• Journal of Power Electronics
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• 제16권2호
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• pp.805-814
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• 2016

Electric-field coupled power transfer (ECPT) systems have been proposed as an alternative wireless power transfer (WPT) technology in recent years. With the use of capacitive plates as a coupling structure, ECPT systems have many advantages such as design flexibility, reduced volume of the coupling structure and metal penetration ability. In addition, wireless communications are effective solutions to improve the safety and controllability of ECPT systems. This paper proposes a power and signal shared channel for electric-field coupled power transfer systems. The shared channel includes two similar electrical circuits with a band pass filter and a signal detection resistor in each. This is designed based on the traditional current-fed push-pull topology. An analysis of the mutual interference between the power and signal transmission, the channel power and signal attenuations, and the dynamic characteristic of the signal channel are conducted to determine the values for the electrical components of the proposed shared channel. Experimental results show that the designed channel can transfer over 100W of output power and data with a data rate from 300bps to 120 kbps.

• Journal of Power Electronics
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• 제19권5호
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• pp.1235-1247
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• 2019

Zero-Voltage-Switching (ZVS) operation for a Wireless Power Transfer (WPT) system can be achieved by designing a ZVS controller. However, the performance of the controller in some industrial applications needs to be designed tightly. This paper introduces a ZVS controller design method for WPT systems. The parameters of the controller are designed according to the desired performance based on the closed loop dominant pole placement method. To describe the dynamic characteristics of the system ZVS angle, a nonlinear dynamic model is deduced and linearized using the small signal linearization method. By analyzing the zero-pole distribution, a low-order equivalent model that facilitates the controller design is obtained. The parameters of the controller are designed by calculating the time constant of the closed-loop dominant poles. A prototype of a WPT system with the designed controller and a five-stage multistage series variable capacitor (MSVC) is built and tested to verify the performance of the controller. The recorded response curves and waveforms show that the designed controller can maintain the ZVS angle at the reference angle with satisfactory control performance.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권9B호
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• pp.1381-1389
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• 2010

동적인 전력 공급을 통해 에너지 효율을 높여줄 것으로 기대되는 스마트 그리드 기술은 최근 전기자동차 기술의 발달과 함께 차량의 배터리를 가정용 축전지로 활용하는 Vehicle-to-Grid(V2G) 기술에 대한 관심으로 이어지고 있다. 한편, 무선으로 전력을 공급해주는 비접촉 충전 방식은 직접 사용자가 전기 플러그를 콘센트에 꽂지 않고도 자기장 유도 기반으로 전력을 공급해줌으로써 사용자의 안전과 편의성을 보장해 줄 수 있다. 더욱이 이러한 무선 충전과 동시에 자기장을 활용한 통신 시스템이 구축되면 스마트 그리드의 동적 전력 공급의 영역을 이동하는 전기자동차까지 확장함으로써 보다 실용적인 V2G 기술을 제공할 수 있다. 본 논문에서는 이를 위한 자기장 통신 시스템을 제안한다. 자기장 통신 시스템은 데이터 통신 기능과 위치 인식 기능을 제공하며 비접촉식 충전인프라를 그대로 활용할 수 있는 장점이 있기 때문에 V2G 활용에 있어서 핵심적인 기술이라고 할 수 있다. 제안하는 시스템의 데이터 통신을 전력 공급 관련 정보를 패킷화하여 송수신하고, 위치 인식을 통해 차량과 충전인프라의 위치에 따른 충전 효율 및 통신 성능을 향상시킨다. 또한 테스트 베드를 개발하여 다양한 환경에서 성능 검증을 수행하였다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제18권4호
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• pp.254-259
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• 2020

Phased-array antennas comprise a demanding antenna design methodology for commercial wireless communication systems or military radar systems. In addition to these two important applications, the phased-array antennas can be used in beamforming for wireless charging. In this study, a four-way analog beamforming front-end module (FEM) for a hybrid beamforming system is developed for 2.4 GHz operation. In a hybrid beamforming scheme, an analog beamforming FEM in which the phase and amplitude of RF signal can be adjusted between the RF chain and phased-array antenna is required. With the beamforming and beam steering capability of the phased-array antennas, wireless RF power can be transmitted with high directivity to a designated receiver for wireless charging. The four-way analog beamforming FEM has a 32 dB gain dynamic range and a phase shifting range greater than 360°. The maximum output RF power of the four-way analog beamforming FEM is 40 dBm (=10 W) when combined the four individual RF paths are combined.

