• 전력전자학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.96-104
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• 2009

본 논문에서는 단상 전원의 위상 및 주파수 검출을 위해 전차원 상태관측기를 이용한 가상 2상 방식의 단상 위상고정루프(PLL: Phase Locked Loop) 제어기를 제안한다. 기존의 방식은 전원단에 주입된 저차 고조파를 완벽하게 제거하지 못하여 전체 PLL 시스템에 영향을 주게 된다. 제안된 알고리즘은 전차원 상태관측기를 사용하여 기본파와 고조파를 분리하고 고조파 성분을 효과적으로 제거 및 검출하여 기본파 성분만을 발생한다. 그리고 가상 발생신호 및 기존 입력신호를 함께 제어함으로써 기존방식보다 정상상태 오차를 감소시킬 수 있다. 모의실험결과 및 실제실험결과를 통하여 설계한 제어기에 의해 발생된 주파수가 실제값에 수렴하였으며 정상상태 추정 특성이 향상됨을 검증하였다. 또한 고조파 성분이 효과적으로 제거되고 기본파 성분만을 출력하는 것을 확인하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권5호
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• pp.65-70
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• 2008

본 논문에서는 루프 대역폭을 조절하여 빠른 위상 고정 시간을 갖는 새로운 구조의 이중 루프 위상고정루프를 제안하였다. 위상고정루프가 out-lock 상태일 때는 채널 간격의 1/10보다 더 큰 대역폭을 갖도록 하였으며, in-lock 부근에서는 채널 간격의 1/10 보다 더 작은 좁은 대역폭을 갖도록 하였다. 제안된 위상고정루프는 표준 CMOS $0.35{\mu}m$ 공정으로 HSPICE를 이용하여 설계 하였다. 시뮬레이션 결과 PLL의 대역폭을 200KHz 채널 간격 보다 14배 크게 하여 80MHz의 주파수를 변화시키는데 $50{\mu}s$의 빠른 위상고정 시간을 갖는 것으로 나타났다.

• Journal of Power Electronics
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• 제17권5호
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• pp.1231-1243
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• 2017

Grid-interactive power converters are normally synchronized with the grid using phase-locked loops (PLLs). The performance of the PLLs is affected by the non-ideal conditions in the sensed grid voltage such as harmonics, frequency deviations and the dc offsets in single-phase systems. In this paper, a single-phase PLL is presented to mitigate the effects of these non-idealities. This PLL is based on the popular second order generalized integrator (SOGI) structure. The SOGI structure is modified to eliminate the effects of input dc offsets. The resulting SOGI structure has a high-pass filtering property. Hence, this PLL is termed as a high-pass generalized integrator based PLL (HGI-PLL). It has fixed parameters which reduces the implementation complexity and aids in the implementation in low-end digital controllers. The HGI-PLL is shown to have the lowest resource utilization among the SOGI based PLLs with dc cancelling capability. Systematic design methods are evolved leading to a design that limits the unit vector THD to within 1% for given non-ideal input conditions in terms of frequency deviation and harmonic distortion. The proposed designs achieve the fastest transient response. The performance of this PLL has been verified experimentally. The results agree with the theoretical prediction.

• 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.

• Journal of Power Electronics
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• 제19권2호
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• pp.509-518
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• 2019

A novel islanding detection method is proposed in this paper. It is based on a frequency drooping PLL, which was presented in a previous work. The cause of errors in the non-detection zone (NDZ) of conventional frequency disturbance islanding detection methods (IDM) is analyzed. A frequency drooping phase-locked-loop (FD-PLL) is introduced into a single-phase grid-connected inverter (SPGCI), which can guarantee that grid current is in phase with the grid voltage. A novel FD-PLL IDM is proposed by improving this PLL. In order to verify the performance of the proposed FD-PLL IDM, a full performance comparison between the proposed IDM and typical existing active frequency drift IDMs is carried out, which includes both dynamic performance and steady performance. With the same NDZ, the total harmonic distortion of the grid-current in the dynamic process and steady state is analyzed. The proposed FD-PLL IDM, regardless of the dynamic or steady process, has the best power quality. Experimental and simulation results verify that the proposed FD-PLL IDM has excellent performance.

• 전자공학회논문지
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• 제52권5호
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• pp.74-82
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• 2015

전자장치의 복잡도 증가와 전원 전압 감소 추세에 따라, 내부 또는 외부에서 발생되는 노이즈에 대한 칩 또는 모듈의 전자기 내성 평가는 필수적이다. 칩 레벨 EMS 표준 시험방법으로 IEC 62132-4의 Direct Power Injection(DPI) 방법이 있지만, 실제 칩 내성은 모듈 상 보드 PDN 구조에 영향 받는다. 이 논문에서는 PLL의 내성을 평가하고 보드의 PDN 구조에 따른 잡음 전달 특성을 비교하였다. 여러 PDN을 만들기 위해 다양한 값의 커패시터들과 LDO 사용 유무 조건이 적용되었다. IC의 전자기 요구사항과 IC 및 보드로 구성된 모듈의 전자기 요구사항 간 불일치를 평가하기 위해, PDN들에 따른 노이즈 전달 특성을 분석하는 것은 강건한 EM 특성을 갖도록 설계하는데 중요한 정보를 줄 수 있음을 보였다. DPI 측정 결과는 LDO 사용에 따라 PLL 저주파 영역의 내성이 크게 개선되었음을 보여주며, DPI에 따른 PLL의 주파수 변화를 TEM cell 스펙트럼 측정으로도 확인 할 수 있었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권10호
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• pp.90-96
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• 2006

