• Journal of Power Electronics
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• 제15권6호
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• pp.1609-1618
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• 2015

DC microgrids are considered as prospective systems because of their easy connection of distributed energy resources (DERs) and electric vehicles (EVs), reduction of conversion loss between dc output sources and loads, lack of reactive power issues, etc. These features make them very suitable for future industrial and commercial buildings' power systems. In addition, the bipolar-type dc system structure is more popular, because it provides two voltage levels for different power converters and loads. To keep voltage balanced in such a dc system, a bidirectional dual buck-boost voltage balancer with direct coupling is introduced based on P-cell and N-cell concepts. This results in greatly enhanced system reliability thanks to no shoot-through problems and lower switching losses with the help of power MOSFETs. In order to increase system efficiency and reliability, a novel burst-mode control strategy is proposed for the dual buck-boost voltage balancer. The basic operating principle, the current relations, and a small-signal model of the voltage balancer are analyzed under the burst-mode control scheme in detail. Finally, simulation experiments are performed and a laboratory unit with a 5kW unbalanced ability is constructed to verify the viability of the bidirectional dual buck-boost voltage balancer under the proposed burst-mode control scheme in low-voltage bipolar-type dc microgrids.

• 전력전자학회논문지
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• 제12권6호
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• pp.465-471
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• 2007

본 논문에서는 새로운 소프트 스위칭형 PFC 벅-부스트 AC-DC 컨버터에 대해 연구된다. 제안된 컨버터에 사용된 제어스위치의 턴-온과 턴-오프는 부분공진 동작에 의해 소프트 스위칭으로 되어 스위칭 손실을 줄이고, 입력전류는 듀티율 일정제어에 의한 교류 입력전압의 크기에 비례된 불연속적 유사 펄스열의 정현파 형태를 가진다. 그 결과 컨버터는 효율이 증대되고 입력역률이 증대되는 효과를 가진다. 또한 제안된 컨버터의 출력전압은 제어스위치의 PWM 제어에 의해 조정되고 벅-부스트용 인덕터에 흐르는 전류는 불연속모드로 제어되어 제어회로와 제어기법이 간단한 장점이 주어진다. 제안된 PFC 벅-부스트 컨버터는 기존의 PFC 벅-부스트 컨버터와 비교되어 해석되고 컴퓨터 시뮬레이션과 실험을 통해 그 해석적 타당성이 입증된다.

• 전력전자학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.360-368
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• 2017

This paper proposes the 80-kW high-efficiency bidirectional hybrid SiC boost/buck converter using droop control for DC nano-grid. The proposed converter consists of four 20-kW modules to achieve fault tolerance, ease of thermal management, and reduced component stress. Each module is constructed as a cascaded structure of the two basic bi-directional converters, namely, interleaved boost and buck converters. A six-pack hybrid SiC intelligent power module (IPM) suitable for the proposed cascaded structure is adopted for high-efficiency and compactness. The proposed converter with hybrid switching method reduces the switching loss by minimizing switching of insulated gate bipolar transistor (IGBT). Each module control achieves smooth transfer from buck to boost operation and vice versa, since current controller switchover is not necessary. Furthermore, the proposed parallel control using DC droop with secondary control, enhances the current sharing accuracy while well regulating the DC bus voltage. A 20-kW prototype of the proposed converter has been developed and verified with experiments and indicates a 99.3% maximum efficiency and 98.8% rated efficiency.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권11B호
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• pp.1667-1675
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• 2010

본 논문에서는 무선 휴대 장치의 전력공급을 위해 적용 가능한 고효율 PWM/PFM 모드 DC-DC벅 변환기를 제안한다. 휴대성 확보를 위한 간소화된 보상회로를 사용하고, 휴대장치의 대기 모드 및 저부하에서 높은 효율을 갖도록 설계하였다. 휴대 장치 동작 시간의 대부분을 차지하는 대기모드(저부하: 60mA이하) 및 저부하에서의 고효율 동작을 해서 PFM 동작 모드의 제어를 위해서 상대머신을 설계하였다. 칩 측정 결과 동작모드별로 PWM은 93%, PFM은 92.3%의 최대효율을 확인하였다. 측정된 출력 리플전압은 10mV 이하로 나타났다. 제안된 벅 변환기는 $0.35{\mu}m$ CMOS 공정으로 제작하였으며, 3.3V ~ 2.5V의 입력전압을 받아서 1.8V의 전압을 출력하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.330-338
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• 2011

본 논문에서는 다중 스위치를 이용한 전류모드 벅-부스트 컨버터의 벅-부스트 컨버터를 제안하였다. 제안한 컨버터는 넓은 출력 전압 범위와 높은 전류 레벨에서 높은 전력 변환 효율을 갖기 위해 PWM 제어법을 이용하였다. 제안한 컨버터는 최대 출력전류 300mA, 입력 전압 3.3V, 출력 전압 700mV~12V, 1.5MHz의 스위칭 주파수, 최대효율 90% 갖는다. 또한, dc-dc 컨버터의 신뢰성과 성능을 향상시키기 위해 보호회로를 추가하였다. 그리고 Deep-submicron 공정 기술을 이용한 ESD 보호회로를 제안하였다. 제안된 보호회로는 게이트-기판 바이어싱 기술을 이용하여 낮은 트리거 전압을 구현하였다. 시뮬레이션 결과는 일반적인 ggnmos의 트리거 전압(8.2V) 에 비해 고안된 소자의 트리거 전압은 4.1V 으로 더 낮은 트리거 전압 특성을 나타냈다.

