• Journal of Power Electronics
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• 제15권1호
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• pp.65-77
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• 2015

Resonant converters are well suited for induction heating (IH) applications due to their advantages such as efficiency and power density. The control systems of these appliances should provide smooth and wide power control with fewer losses. In this paper, a simple phase locked loop (PLL) based variable duty cycle (VDC) pulse density modulation (PDM) power control scheme for use in class-D inverters for IH loads is proposed. This VDC PDM control method provides a wide power control range. This control scheme also achieves stable and efficient Zero-Voltage-Switching (ZVS) operation over a wide load range. Analysis and modeling of an IH load is done to perform a time domain simulation. The design and output power analysis of a class-D inverter are done for both the conventional pulse width modulation (PWM) and the proposed PLL based VDC PDM methods. The control principles of the proposed method are described in detail. The validity of the proposed control scheme is verified through MATLAB simulations. The PLL loop maintains operation closer to the resonant frequency irrespective of variations in the load parameters. The proposed control scheme provides a linear output power variation to simplify the control logic. A prototype of the class-D inverter system is implemented to validate the simulation results.

• 대한전기학회논문지:시스템및제어부문D
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• 제50권10호
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• pp.479-485
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• 2001

In this paper, we introduce a charge pump phase-locked loop (PLL) architecture which employs a precharge phase frequency detector (PFD) and a sequential PFD to achieve a high frequency operation and a fast acquisition. Operation frequency is increased by using the precharge PFD when the phase difference is within $-{\pi}{\sim}{\pi}$ and acquisition time is shortened by using the sequential PFD and the increased charge pump current when the phase difference is larger than ${\pm}{\pi}$. So error detection range of the proposed PLL structure is not limited to $-{\pi}{\sim}{\pi}$ and a high frequency operation and a higher speed lock-up time can be achieved. The proposed PLL was designed using 1.5 ${\mu}m$ CMOS technology with 5V supply voltage to verify the lock in process. The proposed PLL shows successful acquisition for 200 MHz input frequency. On the other hand, the conventional PLL with the sequential PFD cannot operate at up to 160MHz. Moreover, the lock-up time is drastically reduced from 7.0 ${\mu}s\;to\;2.0\;{\mu}s$ only if the loop bandwidth to input frequency ratio is regulated by the divide-by-4 counter during the acquisition process. By virtue of this dual PFDs, the proposed PLL structure can improve the trade-off between acquisition behavior and locked behavior.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.479-486
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• 2021

본 논문에서는 신호감지회로(Signal Sensing Circuit : SSC)를 추가하여 2개의 루프로 구성된 단일 커패시터 루프필터를 가진 극소형 위상고정루프(Phase Locked Loop : PLL)를 제안하였다. 위상고정루프 크기를 극단적으로 줄이기 위하여 가장 많은 면적을 차지하는 수동소자 루프필터를 극소형 단일 커패시터(2pF)로 설계하였다. 신호감지회로가 포함된 내부 부궤환 루프 출력이 외부 부궤환 루프의 단일 커패시터 루프필터 출력에 부궤환 역할을 하여 제안한 극소형 위상고정루프가 안정적으로 동작하도록 설계하였다. 위상고정루프 출력 신호 변화를 감지하는 신호 감지 회로는 루프필터의 커패시턴스 전하량을 조절하여 위상고정루프 출력 주파수의 초과 위상변이를 줄였다. 제안된 구조는 기존 구조에 비해 1/78 정도의 작은 커패시터를 가짐에도 불구하고 지터 크기는 10% 정도 차이가 난다. 본 논문의 위상고정루프는 1.8V 180nm 공정을 사용하였고, Spice를 통해 안정하게 동작하는 시뮬레이션 결과를 보여주었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제8권6호
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• pp.1153-1157
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• 2004

본 논문에서는 DLL(delay locked loop)에서의 프로그램 가능한 새로운 주파수 합성기를 제안하고자 한다. 일반적으로 주파수를 합성하기 위해서 PLL(phase locked loop)이 많이 이용되어 왔으며, locking 시간이 빠른 DLL 역시 주파수 합성에 이용되고 있다. 하지만 DLL의 경우 주파수를 합성하기 위해서는 따로 주파수를 체배하는 블록이 필요하다. 기존의 DLL에서 사용된 주파수 체배기는 주파수를 체배하는 배수가 한번 정해지면 바꿀 수 없다는 단점이 있다. 그러나 본 논문에서 제안하는 체배기는 입력주파수에 대해서 6배에서 10배까지 선형적으로 주파수를 체배할 수 있다. 제안된 DLL의 동작 주파수 범위는 600MHz에서 1GHz까지 이다. $0.35-\mu\textrm{m}$ CMOS 공정을 이용해 HSPICE simulation 하여 동작을 검증하였다.

