• 전기전자학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.234-239
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• 2017

본 논문에서는 PMOS 구조를 삽입한 새로운 구조의 SCR(Silicon Controlled Rectifier)기반 ESD(Electrostatic Discharge) 보호소자를 제안한다. 제안된 ESD 보호회로는 내부에 PMOS가 추가적으로 형성된 구조적 특징을 지니며, Latch-up 면역 특성과 향상된 감내특성을 갖는다. TCAD 시뮬레이션을 이용하여 기존의 ESD 보호회로와 특성을 비교 분석하였다. 시뮬레이션 분석 결과, 제안된 보호 ESD 보호회로는 기존 SCR 기반 ESD 보호소자 HHVSCR(High Holding Voltage SCR)과 같은 우수한 Latch-up 면역 특성을 지닌다. 또한 HBM(Human Body Model) 최대온도 테스트 결과에 따르면, 제안된 ESD 보호회로는 355K의 최대온도 수치를 가지며, 이는 기존 HHVSCR의 373K와 비교하여 대략 20K가량 낮은 온도특성으로, 더욱 향상된 감내특성을 갖는 것으로 확인되었다. 제안된 ESD 보호소자는 N-STACK 기술을 적용하여 설계하여 전압별 적용이 가능함을 시뮬레이션을 통하여 검증하였다. 시뮬레이터로 시뮬레이션을 해본 결과, 제안된 ESD 보호회로는 단일 구조에서 2.5V의 홀딩전압 특성을 지니며, N배수의 증배에 따라 2-STACK 4.2V, 3-STACK 6.3V, 4-STACK 9.1V로 증가된 홀딩전압을 갖는 것을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.719-724
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• 2016

본 논문에서는 돌입전류로부터 전원변환장치를 보호하고 오동작을 예방하기 위해서 돌입전류 제한회로의 성능 향상방법에 관해 서술하였다. 군용 레이더의 전원변환장치를 운용하던 도중 회로차단기가 간헐적으로 동작하여 장비운용에 불편함이 초래되었다. 돌입전류 제한회로의 출력 전류를 측정해 본 결과 간헐적으로 250A이상 과전류가 발생하여 회로차단기가 동작하였다. 돌입전류 제한회로에 사용된 SCR(Silicon Controlled Rectifier) 분석, 돌입전류 제한회로의 동작원리 분석을 통해 의도치 않게 dv/dt triggering 방식으로 SCR이 도통되면서 과도한 전류가 발생한다는 것을 알 수 있었다, 분석한 원인을 바탕으로 SCR 양단에 급격한 전압 변화가 생기지 않도록 하고, SCR이 gate triggering 이외의 방식으로 도통 되어도 의도한 전류이상으로 돌입전류가 발생하지 않도록 SCR 앞단에 저항이 위치 하도록 회로를 변경하여 순간적인 전압 변화를 방지하였다. 마지막으로 돌입전류 제한회로의 전류 측정을 통해 의도한 전류 이상으로 돌입전류가 발생하지 않음을 입증 하였고, 상위체계에 부착시험을 통해 체계 영향성을 확인 하였으며, 전원변환장치에 적용하여 1년 이상 야전에서 운용결과 회로차단기가 동작하는 경우가 발생하지 않았다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제15권11호
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• pp.2457-2464
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• 2011

본 논문에서는 압전 소자를 이용한 진동에너지 하베스팅 회로를 설계하였다. 압전소자의 전력-전압 특성을 이용하여 최대 전력을 부하로 전달하기 위한 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어 기능을 구현하였다. MPPT 제어 회로는 압전소자의 출력 단에 연결된 전파 정류회로의 개방회로 전압을 주기적으로 샘플링하여 최대 가용전력이 생성되는 지점을 추적하고 이를 부하로 전달하는 역할을 한다. 제안된 진동에너지 하베스팅 회로는 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정으로 설계하였다. 모의실험 결과 설계된 회로의 최대 전력 효율은 91%이고, pad를 제외한 칩 면적은 $700{\mu}m{\times}730{\mu}m$이다.

• Journal of Power Electronics
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• 제15권1호
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• pp.31-38
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• 2015

In this paper, a buck-boost type battery charger is developed for charging battery set with a lower voltage. This battery charger is configured by a rectifier circuit, an integrated boost/buck power converter and a switched capacitors circuit. A boost power converter and a buck power converter sharing a common power electronic switch are integrated to form the integrated boost/buck power converter. By controlling the common power electronic switch, the battery charger performs a hybrid constant-current/constant-voltage charging method and gets a high input power factor. Accordingly, both the power circuit and the control circuit of the developed battery charger are simplified. The switched capacitors circuit is applied to be the output of the boost converter and the input of the buck converter. The switched capacitors circuit can change its voltage according to the utility voltage so as to reduce the step-up voltage gain of the boost converter when the utility voltage is small. Hence, the power efficiency of a buck-boost type battery charger can be improved. Moreover, the step-down voltage gain of the buck power converter is reduced to increase the controllable range of the duty ratio for the common power electronic switch. A prototype is developed and tested to verify the performance of the proposed battery charger.

