전력전자학회 2001년도 Proceedings ICPE 01 2001 International Conference on Power Electronics
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pp.193-197
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2001
This paper presents a novel circuit topology of the double two-switch forward type high frequency transformer linked soft-switching PWM DC-DC power converter with tapped inductor filters that can operate under a condition of the low peak voltage stress across the power semiconductor devices and lowered peak current stress through the transformer for some high power applications. This circuit topology of an interleaved two-switch forward soft-switching power converter is proposed in the order to minimize an idle circulating current due to the tapped inductor filter without of any additional active auxiliary resonant-assisted snubber circuits, such as active resonant DC link snubbers and AC link snubbers, active resonant commutation leg link snubbers. The unique advantages of this power converter are less power circuit components and power semiconductor devices, constant frequency PWM scheme, cost effective configuration and wider soft-switching PWM operation range under PWM power regulations load variations. The practical effectiveness of the proposed soft-switching converter circuit topology is tested by simulations and is proved by experimental results received from the 500W-100kHz breadboard setup.
In wireless sensor networks (WSNs) duty cycling has been an imperative choice to reduce idle listening but it introduces sleep delay. Thus, the conventional WSN medium access control protocols are bound by the energy-latency tradeoff. To break through the tradeoff, we propose a radio wave sensor called radio frequency (RF) wakeup sensor that is dedicated to sense the presence of a RF signal. The distinctive feature of our design is that the RF wakeup sensor can provide the same sensitivity but with two orders of magnitude less energy than the underlying RF module. With RF wakeup sensor a sensor node no longer requires duty cycling. Instead, it can maintain a sleep state until its RF wakeup sensor detects a communication signal. According to our analysis, the response time of the RF wakeup sensor is much shorter than the minimum transmission time of a typical communication module. Therefore, we apply duty cycling to the RF wakeup sensor to further reduce the energy consumption without performance degradation. We evaluate the circuital characteristics of our RF wakeup sensor design by using Advanced Design System 2009 simulator. The results show that RF wakeup sensor allows a sensor node to completely turn off their communication module by performing the around-the-clock carrier sensing while it consumes only 0.07% energy of an idle communication module.
Lately mobile handheld devices such as Personal Digital Assistant (PDA) and cellular phones are getting more popular for personal web surfing. However, today most mobile handheld devices have relatively poor web browsing capability due to their low performance so their users have to suffer longer communication latency than those of desktop Personal Computers (PCs). In this paper, we propose an effective pre-refresh mechanism for embedded web browser of mobile handheld devices to reduce this problem. The proposed mechanism uses the idle time to pre-refresh the expired web objects in an embedded web browser's cache memory. It increases the utilization of Central Processing Unit (CPU) power and network bandwidth during the idle time and consequently reduces the client's latency and web browsing cost. An experiment was done using a simulator designed by us to evaluate the efficacy of the proposed mechanism. The experiment result demonstrates that it has a good performance to make web surfing faster.
지구온난화와 기후변화 등의 유례없는 기상이변으로 전 세계 곳곳이 극심한 몸살을 앓고 있으며, 경제적 손실 또한 눈덩이처럼 불어나고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 2016년 '파리기후변화협정(The Paris Agreement)'이 체결되어 지구의 평균온도 상승을 1.5℃ 아래로 유지하기 위한 정부간 협의체가 결성되었으며, 우리나라도 2050년 탄소중립을 선언함으로써 기후재앙을 막기 위한 노력을 진행하고 있다. 특히, 온실가스 배출로 인한 기온상승은 수출 의존도가 높은 우리나라 경제는 물론 환경과 사회 전반에 부정적인 영향을 미칠 것으로 예상된다. 또한, 교통수단의 다변화가 가속화되면서 수단선택의 변화도 크게 증가하고 있는 가운데 저성장 시대의 개발 패러다임이 도시재생으로 변화함에 따라, 노선의 수요 감소, 선형 개량, 도심 철도의 외곽 이설 등에 영향을 받아 증가하고 있는 철도 유휴부지 활용에 대한 관심이 높아지고 있다. 한편, 철도 유휴부지를 활용한 태양광발전은 '재생에너지 3020'의 태양광발전 목표를 일부 달성하면서도, 입지를 둘러싼 환경훼손과 주민 수용성 문제에서 자유로워질 수 있는 장점에도 불구하고, 설비실태나 설비계획에 있어 미진한 상황이다. 이에, 본 연구에서는 국가철도공단과 재생에너지클라우드플랫폼에서 제공하는 데이터를 활용하여 태양광발전 설비 설치가 가능한 적합 유휴지를 발굴 및 분석하는 알고리즘을 개발하고, 사용자가 원하는 조건을 고려한 잠재적인 적합 지역을 탐색 및 도출함으로써, 개발 초기 설비나 확충 등에 소요되는 막대한 비용을 절약할 수 있는 방안을 마련하고자 하였다. 본 연구는 다양한 군집분석을 활용하여 철도 유휴부지에 태양광발전 설치입지를 도출할 수 있는 최적의 알고리즘을 개발하고, 면적, 설치용량, 발전량, 예상수익 등이 모두 높은 '태양광발전 설치 적극권장 지역' 202곳을 도출하였다. 이를 바탕으로 경제와 환경을 동시에 고려한 관점에서 의사결정자의 합리적인 판단을 도울 수 있을 것으로 기대한다.
