• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.715-720
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• 2016

본 논문에서는, 휴대기기를 위한 PWM(Pulse Width Modulation), 전압모드 DC-DC 승압형 컨버터를 제안한다. 제안하는 컨버터는 현재 소형화 되어가고 있는 휴대기기 시장에 적합하도록 1 MHz의 스위칭 주파수를 사용하여 칩 면적을 줄였다. 제안하는 DC-DC 컨버터는 전력단과 제어단으로 이루어지며 전력단은 인덕터, 출력 커패시터, MOS 트랜지스터 등으로 구성되며 제어단은 연산증폭기, 밴드갭 회로, 소프트 스타트 블록, 히스테리시스 비교기와 비겹침 드라이버로 구성된다. 설계된 회로는 히스테리시스 비교기와 논오버랩 드라이버를 사용하여 낮은 전압에서 구동되는 휴대기기의 잡음의 영향을 줄이고 출력전압 리플을 감소시켰다. 제안하는 회로는 1-poly 6-metal CMOS 매그나칩/하이닉스 $0.18{\mu}m$ 공정을 사용하여 레이아웃을 진행하였다. 설계된 컨버터는 입력 전압 3.3 V, 출력전압 5 V, 출력전류 100 mA 출력전압 대비 1%의 출력 전압 리플과 1 MHz의 스위칭 주파수의 특성을 갖는다. 본 논문에서 제안하는 승압형 DC-DC 컨버터는 PDA, 휴대폰, 노트북 등 휴대용 전자기기 시장에 맞는 고효율, 소형화 컨버터로서 유용하게 사용 될 것으로 사료된다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제49권1호
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• pp.15-24
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• 2012

본 논문에서는 Switched-Capacitor 지연 기법의 새로운 고해상도 DPWM 발생기를 사용한 Dynamic-Response-Free SMPS를 제안한다. 제안된 회로는 Switched-Capacitor 지연 기법을 이용한 DPWM 발생기의 내부 커패시터 전압 기울기를 제어하는 방식으로 DPWM의 duty ratio를 결정한다. 제안된 회로는 컨버터의 피드백 전압과 기준전압을 비교하여 DPWM 발생기의 내부 캐패시터에 충방전되는 전류량을 제어하는 방식으로 출력전압 tracking이 가능하다. 따라서 제안된 회로는 기존 closed loop 제어 방식의 SMPS들에서 문제점이 되고 있는 동적 응답특성을 고려할 필요가 없으며, 출력 전압에 overshoot/undershoot로 인한 ringing 현상이 발생하지 않는다는 큰 장점을 가진다. 제안된 회로는 1MHz~10MHz까지 스위칭주파수를 사용자가 선택할 수 있으며, 100MHz의 내부 제어 동작 주파수로 10MHz 최대 스위칭 주파수(DPWM) 발생이 가능하다. 100MHz의 내부 제어 동작 주파수를 사용하여 10MHz 스위칭 주파수 발생시 소모되는 내부 회로의 최대 전류는 2.7mA이며, 출력 버퍼를 포함한 전체 시스템의 전류 소모는 15mA이다. 제안된 회로는 0.125%의 DPWM duty ratio 해상도를 가지고 부하에 최대 1A까지 전류공급이 가능하며, 최대 리플 전압은 8mV이다. 동부하이텍 BCD $0.35{\mu}m$ 공정 파라미터를 이용해 시뮬레이션을 수행하여 제안된 회로의 동작을 검증하였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.103-110
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• 2010

본 논문에서는 대용량급 전력변환회로를 대상으로, 기존 위상천이 풀 브리지 컨버터의 환류 전류 문제를 해결하기 위하여 새로운 모드 가변형 비대칭 풀 브리지 컨버터를 제안한다. 제안된 회로는 구동시비율 D에 따라 50% 이하에서는 비대칭 풀 브리지 컨버터로 동작하며, 50% 이상에서는 능동 클램프 풀 브리지 컨버터로 동작하게 된다. 따라서 제안된 회로는 정상상태시 약 50% 시비율로 동작되므로 기존 위상천이 풀 브리지 컨버터의 문제점인 환류전류를 제거 할 수 있으며, 이를 통하여 도통 손실을 줄일 수 있다. 또한, 넓은 부하범위에서 영전압 스위칭 동작이 가능하며, 출력 전류 리플도 매우 작은 장점이 있다. 특히 순간정전시 능동 클램프 컨버터로 동작 모드가 변하여 50~100% 시비율로 동작되므로 넓은 입력전압범위에 대해 대응이 가능하다. 본 논문에서는 제안된 회로의 동작원리 및 PSIM simulation을 수행하였으며, 1.2kW급 시작품을 제작하여 제안된 회로의 타당성을 검증하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.1006-1011
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• 2018

