본 논문에서는 PSR(Primary Side Regulator)에 적용 가능한 새로운 방식의 부하 전류 예측 알고리즘을 제안한다. 기존의 부하 전류 예측 방식은 DCM(Discontinuous Conduction Mode) 및 BCM(Boundary Conduction Mode) 동작만이 가능하다. 하지만 제안된 방식은 Power Balance Rule을 적용한 간단한 알고리즘을 통해 CCM(Continuous Conduction Mode) 동작에서도 정확한 부하 전류 예측이 가능하다. 따라서 높은 출력을 요구하는 어플리케이션에서 고효율 달성에 유리하고, CC(Constant Current) 제어가 우수하다. 제안 알고리즘의 우수성과 신뢰성 검증을 위하여 12W급 플라이백 컨버터의 시작품을 제작하였고, 이를 이용한 실험 결과를 바탕으로 타당성을 확인한다.
A satellite power system should generate and supply sufficient electric power to perform the satellite mission successfully during the satellite mission period, and it should be developed to be strong to the failure caused by the severe space environment. A satellite power system must have a high reliability with respect to failure. Since it cannot be repaired after launching, different from a ground system, the failures that may happen in space as well as the effect of the failures on the system should be considered in advance. However, it is difficult to use all the hardware to test the performance of the satellite power system to be developed in order to consider the failure mechanism of the electrical power system. Therefore, it is necessary to develop an accurate model for the main components of a power system and, based on that, to develop an accurate model for the entire power system. Through the power system modeling, the overall effect of failure on the main components of the power system can be considered and the protective design can be devised against the failure. In this study, to analyze the failure mode of the power system and the effects of the failure on the power system, we carried out modeling of the main power system components including the solar array regulator, and constituted the entire power system based on the modeling. Additionally, we investigated the effects of representative failures in the solar array regulator on the power system using the power system model.
본 논문에서는 DC 정합회로를 갖는 능동 Replica LDO 레귤레이터에 대하여 나타내었다. Replica단과 출력단의 DC전압을 정합하기 위하여 DC정합회로를 설계하였다. 능동 Replica LDO 레귤레이터의 PSR특성은 일반적인 레귤레이터 보다 큰 값을 가질 수 있다. 설계된 DC정합회로는 Replica 레귤레이터에서 발생할 수 있는 단점을 줄여준다. 또한 전체회로를 능동회로로 설계함으로써 칩면적을 줄이고 수동저항을 사용할 때 발생하는 열잡음을 제거할 수 있다. 0.35um CMOS 파라미터를 사용하여 HSPICE 시뮬레이션한 결과, DC정합회로를 이용하여 설계된 레귤레이터의 PSR특성은 -28dB@10Hz로써 DC정합회로를 사용하지 않는 일반적인 레귤레이터의 -17dB@10Hz보다 개선될 수 있음을 확인하였다. 레귤레이터의 DC출력 전압은 3V이다.
본 논문은 다양한 종류의 전원을 구비해야 하는 다중출력 전원 시스템을 위한 영전류 스위칭 LLC 공진형 Post-regulator를 제안한다. 기존의 LLC 공진형 컨버터는 정밀한 다중 출력을 얻기 위해 추가의 DC/DC 컨버터가 구성되었고, 이는 전력 변환 효율 감소 및 제조 원가 상승의 단점을 갖고 있다. 제안된 컨버터는 각 소자의 내압 및 전류 스트레스가 작고, 요구되는 출력 당 1 개의 보조 스위치만으로 구현되므로 저가격화에 유리하다. 또한 전력이 전달되는 시점의 공진 전류의 초기값을 가변함으로서 정밀하게 제어되는 다중 출력 전압을 획득할 수 있고, 각 전압의 출력 순서 제어도 가능한 장점이 있다. 뿐만 아니라, 독립된 공진탱크를 이용하기 때문에 공진탱크 설계가 용이하며, 최근 전자 제품의 추세인 슬림화의 요구에 부응할 수 있다. 또한, 제안된 Post-regulator의 모든 전력 스위치는 ZCS가 가능하므로 스위칭 손실을 최소화 할 수 있다. 최종적으로 본 논문에서 제안한 영전류 스위칭 LLC 공진형 Post-regulator를 제작하고, 고찰된 실험결과를 제시하여 제안된 컨버터 및 전원시스템의 우수성과 이론적 분석의 타당성을 검증한다.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제17권3호
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pp.401-408
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2016
During daylight, the solar array of low earth orbit satellites harvests electrical power to operate satellites. The power conversion of the solar array is carried out by control of the operation point using the solar array regulator when the solar array faces the sunlight. Thus, the design of the solar array should comply with not only the power requirement of satellite system but also the input voltage requirement of the solar array regulator. In this paper, the design requirements of the solar array for low earth orbit satellites are defined, and the means of satisfying these requirements are described. In addition, the architecture of a multi-distributed interface is suggested to maximize the power harvested from a solar array having high temperature deviation between each panel. The power analysis in this paper shows the optimal number of multi-distributed interfaces with a converter.
