 제어방식을 사용하였으며, 낮은 온 저항을 갖는 DT-CMOS 스위치 소자를 설계하여 도통 손실을 감소시켰다. 제안한 Buck 컨버터는 밴드갭 기준 전압 회로, 삼각파 발생기, 오차 증폭기, 비교기, 보상 회로, PWM 제어 블록으로 구성되어 있다. 삼각파 발생기는 전원전압(3.3V)부터 접지까지 출력 진폭의 범위를 갖는 1.2MHz의 주파수를 생성하며, 비교기는 2단 증폭기로 설계되었다. 그리고 오차 증폭기는 70dB의 이득과 $64^{\circ}$의 위상여유를 갖도록 설계하였다. 또한 제안한 Buck 컨버터는 current-mode PWM 제어회로와 낮은 온 저항을 갖는 스위치를 사용하여 100mA의 출력 전류에서 최대 95%의 효율을 구현하였으며, 1mA 이하의 대기모드에도 높은 효율을 구현하기 위하여 LDO 레귤레이터를 설계하였으며, 또한 2개의 IC 보호 회로를 내장하여 신뢰성을 확보하였다.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제14권2호
• /
• pp.90-97
• /
• 2010

본 논문에서는 DT-CMOS(Dynamic Threshold voltage CMOS) 스위칭 소자와 DTMOS Error Amplifier를 사용한 고 효율 전원 제어 장치(PMIC)를 제안하였다. 높은 출력 전류에서 고 전력 효율을 얻기 위하여 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 방식을 사용하여 PMIC를 구현하였으며, 낮은 온 저항을 갖는 DT-CMOS를 설계하여 도통 손실을 감소시켰다. 벅 컨버터(Buck converter) 제어 회로는 PWM 제어회로로 되어 있으며, 삼각파 발생기, 밴드갭 기준 전압 회로, DT-CMOS 오차 증폭기, 비교기가 하나의 블록으로 구성되어 있다. 제안된 DT-CMOS 오차증폭기는 72dB DC gain과 83.5위상 여유를 갖도록 설계하였다. DTMOS를 사용한 오차증폭기는 CMOS를 사용한 오차증폭기 보다 약 30%정도 파워 소비 감소를 보였다. Voltage-mode PWM 제어 회로와 낮은 온 저항을 스위칭 소자로 사용하여 구현한 DC-DC converter는 100mA 출력 전류에서 95%의 효율을 구현하였으며, 1mA이하의 대기모드에서도 높은 효율을 구현하기 위하여 LDO를 설계하였다.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
• /
• 제3권6호
• /
• pp.425-429
• /
• 2014

This paper proposes a DC-DC Buck-Converter with DT-CMOS (Dynamic Threshold-voltage MOSFET) Switch. The proposed circuit was evaluated and compared with a CMOS switch by both the circuit and device simulations. The DT-CMOS switch reduced the output ripple and the conduction loss through a low on-resistance. Overall, the proposed circuit showed excellent performance efficiency compared to the converter with conventional CMOS switch. The proposed circuit has switching frequency of 1.2MHz, 3.3V input voltage, 2.5V output voltage, and maximum current of 100mA. In addition, this paper proposes a SCP (Short Circuit Protection) circuit to ensure reliability.

• 전력전자학회:학술대회논문집
• /
• 전력전자학회 2016년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.53-54
• /
• 2016

본 논문은 전동기 구동용 SiC MOSFET 인버터의 NEMA(National equipment manufacturer's association) 규격 만족을 위한 출력 필터 구조에 따른 영향을 분석한다. 구조와 목적에 따라 정현파 필터와 dv/dt 필터를 적용하여 380V, 60Hz, 3.7kW급 유도 전동기를 대상으로 실험을 수행하여 설계한 필터가 NEMA 규격을 만족시킬 수 있을 뿐만 아니라 전동기 누설전류를 감소시켜 효율까지 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 1997년도 하계학술대회 논문집 F
• /
• pp.2234-2236
• /
• 1997