본 논문은 멀티비트 플라잉 커패시터의 전압제어를 이용한 3-레벨 벅 변환기를 제안한다. 기존의 3-레벨 벅 변환기는 플라잉 커패시터 전압을 제어하지 못하여 동작이 불안정하거나 플라잉 커패시터 전압을 제어하는 회로가 PWM방식에 적용되지 못하는 문제가 있었다. 또한 부하전류에 증가할 때 인덕터 전압에 오차가 발생하였다. 본 논문에서 제안하는 구조는 입력이 4개인 차동증폭기와 공통모드 피드백 회로를 이용하여 PWM모드에서 플라잉 커패시터 전압을 제어할 수 있다. 또한 3비트 플라잉 커패시터 전압 제어회로를 제안하여 부하전류에 따른 3-레벨 벅 변환기의 동작을 최적화할 수 있으며 슈미트 트리거 회로를 이용한 삼각파 생성 회로를 제안하였다. 제안하는 3-레벨 벅 변환기는 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정으로 설계되었으며 2.7~3.6V의 공급 전압 범위와 0.7V~2.4V의 출력 전압 범위를 갖는다. 동작 주파수는 2MHz, 부하전류 범위는 30mA~500mA이며 출력 전압 리플은 최대 32.5mV로 측정되었다. 측정 결과 130mA의 부하전류에서 약 85%의 최대 전력변환 효율을 보인다.

• 디지털융복합연구
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• 제10권10호
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• pp.283-288
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• 2012

현재 전 세계적으로 미래 수익 사업의 일환으로 각광받고 있는 분야 중 하나는 3D이다. 3D는 현실세계와 가상현실 세계의 차원을 함께 공존시켜주며 형태 및 질감 등을 느낄 수 있게 해주어 기존의 평면적인 2D에서 입체적인 3D로 변화하고 공존의 시대적 현실을 잘 보여주고 있기 때문이다. 3D에 대한 사람들의 관심은 3D아바타를 바탕으로 하는 영화를 통하여 확산되었다. 또한 현재 대기업들의 3D TV 시장으로의 시장 변화 역시 3D시장의 개척에서 도약의 시대로 한층 더 업그레이드 시키게 되었다. 또한 이와 동시에 세계의 현대인이라면 필수품이 되어가고 있는 스마트폰의 열풍 또한 새로운 핸드폰 시장과 IT 시장의 혁신을 이루었으며. 스마트 폰은 작은 컴퓨터라 불릴 정도로, 그 파급속도와 여파는 전화, 인터넷의 혁신만큼 많은 이슈를 남기고 있다. 스마트폰은 말 그대로 똑똑한 폰으로 여러 가지 기능을 할 수 있는 핸드폰이다. 현재 iPhone, Android. Windows Phone외에 다수의 스마트폰이 출시되어 있다. 위의 전체적인 향후의 전망과 비즈니스 서비스 모델을 위하여 스마트폰에 가상의 3D캐릭터를 카메라로 입력받아 3D 표정아바타를 사람의 얼굴에 합성할 수 있고 카메라로 사용자의 감성 표정을 인식하여 합성된 아바타를 실시간 다른 휴대전화 사용자에게 정합, 전송, 통신 할 수 있는 실시간 감성융합 영상통신 서비스 어플리케이션의 개발하고자 한다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권1호
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• pp.148-156
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• 2013

본 논문에서는 디지털 제어부를 공유하며, 회로 동작시간의 분배 방식을 통해 다중 출력을 지원하는 SMPS를 제안한다. 제안된 회로는 Pseudo Relaxation Oscillating 기법의 DPWM 발생기를 사용한다. 제안된 SMPS는 회로의 동작시간 분배 방식을 사용하여 기존의 DPWM 발생기에서 문제가 되는 큰 면적의 디지털 로직 컨트롤러를 공유하는 형태이기 때문에 칩 면적과 효율 측면에서 큰 이점을 가지지만, 각 DPWM 발생기의 실시간 제어가 어려우며 불안정한 출력 전압을 공급할 수 있다는 단점을 가진다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 동작시간 분배 방식으로 인해 동작클록이 인가되지 않은 DPWM 발생기들의 출력전압을 실시간으로 피드백 받아 안정된 출력 전압을 공급할 수 있는 실시간 전류 보정 기법을 제안한다. 제안된 SMPS를 100MHz의 내부 제어 동작 주파수와 10MHz 스위칭 주파수로 동작시킬 시, 소모되는 내부 코어 회로의 최대 전류는 4.9mA이며, 출력 버퍼를 포함한 전체 시스템의 전력 소모는 30mA이다. 또한 800mA, 100KHz의 load current regulation 조건으로 시뮬레이션 시, 3.3V 출력전압에 대한 최대 리플 전압은 11mV, Over/Undershoot voltage는 각각 10mV, 19.6mV 이다. 코어 회로의 크기는 $700{\mu}m{\times}800{\mu}m$의 작은 면적으로 구현가능하다. 제안된 회로는 Dong-bu Hitek BCD $0.35{\mu}m$ 공정을 이용한 시뮬레이션을 통해 검증되었다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권11호
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• pp.70-77
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• 2013

