기존의 경두개 자극장치는 일정한 자극치료 펄스의 정현파 모양으로 다양한 치료 및 진단을 하는데 한계가 있다. 본 연구에서, 치료 및 진단마다 요구되는 세기, 폭, 펄스모양이 다른 코로로프트-월톤회로와 반파브리지 공진 인버터를 도입하여 주파수와 전압이 가변되는 새로운 장치를 제안하고자 한다. 기존장치 보다 많은 장점을 가진다. 첫째로 고압 변압기를 가지지 않는다. 둘째로 스위칭손실이 적고, 출력에너지를 정밀하게 제어할 수가 있다. 세째로 자극의 세기, 폭, 펄스모양이 다양하다. 결과적으로 변압기를 사용하지 않는 반파브리지 인버터와 코크로프트-월톤회로를 적용하여 개선된 특성과 실험을 구하였다.
The dynamic magneto-mechanical behaviors in a type of iron-nickel-based ferromagnetic alloy with constant elasticity were investigated as a function of both the DC bias magnetic field ($H_{dc}$) and the frequency. The rectangular plate-like samples were excited to vibrate at a half-wavelength, longitudinal resonance by an AC magnetic field superimposed with various $H_{dc}$. The experimental results found that the strain coefficient at resonance reached 819.34 nm/A and the effective mechanical quality factor ($Q_m$) was greater than 2000. The ratio of the maximum variation of the Young's modulus over $H_{dc}$ to the value of the Young's modulus at a zero bias field was only ${\sim}0.83%o$ because of the so-called constant elasticity. The resonant strain coefficients and $Q_m$ are strongly dependent on $H_{dc}$, which indicates a promising potential for use in DC and quasistatic magnetic field sensing.
Li, Yang;Li, Yumei;Feng, Shaojie;Yang, Qingxin;Dong, Weihao;Zhao, Jingtai;Xue, Ming
Journal of Power Electronics
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제19권3호
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pp.827-834
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2019
Wireless power transfer via coupled magnetic resonances has been a hot research topic in recent years. In addition, the number of related devices has also been increasing. However, reverse signals transfer is often required in addition to wireless power transfer. The structure of the circuit for a wireless power transfer system via coupled magnetic resonances is analyzed. The advantages and disadvantages of both parallel compensation and series compensation are listed. Then the compensation characteristics of the inductor, capacitor and resistor were studied and an appropriate compensation method was selected. The reverse signals can be transferred by controlling the compensation of the resistor. In addition, it can be demodulated by extracting the change of the primary current. A 3.3 MHz resonant frequency with a 100 kHz reverse signals transfer system platform was established in the laboratory. Experimental results demonstrate that wireless power and reverse signals can be transferred synchronously.
본 논문에서는 자기공진형 무선전력전송의 실용화에 있어, 공진기 간 자기결합을 방해하는 그라운드 문제를 해결하기 위해 슬릿 구조를 설계하고, 커패시터를 연결하여 공진기로써의 성능을 기본적인 루프형의 수신 공진기와 비교하였다. 제안된 슬릿 그라운드 공진기(slit ground resonator)는 가로 31 cm, 세로 20.5 cm, 두께 $35{\mu}m$의 구리박판에 넓이 1 cm의 슬릿을 한 방향이 열린 십자 형태로 설계하였으며, 열린 방향 양단에 6.78 MHz에서 공진하도록 최적의 커패시터가 연결되어 공진기 역할이 가능하다. 수신 공진기는 스위치를 연결하여 열림형(open mode)과 닫힘형(short mode)일 때를 측정하고, 최고 전송효율을 표시하였다. 측정 결과, 수신 공진기가 루프 공진기일 때 가장 높은 전송효율을 보였다. 그러나 노트북 모델의 수신부에 그라운드를 삽입했을 때, 전송효율이 0 %에 가깝게 감소하였다. 반면, 슬릿 그라운드 공진기를 수신 공진기로 사용했을 때, 전송효율은 가장 높았던 루프 공진기의 67 % 회복하였다. 제안된 슬릿 그라운드 공진기는 슬릿을 통해 자기장을 통과시키며, 커패시터를 연결이 공진기로 동작하게 하여 주변 공진기 간 자기결합을 통해 전력을 전송해주는 역할을 수행한다.