본 논문에서는 capacitance scaling 구조를 이용하여 짧은 locking 시간과 작은 fractional spur를 가지는 ${\Sigma}{\Delta}$ fractional-N PLL을 설계하였다. 루프필터의 실효 커패시턴스를 변화시키기 위하여 여러 개의 전하펌프를 이용해 서로 다른 경로로 커패시터에 전류를 공급하였다. 필터의 실효 커패시턴스는 동작상태에 따라 크기가 변하며 커패시터들은 하나의 PLL 칩에 집적화 할 수 있을 정도로 작은 크기를 가진다. 또한 PLL이 lock 되면 전하펌프 전류의 크기도 작아져 fractional spur의 크기도 작아진다. 제안된 구조는 HSPICE CMOS $0.35{\mu}m$ 공정으로 시뮬레이션 하였으며 $8{\mu}s$ 이하의 locking 시간을 가진다. PLL의 루프필터는 200pF, 17pF의 작은 커패시터와 $2.8k{\Omega}$의 저항으로 설계되었다.

• 전자공학회논문지
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• 제51권5호
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• pp.99-105
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• 2014

위상 잡음과 위상고정 시간을 최소화하기 위해 최적화 된 대역폭을 변화 시키지 않고 기준 주파수 신호 스퍼를 줄일 수 있는 두 개의 대칭 루프를 가진 위상고정루프(PLL)를 설계 하였다. 기준 주파수 신호 스퍼를 감쇄시키는 원리는 PLL에 사용되는 전압제어발진기(VCO)의 입력전압을 안정화시키는 것이다. 이것을 위해 설계된 PLL은 종래 PLL과 다르게 2개의 출력을 갖는 위상주파수검출기(PFD), 2개의 루프필터, 2개의 입력전압을 갖는 VCO, 그리고 분주기로 구성되었다. $0.18{\mu}m$ CMOS 공정파라미터를 사용하여 동작원리를 시뮬레이션 한 결과 종래의 단일 루프 PLL과 비교할 때 스퍼 크기가 약 1/2로 감소된 것을 확인하였다. 또한 루프필터에 사용된 R과 C가 5% 오차를 갖고 있을 경우에도 스퍼 크기가 약 1/2로 감소된 것을 확인하였다. 사용된 공급전압은 1.8V이고 소비전력은 6.3mW이였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제15권12호
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• pp.1161-1167
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• 2004

기존의 PLL(phase locked loop)은 폐루프 구조이므로 주파수 스위칭 속도가 낮은 단점을 갖는다. 이를 개선하기 위해서 개루프 구조를 혼합한 Digital Hybrid PLL 구조를 연구하였다. 또한 이 구조는 빠른 주파수 스위칭 속도로 동작할 수 있지만, VCO의 전압대 주파수 전달특성을 ROM 형태로 구현하는 DLT(digital look-up table)이 사용되어야 하므로 회로소자가 많아지고 소비전력이 증가된다. 그러므로, 본 논문에서는 복잡한 DLT의 구조를 간단한 Digital logic 회로로 대체시킨 새로운 구조를 제안하였다. 또한 주파수 합성때마다 타이밍 동기화를 이루는 회로를 설계하여 합성기의 항상성을 확보하였으며 DLT를 사용하는 방식과 비교하여 회로소자를 약 $28\%$정도 줄일 수 있다. 고속 스위칭 동작 특성과 주파수 합성을 시뮬레이션과 실제 회로 구현으로 확인하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제13권6호
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• pp.546-551
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• 2002

본 논문에서는, 구조를 간략히 한 3중 조절형의 DDFS 구동PLL 주파수 합성기를 이용하여 주파수 합성 조절법에 의한 광대역 무선통신시스템으로의 응용을 연구하였다. 제안된 DDFS 구동PLL주파수 합성기는 DDFS에서 위상누적기만을 이용하는 매우 단순화된 구조이므로, 기존 DDFS 구동PLL 주파수 합성기의 경우보다 스위칭 속도가 높으며, 전력소모를 개선시킨다. 그리고 이 제안된 3중 조절형 주파수 합성기는 3가지 주파수 조절 파라미터를 이용하여 넓은 대역의 주파수 범위의 동작이 가능하므로, 광대역 저전력 고속 특성을 갖는 응용에 적합하다. 주파수 조절 파라미터 할당 방법과 그의 결과를 제시하였으며, CSM, IMT-2000, Bluetooth 틴 PCS 시스템, 등 여러 주파수 대역에 응용하는 경우를 보였다.