• 전기학회논문지P
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• 제64권4호
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• pp.308-314
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• 2015

This paper has proposed a new boost rectifier. Adequate input current was obtained by keeping the duty ratio constant without complicated conventional control methods and the improvement of the waveform was increased. With a decrease of distortion up to 12.9[%], the scope of restriction on harmonics was set to 13.0[%]($3^{td}$ harmonics), 1.1[%]($5^{td}$ harmonics) and 0.6[%]($7^{td}$ harmonics), respectively. Because complicated methods of control are avoided, the circuit configuration is simple and practical. In particular, the said effect turned out to be highly efficient in the low boosting ratio range(boosting ratio$({\alpha})=1.25$). The feasibility of these facts has been proven both theoretically and experimentally.

• 전기학회논문지
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• 제63권8호
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• pp.1055-1063
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• 2014

Power losses of a 1-stage DC-DC converter and 2-stage DC-DC converter are compared in this paper. A phase-shift full-bridge DC-DC converter is considered as 1-stage topology. This topology has disadvantages in the stress of rectifier diodes because of the resonance between the leakage inductor of the transformer and the junction capacitor of the rectifier diode. 2-stage topology is composed of an LLC resonant full-bridge DC-DC converter and buck converter. The LLC resonant full-bridge DC-DC converter does not need an RC snubber circuit of the rectifier diode. However, there is the drawback that the switching loss of the buck converter is large due to the hard switching operation. To reduce the switching loss of the buck converter, SiC MOSFET is used. This paper analyzes and compares power losses of two topologies considering temperature condition. The validity of the power loss analysis and calculation is verified by a PSIM simulation model.

• Journal of Power Electronics
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• 제11권4호
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• pp.490-498
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• 2011

This paper presents a novel analysis, design, and implementation of a battery charging three-phase high frequency semi-controlled power converter feasible for plug-in hybrid electric vehicles. The main advantages of the proposed topology include high efficiency; due to lower power losses and reduced number of switching elements, high output power density realization, and reduced passive component ratings proportionally to the frequency. Additional advantages also include grid economic utilization by insuring unity power factor operation under different possible conditions and robustness since short-circuit through a leg is not possible. A high but acceptable total harmonic distortion of the generator currents is introduced in the proposed topology which can be viewed as a minor disadvantage when compared to traditional boost rectifiers. A hysteresis control algorithm is proposed to achieve lower current harmonic distortion for the rectifier operation. The rectifier topology concept, the principle of operation, and control scheme are presented. Additionally, a dc-dc converter is also employed in the rectifier-battery connection. Test results on 50-kHz power converter system are presented and discussed to confirm the effectiveness of the proposed topology for PHEV applications.

• 전력전자학회논문지
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• 제10권6호
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• pp.598-609
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• 2005

기존의 위상 천이 풀-브릿지 컨버터는 변압기 2차측 다이오드의 전압 스트레스를 증가시키는 심각한 전압 진동 문제를 가지고 있으며, 이를 해결하기 위한 부가적인 스너버의 사용은 전체 시스템 효율의 저하를 초래한다. 본 논문에서는 부가적인 스너버의 사용없이 효과적으로 전압 진동 문제를 해결하는 위상 천이 풀-브릿지 컨버터의 새로운 동작 방식을 제안한다. 또한 제안된 방법은 동작 특성 상 넓은 영전압 스위칭 범위를 보장하므로 향상된 효율을 기대할 수 있다. 기존의 동작 방식과 비교하여 제안된 전압 진동 제거 기술의 동작 원리, 전압 진동 분석 및 설계 고려 사항을 나타내었으며, 420W사양의 시험모델을 제작하여 제안된 전압 진동 제거 기술의 타당성을 입증하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2011년도 추계학술대회
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• pp.392-395
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• 2011

본 논문에서는 압전 소자를 이용한 진동에너지 하베스팅 회로를 설계하였다. 압전소자의 전력-전압 특성을 이용해 최대 전력을 부하로 전달하기 위한 MPPT(maximum power point tracking control) 제어 기능을 추가하였다. MPPT 회로는 전파 정류회로의 개방회로 전압을 주기적으로 샘플링하여 최대 가용전력이 생성되는 지점을 추적하고 이를 부하로 전달한다. 진동에너지 하베스팅 회로는 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정으로 설계하였다. 최대 전력 효율은 91%이고, pad를 제외한 칩 면적은 $1,100{\mu}m{\times}730{\mu}m$이다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2017년도 추계학술대회
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• pp.429-432
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• 2017

본 논문에서는 고성능 비교기를 이용한 전파정류 애너지 하베스팅 회로를 설계하였다. 설계된 회로는 크게 Negative Voltage Converter, Active Diode단으로 나뉜다. 그리고 Active Diode단에 포함된 비교기는 3-stage 형태로 구현 하였으며 Pre-amplification, Decision circuit, Output buffer단으로 나뉜다. 이 비교기는 Propagation delay를 줄이고 하베스팅 회로의 전압 및 전력 효율을 향상 시키는 것이 주된 목적이다. 제안된 회로는 Magna $0.35{\mu}m$ CMOS 공정으로 설계하였으며, 모의실험을 통해 동작을 검증하였다. 설계된 에너지 하베스팅 회로의 칩 면적은 $612{\mu}m{\times}444{\mu}m$이다.