본 논문에서는 전 부하영역에 대해 정확한 출력전압 제어가 가능한 PSR(Primary Side Regulator) 구동 기법을 제안한다. 기존 PSR 방식의 경우, 무 부하 및 급격한 부하 변동 시에 정확한 출력전압 제어가 어렵다. 하지만 제안 구동기법은 보조권선의 출력 다이오드 양단 노드 전압을 각각 검출하여 두 지점 전압을 부하변동 알고리즘에 적용하여 정확한 출력전압을 검출하므로 정밀하게 제어할 수 있다. 제안 출력전압 검출 알고리즘의 타당성 검증을 위해 12W 급 플라이백 컨버터 실험결과를 바탕으로 제안방식의 타당성을 검증한다.
This voltage Regulator, which regulates voltage in different way from the conventional regulator, is constructed by circular-plate core type stators and controllers (are similar to rotor of conventional). The principle of this Voltage Regulator is based on the rotating magnetic field theory including peculiar homopolar and heteropolar concept. Comparing with the conventional induction regulator, this regulator need not to have short windings and can cancel armature reaction. Moreover, it is able to decrease the machine noise and control the phase of it freely. And it's efficiency can become more than 95% which almost the same as that of transformer's. By increasing numbers of cores of the same size, the output power can be increased, the insulation can be decreased and high Voltage can directly be connected because applied voltage is distributed to each core. This Voltage Regulator can be also used as a current regulator, a starter a induction motor and a phase transformer etc.
다목적 실용위성(KOMPSAT) 시리즈는 버스전압이 배터리 전압과 동일하며, 전력조절기(power regulator)의 스위칭 듀티 값(duty-ratio)이 위성탑재 소프트웨어에 의해서 제어되는 소프트웨어 제어방식의 비 조절형 버스 시스템(unregulated bus system)을 사용한다. 본 논문에서는 이와 같은 소프트웨어 제어방식의 비 조절형 버스 시스템의 전력조절기 모듈화에 적용 가능한 새로운 전원단 회로를 제안하며, 제안된 전원단의 모드별 동작 특성을 해석한다. 다음으로 컨버터 병렬동작에서 발생할 수 있는 모듈간 전류 불균형(current unbalance)에 대한 제안된 전원단의 타당성을 검증하기 위해 제안된 전원단을 적용한 병렬모듈 컨버터의 prototype제작하여 모듈별 전류 분배(current sharing) 특성을 시뮬레이션 결과와 비교 검토한다.
본 논문에서는 고주파 영역에서의 전원잡음제거 (PSR) 특성이 개선된 low drop-out (LDO) 레귤레이터를 제안한다. 특히, PMOS 전력 스위치의 유한한 출력저항을 관통하는 고주파 전원잡음을 상쇄하기 위해 출력저항이 큰 NMOS 트랜지스터를 보상 회로로 추가하였다. 보상 트랜지스터에 의한 전원잡음제거는 해석적으로 설명하여 개선에 대한 방향을 제시하였다. $0.35{\mu}m$ 표준 CMOS 공정으로 회로를 제작하고 Spectre 시뮬레이션을 수행하여 10MHz에서 기존의 LDO 레귤레이터 대비 26dB의 PSR 개선을 확인하였다.
A power management controller circuit with switched capacitor mode down regulator and battery charger block for semi-active RFID tags was proposed and fabricated. The main purposes of the proposed switched capacitor mode down regulator and battery charger block are to reduce standby current and to provide a self-controlled thin film battery charger by detecting the received RF power, respectively. Fabricated chip area is $360,000{\mu}m^2$ and measured standby current was about $1.3{\mu}A$. To further reduction of standby current, a wake-up circuit has to be included in the power management controller.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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