• 전기전자학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.77-82
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• 2013

본 논문에서는 인덕터의 흐르는 전류를 감지하여 출력 전압을 일정하게 유지시키는 Peak Current-mode 방식의 DC-DC Buck Converter를 제안하고, 소신호 모델링에 기초하여 Power Stage 설계 방법과 시스템의 안정도를 설계하는 방법을 제안한다. 또한, dc-dc 컨버터의 신뢰성과 성능을 향상시키기 위해 보호회로를 추가하였다. 그리고 정전기 방지를 위하여 ESD 보호회로를 제안하였다. 제안된 보호회로는 게이트-기판 바이어싱 기술을 이용하여 낮은 트리거 전압을 구현하였다. 시뮬레이션 결과는 일반적인 ggNMOS의 트리거 전압(8.2V) 에 비해 고안된 소자의 트리거 전압은 4.1V 으로 더 낮은 트리거 전압 특성을 나타냈다. 본 논문에서 제안하는 회로의 시뮬레이션은 0.35um BCB 공정 파라미터를 이용하였고, Mathworks 사의 Mathlab과 Synopsys 사의 HSPICE 프로그램을 사용하여 검증하였다.

• Journal of Power Electronics
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• 제19권4호
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• pp.846-857
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• 2019

Voltage step-down converters are very popular in distributed power systems, voltage regular modules, electric vehicles, etc. However, a high step-down voltage ratio is required in many applications to prevent the traditional buck converter from operating at extreme duty cycles. In this paper, a series capacitor interleaved buck converter with a soft switching technique is proposed. The DC voltage ratio of the proposed converter is half that of the traditional buck converter and the voltage stress across the one main switch and the diodes is reduced. Moreover, by paralleling the series connected auxiliary switch and the auxiliary inductor with the main inductor, zero voltage transition (ZVT) of the main switches can be obtained without increasing the voltage or current stress of the main power switches. In addition, zero current turned-on and zero current switching (ZCS) of the auxiliary switches can be achieved. Furthermore, owing to the presence of the auxiliary inductor, the turned-off rate of the output diodes can be limited and the reverse-recovery switching losses of the diodes can be reduced. Thus, the efficiency of the proposed converter can be improved. The DC voltage gain ratio, soft switching conditions and a design guideline for the critical parameters are given in this paper. A loss analysis of the proposed converter is shown to demonstrate its advantages over traditional converter topologies. Finally, experimental results obtained from a 100V/10V prototype are presented to verify the analysis of the proposed converter.

• 융합정보논문지
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• 제11권3호
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• pp.14-19
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• 2021

본 논문에서는 IT기기를 가동하기 위해 필요한 마이너스 전원을 저렴한 buck 소자를 이용해 안정된 방법으로 생성할 수 있는 inverter회로의 구성방법을 제시하였다. 이를 위해 기존의 buck 소자를 이용해 inverter 회로를 구성했을 경우의 문제점에 관해 살펴보고, 이러한 문제점을 방지할 수 있는 원리를 분석하고 해결할 수 있는 회로를 제시하였다. 제시한 방법의 효과를 입증하기 위해 실험회로를 구성하고 실험을 진행한 결과, 기존의 과전류 방지회로에 의한 inverter회로의 기동에 비해 과전류현상 없이 안정된 기동이 이루어짐을 확인하였다. 이에 따라 IT 기기에 사용되는 각종 아날로그 신호 처리를 위한 소자들을 편전원으로 구성하기 위한 수많은 주변소자들이 모두 생략될 수 있으면서도 회로의 성능을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Power Electronics
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• 제5권2호
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• pp.104-108
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• 2005

This paper presents the performance improvement of voltage-mode controlled interleaved synchronous buck converters. This is a voltage-mode controlled scheme, where the controllers do not need an external saw-tooth generator for PWM generation and the loop design is easier. The controller implementation requires only a single error amplifier and gives almost current mode control performance. The control scheme uses voltage feedback with two loops similar to current mode control: one for the slow outer loop and the other for the faster inner PWM control loop. To improve the performance of the converter system a coupled inductor is used. This coupled inductor reduces the magnetic size and also improves the converter's transient performance without increasing the steady-state current ripple. The effectiveness of the proposed control scheme is demonstrated through PSIM simulations.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2004년도 ICCAS
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• pp.2051-2054
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• 2004

This paper proposes a more accurate task level energy measurement technique for high speed microprocessors. The technique is based on the relationship of the amount of current consumed by the microprocessor and the pulse width of the power supply controller chip, employed in the synchronous buck DC-DC converter in the microprocessor's power supply. The accuracy of the measurement is accomplished by measuring variation in pulse width in each power supply cycle. The major advantage of this technique is that its accuracy does not depend on the operating frequency of the microprocessor. To prove the proposed technique, we implemented the measurement unit of the microprocessor energy meter using an FPGA chip operating at 50 MHz. Both static and dynamic load measurement are tested in order to obtain some behaviours. Moreover, various commercially available mainboards which employ synchronous buck regulators at 200 KHz switching frequency, were measured. The results agree with previous works with better accuracy at higher operating frequency.