• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제45권4호
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• pp.173-178
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• 2024

We present an improved biphasic electrical nerve stimulator designed to overcome limitations. Traditional electrical nerve stimulators lacking a microcontroller unit (MCU) have restrictions in terms of frequency, pulse duration, and amplitude control, making them insufficient for medical applications requiring a broader range of pulse specifications. To address this, we developed a stimulator with enhanced capabilities. By not using an MCU, the design reduces power consumption and the required area, simplifying the overall design and increasing efficiency. In addition, our approach optimizes oscillator parameters to achieve wide frequency and pulse duration ranges. Specifically, we expanded the frequency range of the stimulator up to from 1 mHz to 100 kHz and the pulse duration up to from 5 ㎲ to 500 s. Improved amplitude control mechanisms were implemented for adjustable and high biphasic amplitudes. Furthermore, we added a balancing circuit to ensure proper discharging for tissue safety when biphasic pulses do not occur. The improved stimulator demonstrated an increase in operational range compared to traditional MCU-less designs, producing consistent biphasic pulses with adjustable amplitude and duration. The balancing circuit effectively managed discharging, reducing the risk of tissue damage and ensuring safety and efficacy.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.44-52
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• 2007

본 논문에서는 저가형 마이크로 프로세서를 이용한 형광등용 안정기의 인버터 구동회로를 설계하였다. 인버터 안정기의 고속 절체 주파수에 따른 스위칭 손실 및 모멘트 저하를 방지하기 위하여 소프트 스타트 기법이 사용되었으며, 설계된 전자식 안정기는 PWM 제어를 통한 스위칭 펄스의 안정화를 통해 안정기의 안정도 향상 및 형광등의 조도특성 개선이 가능하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제24권1호
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• pp.132-139
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• 2020

공기청정기에 사용되는 이오나이저 모듈은 권선형 transformer를 사용하여 방전전극인 HV+/HV-에 3.5KV/-4KV의 고전압을 공급하여 carbon fiber brush의 전계 방사에 의해 양이온과 음이온을 발생시킨다. 기존의 MCU를 이용한 이오나이저 모듈 회로는 PCB 사이즈가 크고 가격이 비싼 단점이 있고, 기존의 ring oscillator를 이용한 게이트 구동 칩은 oscillation 주기가 PVT(Process-Voltage-Temperature) 변동에 민감하고 HV+와 GND, HV-와 GND의 단락에 의한 fault detection 기능이 없으므로 화재나 감전의 위험이 있다. 그래서 본 논문에서는 7bit binary UP counter를 이용하여 PVT 변동이 있더라도 oscillation 주기를 조절하여 HV+ 전압이 목표 전압에 도달하게 한다. 그리고 HV+와 GND 사이의 단락을 검출하기 위한 HV+ short fault detection 회로, HV-와 GND 사이의 단락을 검출하기 위한 HV- short fault detection 회로와 HV+가 과전압 이상으로 올라가는 것을 검출하기 위한 OVP(Over-Voltage Protection) 회로를 새롭게 제안하였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제10권4호
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• pp.316-324
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• 2010

In this paper, we design a 256 kbits EEPROM for a MCU (Microcontroller unit) with the wide voltage range of 1.8 V to 5.5 V. The memory space of the EEPROM is separated into a program and data region. An option memory region is added for storing user IDs, serial numbers and so forth. By making HPWs (High-voltage P-wells) of EEPROM cell arrays with the same bias voltages in accordance with the operation modes shared in a double word unit, we can reduce the HPW-to-HPW space by a half and hence the area of the EEPROM cell arrays by 9.1 percent. Also, we propose a page buffer circuit reducing a test time, and a write-verify-read mode securing a reliability of the EEPROM. Furthermore, we propose a DC-DC converter that can be applied to a MCU with the wide voltage range. Finally, we come up with a method of obtaining the oscillation period of a charge pump. The layout size of the designed 256 kbits EEPROM IP with MagnaChip's 0.18 ${\mu}m$ EEPROM process is $1581.55{\mu}m{\times}792.00{\mu}m$.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.2820-2827
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• 2015

저가의 MCU를 사용한 HSMS 구동 시스템은 반도체 설비 온라인 시스템 구축에는 없어서는 안 될 필수적인 기술이다. HSMS는 더 빠른 속도의 통신이 필요하고 장비 하드웨어 구성이 용이한 어플리케이션을 위해 SECS-I 대신에 많이 사용된다. 기존의 SECS와 HSMS 디바이스는 SECS의 전반적인 프로토콜 구현되어 있어서 매우 고가이다. 이 연구에서는 기업에서 필요로 하는 SECS 프로토콜만을 지원하는 HSMS 통신 시스템을 설계하고 구현하고자 한다. 저가이지만 고성능 MCU를 메인 보드로 하여 HSMS 통신을 처리하는 모듈을 설계하고, BCR을 독립적으로 처리 할 수 있는 회로를 초소형 MCU를 이용하여 설계한다. 그리고 BCR로부터 인식된 태그 데이터를 HSMS 통신 프로토콜에 부합하는 데이터로 변환하기 위해 SECS-II 메시지를 설계한다. 이 설계들을 반영한 HSMS 통신 시스템을 개발한다. 개발한 저가의 HSMS 통신 모듈은 반도체 공정에 대한 실시간 감시 및 제어 시스템에 적용될 수 있다.