Recently, demands for the development of compact, lightweight power supplies with higher power density and higher efficiency have been increased. Since Piezoelectric Transformer (PT) was emerged in device and material industry, it has been suggested as a viable alternative to the magnetic transformer in some applications. PT has some advantages such as low profile and mechanical energy transfer with little electromagnetic interface (EMI). Also, PT can provide high voltage stepping ratio with good isolation and requires no copper windings saving copper usage especially for large voltage conversion differences. Conventional control of PT converter has mainly two-way. One is the pulse frequency modulation (PFM) control method and the other is the pulse width modulation (PWM) control with frequency fixed method. It is known that the maximum PT efficiency can be obtained when it operates near the resonant frequency of the PT. And, also PT's resonant frequency moves according to the load condition. Therefore, selection of PT converter control method is very difficult. This paper analyzes general piezo-electric converter modeling and proposes a guide-line to selection of control method and stabilization control.
두 개의 마이크로 스트립 선로를 이용하여 결합한 유전체 공진기를 유한 차분 시간 영역(FDTD)법을 적용하여 3차원 해석을 하였다. 유전체 공진기의 표면은 곡면으로서, Noriaki model을 이용하여 정확하게 모델링 하였다. 일반적인 FFT에 의해 106.46 MHz의 주파수 해상도를 얻었지만 공진 주파수를 결정할 수가 없다. 따라서 1.00 MHz의 높은 주파수 분해능을 갖기 위해서 Pad 근사법과 Stoer-Bulirsch법을 적용하고 측정치와 비교하였다. 그 결과 Pad 근사법을 통하여 매우 정확한 공진주파수를 얻었다. 그리고 정현파를 인가하여 전자계 분포를 도시하였으며, 공진 모드가 $TE_{01{\delta}}$ 모드임을 알 수 있었다.
두 개의 마이크로 스트립 선로를 이용하여 결합한 유전체 공진기를 유한 차분 시간 영역(FDTD)법을 적용하여 3차원 해석을 하였다. 유전체 공진기의 표면은 곡면으로서, Noriaki model을 이용하여 정확하게 모델링 하였다. 일반적인 FFT에 의해 106.46 MHz의 주파수 해상도를 얻었지만 공진 주파수를 결정할 수가 없다. 따라서 1.00 MHz의 높은 주파수 분해능을 갖기 위해서 Pad 근사법과 Stoer-Bulirsch법을 적용하고 측정치와 비교하였다. 그 결과 Pad 근사법을 통하여 매우 정확한 공진주파수를 얻었다. 그리고 정현파를 인가하여 전자계 분포를 도시하였으며, 공진 모드가 TE/sub 01δ/ 모드임을 알 수 있었다.
Inductive power transfer (IPT) systems have become increasingly popular in recharging electric vehicle (EV) batteries. This paper presents an investigation of a series parallel/series (SP/S) resonant compensation network based IPT system for EVs with further optimized circular pads (CPs). After the further optimization, the magnetic coupling coefficient and power transfer capacity of the CPs are significantly improved. In this system, based on a series compensation network on the secondary side, the constant output voltage, utilizing a simple yet effective control method (fixed-frequency control), is realized for the receiving terminal at a settled relative position under different load conditions. In addition, with a SP compensation network on the primary side, zero voltage switching (ZVS) of the inverter is universally achieved. Simulations and experiments have been implemented to validate the favorable applicability of the modified optimization of CPs and the proposed SP/S IPT system.
본 논문에서는 더 높은 에너지 효율을 요구하는 전자 기기들의 사용에 따른 고전력 밀도 AC/DC 어댑터의 구조를 제안한다. PFC (Power Factor Corrector) topology는 BCM (Boundary Conduction Mode)제어 방식을 적용한 Boost topology를 기본으로 하였으며, DC/DC topology는 주파수제어를 적용한 LLC 공진 컨버터를기본으로 하였다. 이는 반도체 소자 및 마그네틱 소자의 크기를 줄이는데 용이하다. 85W급 AC/DC adapter (18.5V/4.6A)를 설계하여 실험한 결과 $90V_{rms}$의 입력전압에서 90%의 효율과 $36W/in^3$의 전력밀도가 측정되었고 무부하시 전력 손실은 0.5W를 달성하였다.
The resonant planar transformer, which had power capacity of 300 W, input voltage of 220 V, output voltage of 15 V, and switching frequency of 500 kHz, was designed and manufactured by using the planar core with large effective area and the flat copper lead frames for miniaturization and high efficiency of the switching mode power supply (SMPS). As well as, a resonant converter equipped with the above mentioned planar transformer was manufactured and electromagnetic characteristics were investigated. The numerical value of turns for 1st and 2nd winding were 12 and 2 respectively. The self inductance of 1st winding was 33.2 ${\mu}H$, very low leakage inductance of 1.27 ${\mu}H$, and the coupling factor of 0.98 were obtained at switching frequency of 300 kHz. The high efficiency of 88.21 % for the SMPS equipped with planar transformer was obtained at power capacity of 300 W.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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