• 한국광학회지
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• 제10권6호
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• pp.507-511
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• 1999

10 Gbit/s급의 모드-록킹된 광섬유 레이저 신호로부터 반도체 광 증폭기의 4광파 혼합신호를 이용하여 10GHz로 위상 동기된 신호를 얻었다. 제작된 위상 동기 회로는 8시간 이상 성공적으로 안정되게 동작되었고, 위상 동기 주파수 작동 범위는 입력 광펄스 주파수의 30KHz 이내로 측정되었다.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권3호
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• pp.858-864
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• 2019

본 논문에서는 센서 유틸리티 네트워크에서 센서 노드들 사이의 주파수 차이로 인한 데이터 손실을 제거하기 위한 클록 시스템이 제안된다. 각 센서 노드를 위한 제안된 클록 시스템은 버스트 클록-데이터 복원 회로, 32-위상 클록을 출력하는 디지털 위상 고정 루프, 그리고 프로그래밍 가능한 개방형 루프 분수 분할기를 사용하는 디지털 주파수 합성기로 구성된다. 첫번째 센서 노드에는 버스트 클록-데이터 복원 회로 대신 능동 인덕터를 사용하는 CMOS 발진기가 사용된다. 제안된 클록 시스템은 1.2 V 공급 전압을 이용하는 65nm CMOS 공정에서 설계된다. 센서 노드들 사이의 주파수 오류가 1%일 때, 제안하는 버스트 클록-데이터 복원 회로는 기준 클록으로 5Mbps 데이터 속도에 대해 64배 체배된 주파수를 가짐으로 4.95 ns의 시간지터를 가진다. 설계된 디지털 주파수 합성기의 주파수 변경은 100 kHz에서 320 MHz의 주파수 범위에서 출력 클록의 한 주기 내에 수행된다.

• 전기전자학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.16-21
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• 2013

최근 주파수 합성기는 협대역으로 설계를 하거나 광대역 주파수 합성기의 경우 이중루프구조로 설계하여 위상잡음을 줄이는 방식을 사용하고 있다. 그러나 이중루프구조의 주파수 합성기는 전압제어발진기의 중심주파수 불일치와 추가적인 루프를 필요로 하는 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 800Mhz ~ 3Ghz를 지원하는 새로운 구조의 단일루프 형태의 다중제어 광대역 주파수 합성기를 제안한다. 본 논문의 주파수 합성기의 전압제어발진기는 Coarse 제어 전압과 Fine제어전압을 고정되며, 최종적으로 낮은 Kvco를 가지게 된다. 주파수 합성기의 모의실험은 UMC $0.11{\mu}m$ 공정에서 검증하였으며, 제안된 주파수 합성기는 다양한 응용분야에 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.408-414
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• 2014

본 논문에서는 125 MHz 목표 주파수의 51-위상 출력 클록을 가지는 전하 펌프 위상 고정 루프(PLL)를 제안한다. 제안된 위상 고정 루프는 51-위상 클록을 출력하면서 최대 동작 주파수를 확보하기 위해 세 개의 전압 제어 발진기(VCO)를 사용한다. 17 단의 지연 소자는 각각의 전압 제어 발진기를 구성하며, 51-위상 클록 사이의 위상 오차를 줄이는 저항 평준화 구조는 세 개의 전압 제어 발진기를 결합시킨다. 제안된 위상 고정 루프는 공급전압 1.0 V의 65 nm 1-poly 9-metal CMOS 공정을 사용한다. 동작 주파수 125 MHz에서 시뮬레이션된 출력 클록의 peak-to-peak 지터는 0.82 ps이다. 51-위상 출력 클록의 차동 비선형성(DNL)과 적분 비선형성(INL)은 각각 -0.013/+0.012 LSB와 -0.033/+0.041 LSB이다. 동작 주파수 범위는 15 ~ 210 MHz이다. 구현된 위상 고정 루프의 면적과 전력 소모는 각각 $580{\times}160{\mu}m^2$과 3.48 mW이다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.49-55
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• 2005

본 논문에서는 아날로그 위상 고정 루프(PLL: Phase Locked Loop)를 이용한 무선 LAN(Wireless Local Area Network)용 위상 고정 고조파 발진기(PLHO: Phase Locked Harmonic Oscillator)를 설계 및 제작하였다. 이 고조파 발진기는 Ring 공진기, 주파수 동조를 위한 바랙터 다이오드 그리고 위상 고정 루프 회로로 구성된다. 발진기의 8.5 GHz의 기본 주파수는 위상 고정 루프를 위한 귀환 신호로 이용되고 17.0 GHz의 2차 고조파는 출력으로 이용되므로 위상 고정 시스템에서 위상 비교를 위한 주파수 분배기를 한 단계 줄일 수 있다. 위상 비교기로는 샘플링 위상 검출기(SPD: Sampling Phase Detector)를 사용하여 위상고정 루프 회로를 간단히 하였다. 위상고정 고조파 발진기의 발진 출력은 17.0 GHz에서 2.17 dBm, 기본 주파수와 3차 고조파 억압 특성은 각각 -31.5 dBc, -29.0 dBc이다. 위상잡음은 각각 -87.6 dBc/Hz at 1 kHz와 -95.4 dBc/Hz at 10 kHz이다.

• 전력전자학회논문지
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• 제23권4호
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• pp.231-239
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• 2018

The phase-locked loop (PLL) is widely used in grid-tie inverter applications to achieve a synchronization between the inverter and the grid. However, its performance deteriorates when the grid voltage is not purely sinusoidal due to the harmonics and the frequency deviation. Therefore, a high-performance PLL must be designed for single-phase inverter applications to guarantee the quality of the inverter output. This paper proposes a simple method that can improve the performance of the PLL for the single-phase inverter under a non-sinusoidal grid voltage condition. The proposed PLL can accurately estimate the fundamental frequency and theta component of the grid voltage even in the presence of harmonic components. In addition, its transient response is fast enough to track a grid voltage within two cycles of the fundamental frequency. The effectiveness of the proposed PLL is confirmed through the PSIM simulation and experiments.