본 논문에서는 새로운 기법의 PWM 발생기를 이용한 저면적, 고효율 SMPS를 제안한다. 제안된 회로에서 PWM의 duty ratio는 pseudo relaxation-oscillation technique를 이용한 PWM 발생기의 내부 커패시터 전압 기울기를 제어하는 방식으로 결정된다. 기존의 SMPS들에 비해, 제안된 제어 방식은 loop bandwidth 보상을 위해 기존의 아날로그 제어방식의 SMPS에서 요구되는 필터회로나 디지털 제어방식의 SMPS에서 요구되는 디지털 compensator가 필요 없기 때문에 단순한 구조로 구성된다. 또한, 제안된 회로는 PWM 발생기의 내부 캐패시터 용량 변화를 통해 1MHz~10MHz까지 스위칭 주파수를 사용자가 선택할 수 있다. 시뮬레이션 수행결과 제안된 SMPS는 10MHz 스위칭 주파수를 선택했을 때 내부회로에서 소모되는 전류는 최대 2.7mA, 파워 Trail을 제외한 전체 시스템의 전류 소모는 15mA였다. 또한, 제안된 SMPS는 시뮬레이션으로 3.3V출력에서 9mV의 최대 리플 전압이 발생하였다. 본 논문에서는 동부하이텍 BCD $0.35{\mu}m$ 공정 파라미터를 이용한 시뮬레이션 및 칩 테스트를 통해 제안된 회로를 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.504-510
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• 2017

본 논문은 소형 가전기기를 위한 AC DC 파워모듈 설계를 제시하고 효율과 신뢰성 및 안정성 특성을 나타낸다. 제안하는 파워모듈은 PCB 테스트보드에서 PWM 제어 IC 칩, 파워모스 소자, 트랜스포머, 각종 수동소자 (저항, 커패시터, 인덕터)를 사용하여 제작하였다. 본 논문에서 제시한 AC DC 파워모듈 회로 시뮬레이션 결과를 토대로 측정한 실험에서 입력전압은 상용전원 전압 220 V (RMS), 주파수 60 HZ의 교류전압(VAC : Voltage alternating current)을 사용 하였으며, 출력전압, OCP (over current protection), EMI(electromagnetic interference), PWM 신호 펄스, 효율 측정, 패키징 여부에 따른 발열측정 등을 실시하였다. 또한 파워모듈의 온도에 따른 특성변화와 트랜스포머 기준으로 1차측의 회로와 2차측 회로의 절연상태 확인을 하기 위한 내전압 테스트 등의 신뢰성테스트를 실시하였다. 효율 및 신뢰성 측정결과, AC DC 파워 모듈이 5 V의 출력전압, 200 mV의 리플, 약 73 %의 효율, 온도 약 $80^{\circ}C$ 까지 안정적으로 동작함을 확인하였으며, 4.2 kV의 크기로 60초 동안 견디는 내압 성능을 보였다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제10권1호
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• pp.165-175
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• 2015

Energy storage system has been widely applied in power distribution sectors as well as in renewable energy sources to ensure uninterruptible power supply. This paper presents a model predictive algorithm to control a bidirectional AC-DC converter, which is used in an energy storage system for power transferring between the three-phase AC voltage supply and energy storage devices. This model predictive control (MPC) algorithm utilizes the discrete behavior of the converter and predicts the future variables of the system by defining cost functions for all possible switching states. Subsequently, the switching state that corresponds to the minimum cost function is selected for the next sampling period for firing the switches of the AC-DC converter. The proposed model predictive control scheme of the AC-DC converter allows bidirectional power flow with instantaneous mode change capability and fast dynamic response. The performance of the MPC controlled bidirectional AC-DC converter is simulated with MATLAB/Simulink(R) and further verified with 3.0kW experimental prototypes. Both the simulation and experimental results show that, the AC-DC converter is operated with unity power factor, acceptable THD (3.3% during rectifier mode and 3.5% during inverter mode) level of AC current and very low DC voltage ripple. Moreover, an efficiency comparison is performed between the proposed MPC and conventional VOC-based PWM controller of the bidirectional AC-DC converter which ensures the effectiveness of MPC controller.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권10호
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• pp.3747-3755
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• 2010

본 논문에서는 산업연관 분석을 통하여 학교급식의 경제적 파급효과를 분석하였다. 본 연구의 목적을 크게 세 가지로 구분하면, 첫째, 각종 언론매체에 보도된 학교급식의 현황과 사례를 살펴봄으로써 학교급식의 파급효과를 알아보고자 하였고 둘째, 학교급식의 경제적 효과를 측정하기 위하여 친환경 학교급식의 성공사례로 알려진 전라남도 나주시 초등학교 급식비 자료를 이용하여 산업연관분석을 활용하였다. 마지막으로, 이러한 학교급식의 경제적 효과를 통해 향후 우리농산물의 학교급식 활용이 지역경제 활성화에 가져올 경제적 영향을 제시하고 향후 학교급식 정책의 수립 및 실행에 기초자료를 제공하고자 하였다.