• ETRI Journal
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• 제41권3호
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• pp.326-336
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• 2019

A wireless power transfer technique can solve the power capacity problem in wireless rechargeable sensor networks (WRSNs). The charging strategy is a wide-spread research problem. In this paper, we propose a demand-based charging strategy (DBCS) for WRSNs. We improved the charging programming in four ways: clustering method, selecting to-be-charged nodes, charging path, and charging schedule. First, we proposed a multipoint improved K-means (MIKmeans) clustering algorithm to balance the energy consumption, which can group nodes based on location, residual energy, and historical contribution. Second, the dynamic selection algorithm for charging nodes (DSACN) was proposed to select on-demand charging nodes. Third, we designed simulated annealing based on performance and efficiency (SABPE) to optimize the charging path for a mobile charging vehicle (MCV) and reduce the charging time. Last, we proposed the DBCS to enhance the efficiency of the MCV. Simulations reveal that the strategy can achieve better performance in terms of reducing the charging path, thus increasing communication effectiveness and residual energy utility.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제16권11호
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• pp.1051-1055
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• 2010

소프트웨어 라디오는 기존에 특화된 하드웨어 칩으로 구현되던 무선 통신 프로토콜을 소프트웨어로 구현하여 실행하는 기술이다. 새로운 프로토콜의 적용과 기존 프로토콜의 수정이 동적인 프로그래밍만으로 가능해지기 때문에 무선 통신 기술의 새로운 패러다임의 변화를 가져왔다. 하지만, 소프트웨어 라디오 시스템은 범용 프로세서와 통신 하드웨어를 동시에 장착하고 있기 때문에 그만큼 전력 소모가 크다. 본 논문에서는 이러한 소프트웨어 라디오 시스템을 위한 전력 관리 기법인 복합 변조/전압 스케일링 기법을 제안한다. 그리고 제안된 기법의 전력 절감 효과를 수치적인 결과를 통해 분석한다. 결과적으로 복합 변조/전압 스케일링 기법은 주어진 데이터 전송률을 충족시키면서 무선 통신의 변조 레벨과 프로세서의 전압을 효율적으로 조절하여 전력 소모를 최소화시킨다.

• Journal of electromagnetic engineering and science
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• 제14권4호
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• pp.376-381
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• 2014

We present a CMOS rail-to-rail class-AB amplifier using dynamic current biasing to improve the delay response of the error amplifier in a low-dropout (LDO) regulator, which is a building block for a wireless power transfer receiver. The response time of conventional error amplifiers deteriorates by slewing due to parasitic capacitance generated at the pass transistor of the LDO regulator. To enhance slewing, an error amplifier with dynamic current biasing was devised. The LDO regulator with the proposed error amplifier was fabricated in a $0.35-{\mu}m$ high-voltage BCDMOS process. We obtained an output voltage of 4 V with a range of input voltages between 4.7 V and 7 V and an output current of up to 212 mA. The settling time during line transient was measured as $9{\mu}s$ for an input variation of 4.7-6 V. In addition, an output capacitor of 100 pF was realized on chip integration.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.221-227
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• 2013

최근 인터넷이 주 정보원으로 작용하고 인터넷의 보급이 확산되는 정보화시대에 인터넷 망이 닿지 않는 지역의 Last Mile Solution에 적합한 대안으로서 전력선 통신에 관한 연구가 진행되고 있다. 하지만, 전력선 통신은 전력을 전송하도록 설계되었기 때문에 높은 고주파 신호를 보내게 되면 부근의 무선통신 서비스에 영향을 주게 된다. 이러한 간섭을 제거하기 위해서 일반적인 방법으로는 Notch filter를 주로 사용한다. 본 논문에서는 WDF 방식을 적용한 동적 고성능 Notch filter를 MATLAB을 통해 성능을 확인하였고 TI사의 TMS320C6416T DSP 보드를 이용하여 구현하였다.