휴대용 기기에서 가장 중요한 설계 요소는 소비 전력이다. 본 논문에서는 휴대용 온습도 측정기 설계 초기에 전력 소비 모델을 제시하고, 제시된 모델에 입각해 휴대용 온습도 측정기의 소비 전력을 설계한다. 이렇게 설계된 휴대용 온습도 측정기의 소비 전력을 사전 검증함으로써 제품 구현 전에 설계 검증을 완료하기 위한 전력 소비 설계 모델링 방안을 제시하고자 한다. 한편, 대기 모드에서 소비 전류를 효과적으로 감소시키기 위한 전력 소비 설계 개선 방안도 제시한다. 휴대용 온습도 측정기 구현을 통해 전력 소비 모델링에 입각한 설계 방법론의 타당성을 확인할 것이다.
컨테이너 보안장치(CSD)는 컨테이너의 도어를 통한 침입을 감시하는 장치이며, IEEE 802.15.4의 비컨 모드에서 RFD로 동작한다. 그러나 비컨 모드에서는 CSD 리더가 없어도 주기적으로 리더의 신호를 탐지하게 되므로 배터리 소모가 크다. CSD는 목적지에 도착할 때까지 이상없이 동작해야 하므로 배터리 소모를 줄이고, 위험 발생 시 CSD 리더에게 능동적으로 메시지를 전달해야 한다. 본 논문에서는 미국 DHS의 CSD 규격에 부합하는 저전력 CSD를 제안한다. 제안하는 CSD는 전력 소모를 최소화한 하드웨어 디자인과 저전력 동작기법인 불침번 기법, 저전력 센싱 기능을 통해 배터리 소모를 줄인다. 또한 위험 상황 발생 시 리더에게 능동적으로 경고 메시지를 전달한다. 성능 평가 결과 제안한 CSD는 불침번 기법을 통해 배터리 소모를 70% 이상 줄이고, 저전력 센싱 기능을 통해 불필요한 센싱을 80% 이상 감소시키며, 직접적인 통신 거리 밖에 있는 리더에게 94%가 넘는 확률로 메시지를 전달할 수 있음을 보였다.
본 논문에서는 능동형 RFID 방식의 태그와 리더로 구성된 대기 전력 제어 모듈을 설계하고 구현한다. 태그와 리더는 C8051 MCU와 CC2500으로 구성된 RF모듈을 내장하고 있으며 리더에는 대기 전력 제어 콘센트가 부착되어 있다. 리더는 송신 패킷 인식 여부에 따라 릴레이를 제어한 후 전원 공급을 차단하여 대기 전력으로 소비되는 전력을 감소시키며 저 전력 패킷 예측 알고리즘이 적용되어 태그와 리더의 전력 소모를 낮추었다. 실험 결과, 리더의 패킷 송, 수신 여부에 따라 대기 전력 제어 콘센트의 릴레이를 동작시켜 대기 전력을 제어할 수 있음을 확인하였다. 또한 RSSI값에 따라 태그와 리더 사이의 동작 거리 설정이 가능하며, 콘센트의 대기 시간 동안 리더에서 작동하는 수신 Duty Cycle을 설정함으로써 리더에 소모되는 전력을 절감할 수 있음을 확인하였다.
본 논문은 센서 네트워크에서 일반적으로 사용되고 있는 B-MAC의 저전력 기법인 LPL(low power listening)이 갖고 있는 하드웨어 의존성을 지적하고 이러한 의존성이 없는 LPL 구현 기법을 제안한다. preamble과 listening interval 간의 관계를 만족하기 위해 요구되는 기존 LPL의 조건들을 가상 프리앰블 패킷과 크로스 첵킹 방식을 이용하여 해결하였다. 본 논문이 제안하는 기법은 IEEE 802.15.4 기반의 CC2420 RF칩에서의 실험을 통하여 기존의 LPL과 유사한 성능을 보여주었으며, idle listening을 최소화하여 RF칩의 duty cycle이 최대 10.6%까지 감소하였다.
A fully integrated small form-factor HBT power amplifier (PA) was developed for UMTS Tx applications. For practical use, the PA was implemented with a well configured bottom dimension, and a CMOS control IC was added to enable/disable the HBT PA. By using helix-on-pad integrated passive device output matching, a chip-stacking technique in the assembly of the CMOS IC, and embedding of the bulky inductive lines in a multilayer substrate, the module size was greatly reduced to 2 mm ${\times}$ 2.2 mm. A stage-bypass technique was used to enhance the efficiency of the PA. The PA showed a low idle current of about 20 mA and a PAE of about15% at an output power of 16 dBm, while showing good linearity over the entire operating power range.
A highly efficient linear and compactly integrated series-type Doherty power amplifier (PA) has been developed for wideband code-division multiple access handset applications. To overcome the size limit of a typical Doherty amplifier, all circuit elements, such as matching circuits and impedance transformers, are fully integrated into a single monolithic microwave integrated circuit (MMIC). The implemented PA shows a very low idle current of 25 mA and an excellent power-added efficiency of 25.1% at an output power of 19 dBm by using an extended Doherty concept. Accordingly, its average current consumption was reduced by 51% and 41% in urban and suburban environments, respectively, when compared with a class-AB PA. By adding a simple predistorter to the PA, the PA showed an adjacent channel leakage ratio better than -42 dBc over the whole output power range.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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