The SIT, a Static Induction Transistor, is a semiconductor switch that is also called the power junction field-effect transistor (power JFET). Its characteristics are similar to a MOSFET except that its power level is higher and its maximum frequency of operation is lower. The normal method to protect against internal circuit transients of the form of di/dt or dv/dt is the use of snubber circuits. However, the limits of di/dt and dv/dt are high enough for the SIT that it is possible to operate without snubber circuits. SITs can be connected in parallel in order to cope with higher load currents that the value of an individual device rating. The purpose of this study is to investigate the parallel operation of SITs. In this experiment, we used a half-bridge inverter, the output of inverter is up to almost 1MHz and 2kW. Experimental results show that the operation of parallel connected SITs are facilitated individually good current sharing. The reason is the positive temperature coefficient of resistance of the SIT.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제13권2호
• /
• pp.208-215
• /
• 2009

본 논문에서는 DT-CMOS(Dynamic Threshold voltage CMOS) 스위칭 소자를 사용한 모바일 기기용 고 효율 전원 제어 장치(PMIC)를 제안하였다. 휴대기기에서 필요한 높은 출력 전압과 낮은 출력 전압을 제공하기 위하여, 부스트 변환기(Boost Converter)와 벅 변환기(Buck Converter)를 원칩(One-chip)으로 구현하였다. 그리고 높은 출력 전류에서 고 전력 효율을 얻기 위하여 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 방식을 사용하여 PMIC를 구현하였으며, 낮은 온 저항을 갖는 DT-CMOS를 설계하여 도통 손실을 감소시켰다. Voltage-mode PWM 제어 회로와 낮은 온 저항 스위칭 소자를 사용하여 구현한 부스트 변환기와 벅 변환기는 100mA 출력 전류에서 92.1%와 95%의 효율을 구현하였으며, 1mA이하의 대기모드에서도 높은 효율을 구현하기 위하여 LDO를 설계하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
• /
• 전력전자학회 2018년도 전력전자학술대회
• /
• pp.332-333
• /
• 2018

This paper presents an advanced abnormal over-current protection with $SuperFET^{(R)}$ 800V MOSFET in Flyback converter. In advanced abnormal over-current protection, digital pattern generator is proposed to detect a steep di/dt current condition when secondary rectifier diode or the transformer is shorted. If current sensing signal is larger than current limit during consecutive switching cycle, Gate signal will be stopped for 7 internal switching periods. If the abnormal over-current maintains pattern, the controller goes into protection mode. The Advanced over-current protection has been implemented in a 0.35um BCDMOS process (ON Semiconductor process).

• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제21권8호
• /
• pp.719-726
• /
• 2008

In this paper, we designed driving IC for 500 V resonant half-bridge type power converter, In this single-ended level shifter, chip area and power dissipation was decreased by 50% and 23.5% each compared to the conventional dual-ended level shifter. Also, this newly designed circuit solved the biggest problem of conventional flip-flop type level shifter in which the power MOSFET were turned on simultaneously due to the large dv/dt noise. The proposed high side level shifter included switching noise protection circuit and schmmit trigger to minimize the effect of displacement current flowing through LDMOS of level shifter when power MOSFET is operating. The designing process was proved reasonable by conducting Spectre and PSpice simulation on this circuit using 1${\mu}m$ BCD process parameter.

• 전력전자학회논문지
• /
• 제26권3호
• /
• pp.214-221
• /
• 2021

SiC MOSFETs require a faster and more reliable short-circuit protection circuit than conventional methods due to narrow short-circuit withstand times. Therefore, this research proposes a short-circuit protection circuit using a current-sensing circuit based on Rogowski coil. The method of designing the current-sensing circuit, which is a component of the proposed circuit, is presented first. The integrator and input/output filter that compose the current-sensing circuit are designed to have a wide bandwidth for accurately measuring short-circuit currents with high di/dt. The precision of the designed sensing circuit is verified on a double pulse test (DPT). In addition, the sensing accuracy according to the bandwidth of the filters and the number of turns of the Rogowski coil is analyzed. Next, the entire short-circuit protection circuit with the current-sensing circuit is designed in consideration of the fast short-circuit shutdown time. To verify the performance of this circuit, a short-circuit test is conducted for two cases of short-circuit conditions that can occur in the half-bridge structure. Finally, the short-circuit shutdown time is measured to confirm the suitability of the proposed protection circuit for the SiC MOSFET short-circuit protection.