• 전자공학회지
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• 제25권5호
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• pp.31-41
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• 1998

With the advent of portable electronic systems, power consumption has recently become a major issue in circuit and system design. Furthermore, the sophisticated fabrication technology makes it possible to embed more functions and features in a VLSI chip, consequently calling for both higher performance and lower power to deal with the ever growing complexity of system algorithms than in the past. VLSI designers should cope with two conflicting constraints, high performance and low power, offering an optimum trade off of these constraints to meet requirements of system. Historically, VLSI designers have focused on performance improvement, and power dissipation was not a design criteria but an afterthought. This design paradigm should be changed, as power is emerging as the most critical design constraint. In VLSI design, low power design can be accomplished through many ways, for instance, process, circuit/logic design, architectural design, and etc.. In this paper, a few low power design examples, which have been used in 8 bit micro-controller core, and can be used also in 4/16/32 bit micro-controller cores, are presented in the areas of circuit, logic and architectural design. We first propose a low power guidelines for micro-controller design in SAMSUNG, and more detailed design examples are followed applying 4 specific design guidelines. The 1st example shows the power reduction through reduction of number of state clocks per instruction. The 2nd example realized the power reduction by applying RISC(Reduced Instruction Set Computer) concept. The 3rd example is to optimize the algorithm for ALU(Arithmetic Logic Unit) to lower the power consumption, Lastly, circuit cells designed for low power are described.

• 전기전자학회논문지
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• 제26권3호
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• pp.515-519
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• 2022

본 논문에서는 고감도 보급형 핵종 분석 모듈 개발을 제안한다. 제안하는 측정센서 모듈은 핵종 분석 분해능을 위한 전자부 구동회로, 핵종 분석 기능이 적용된 시제품 제작, 시제품에 적용되는 GUI 개발 등으로 구성된다. 핵종 분석 분해능을 위한 전자부 구동회로는 전자부 구동 회로 블록도에 의한 핵종 분석 분해능 과정, 방사선 측정에 사용되는 MCU 회로 설계, Spectrum 취득용 PC 프로그램 설계 등으로 나뉘어진다. 핵종 분석 기능이 적용된 시제품 제작은 128×128 픽셀의 OLED display, 조작을 위한 3개의 버튼, Li-ion 배터리, 배터리 충전을 위한 USB-C Type 포트의 구성을 추가하여 제작한다. 시제품에 적용되는 GUI 개발부는 현재시간, 측정 경과 시간, 토탈 카운트, 핵종 Spectrum 등의 화면구성으로 개발한다. 제안된 측정센서 모듈의 성능을 평가하기 위하여 공인기관 전문가 입회시험을 시행한 결과, 핵종 분석 장치에 Cs-137 표준선원을 이용하여 취득한 Spectrum(FWHM@662keV)으로 분해능 공식을 적용하여 계산한 결과가 17.77%의 분해능을 가짐이 확인되었다. 따라서, 제안된 본 논문에서 제안한 핵종 분석 분해능 방법이 기존의 상용의 핵종 분석 모듈보다 저렴하면서도 향상된 성능이 산출됨이 확인되었다.

• 전기전자학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.274-282
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• 2012

본 논문에서는 지능형 LED 점등시스템을 위한 점등제어 알고리즘 설계를 제안한다. 제안하는 점등제어 알고리즘은 각각의 센서노드에서 감지된 환경정보를 데이터 버스를 통해 MCU에 전송한다. MCU의 제어 소프트웨어는 설정된 제어방식에 따라 신호 값을 이용하여 조광레벨을 계산하고 결과를 비교하여 레벨유지를 결정하도록 설계하였다. 또한 LED 조명기기에 점등제어 알고리즘을 이용하여 완전대칭 되는 패턴생성에 의하여 회전 및 반전 기법을 주기적으로 교차 수행하여 점등되도록 설계하였다. 본 논문에서 제안한 점등제어 알고리즘은 안정적으로 점등제어를 하는 시스템을 설계하여 전송 데이터의 신뢰성을 높이고 91%의 이벤트 전달 비율을 유지하였다. 또한, 조명기기의 광속은 32% 감소되었고 소비전력은 49% 감소되었으며 발열량은 32% 감소되었다. 결과적으로 LED의 수명은 50% 증가되어 에너지 효율성을 향상할 수 있었다.

• 전기학회논문지
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• 제59권3호
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• pp.569-574
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• 2010

The full bridge converter have been used for high power system that is needed to switch the big current. So, EMI and stability problem is occurred. The Soft switching method is the solution to solve the above problem, But implementation of soft switching(ZVS: Zero Voltage Switching) is so complicate and expensive because of the DSP MCU and shift circuit. In this paper, we introduce the technical method for driving circuit of ZVS full bridge converter with 1st order delay circuit and logic elements. The realization of this method is so simple and cheap. The effectiveness of the proposed circuit is verified by experimental results.

• 한국분말재료학회지
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• 제19권4호
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• pp.297-303
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• 2012

In this study, voltammetry system for realizing high sensitivity nano-labeled sensor of detecting heavy metals was designed, and optimal system operating conditions were determined. High precision digital to analog converter (DAC) circuit was designed to control applied unit voltage at working electrode and analog to digital converter (ADC) circuit was designed to measure the current range of $0.1{\sim}1000{\mu}A$ at counter electrode. Main control unit (MCU) circuit for controlling voltammetry system with 150 MHz clock speed, main memory circuit for the mathematical operation processing of the measured current value and independent power circuit for analog/digital circuit parts to reduce various noise were designed. From result of voltammetry system operation, oxidation current peaks which are proportional to the concentrations of Zn, Cd and Pb ions were found at each oxidation potential with high precision.