• The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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• v.65 no.12
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• pp.2000-2007
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• 2016

Generally, in order to implement the CRM(Critical Conduction Mode), the analog controller is used rather than a digital controller because the control is simple and uses less power. However, according to the semiconductor technology development and various user needs, digital control system based on a DSP is on the rise. Therefore, in this paper, the CRM bridgeless PFC converter based on a digital control is proposed. It is necessary to detect the inductor current when it reaches zero and peak value, for calculating the on time and off time by using the current information. However, in this paper, the on-time and off-time are calculated by using the proposed algorithm without any current information. If the switching-times are calculated through the steady-state analysis of the converter, they do not reflect transient status such as starting-up. Therefore, the calculated frequency is out of range, and the transient current is generated. In order to solve these problems, limitation method of the on-time and off-time is used, and the limitation values are varied according to the voltage reference. In addition, in steady state, depending on the switching frequency, the inductance is varied because of the resonance between the inductor and the parasitic capacitance of the switching elements. In order to solve the problem, inductance are measured depending on the switching frequency. The measured inductance are used to calculate the switching time for preventing the transient current. Simulation and experimental results are presented to verify the proposed method.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.20 no.1
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• pp.65-71
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• 2015

This paper presents the efficiency analysis of a critical current mode interleaved PFC rectifier, in which each of three different semiconductor switches is employed as the active switch. The Si FET, SiC FET, and GaN FET are consecutively used with the prototype PFC rectifier, and the efficiency of the PFC rectifier with each different semiconductor switch is analyzed. An equivalent circuit model of the PFC rectifier, which incorporates all the internal losses of the PFC rectifier, is developed. The rms values of the current waveforms main circuit components are calculated. By adapting the rms current waveforms to the equivalent model, all the losses are broken down and individually analyzed to assess the conduction loss, switching loss, and magnetic loss in the PFC rectifier. This study revealed that the GaN FET offers the highest overall efficiency with the least loss among the three switching devices. The GaN FET yields 96% efficiency at 90 V input and 97.6% efficiency at 240 V, under full load condition. This paper also confirmed that the efficiency of the three switching devices largely depends on the turn-on resistance and parasitic capacitance of the respective switching devices.

• Journal of Power Electronics
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• v.17 no.2
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• pp.315-322
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• 2017

LED is a promising new generation of green lighting with the advantages of high efficiency, good optical performance, long lifetime and environmental friendliness. A pulsating current can be used to drive LEDs. However, current with a high peak-to-average ratio is unfavorable for LEDs. A novel control scheme for the ac-dc critical conduction mode (CRM) flyback LED driver is proposed in this paper. By using the input voltage, output voltage and average output current to control the turn-on time of the switch, the peak-to-average ratio of the output current can be reduced. The operation principle is analyzed and an implementation circuit is put forward. Experimental results show the effectiveness of the proposed scheme.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2011.07a
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• pp.394-395
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• 2011

In order to increase the power conversion efficiency and improve the power factor, a modified forward converter is proposed, which adopts a capacitive output filter instead of the inductive output filter of the conventional forward converter. Therefore, the proposed converter has wide input voltage range in opposite to that of the conventional forward converters. Moreover, the proposed converter uses the critical conduction mode for automatic current shaping to improve the power factor. As a result, the proposed converter can achieve quasi-resonant zero-voltage-switching, which can minimize the switching loss of main MOSFET. In addition, the operational principle of the proposed converter is analyzed and the characteristic of the proposed converter is investigated in this paper. To validate the effectiveness of the proposed converter, a prototype of 13W is implemented and the experimental results are discussed in more detail.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2018.07a
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• pp.207-209
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• 2018

본 논문은 고효율 및 고전력밀도 3-레벨 PFC(Power Factor Correction) 컨버터를 제안한다. 기존 PFC의 고 전력밀도를 위한 스위칭 주파수 상승은 스위칭 특성이 우수한 소자를 적용하거나, 별도의 스너버 회로가 요구되므로 설계가 복잡하며 고전력밀도 달성에 한계가 있다. 제안 PFC 컨버터는 3-레벨 방식을 적용하여 각 스위칭 소자의 전압 스트레스를 절반으로 감소시켰으며, 스위치 손실 저감을 통한 고속 스위칭 동작으로 리액티브 소자의 고밀도화를 달성하였다. 또한, 기존의 3-레벨방식은 디지털 제어를 통해 스위칭 소자의 전압 평형이 이루어졌지만, 본 논문에서는 아날로그 IC에 전압 평형을 위한 RC Delay 회로와 소수의 SMD(Surface-mount devices) 소자만을 이용하여 별도의 제어회로 없이 전압 평형이 가능하므로 고 전력밀도 달성에 유리하다. 제안회로의 타당성을 검증하기 위해 CRM(Critical conduction mode) PFC 컨버터를 기반으로 250W급 시작품 제작을 통한 실험 결과를 제시한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2019.11a
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• pp.118-119
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• 2019

본 논문은 유연전극의 플라즈마 반응을 위한 고효율 전원장치에 대한 연구이다. 유연전극은 저온 플라즈마 방전으로, 수 kV의 AC형태의 고전압 및 소전력 구동 사양이 요구된다. 상용전원을 사용하는 유연전극용 고전압 전원장치는 AC-DC, DC-AC로 변환이 가능한 2단 구조를 갖는다. 1단은 낮은 전력에서 높은 효율을 달성 할 수 있는 CrM(Critical Conduction Mode) PFC와 전부하 영역 소프트 스위칭을 통해 고효율 달성이 용이한 LLC 공진 컨버터를 사용하였다. 유연전극은 사양에 따라 커패시턴스가 달라진다. 따라서, 본 논문에서는 유연전극 사양에 따른 공진 주파수의 최적화를 통해서 유연전극의 플라즈마 반응 및 특성 시험을 위해 고효율 전원장치를 구성하였다. 실험을 통해서 유연전극용 고효율 전원장치를 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2014.07a
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• pp.199-200
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• 2014

본 논문에서는 저 용량에서 많이 사용되는 임계 도통 모드 부스트 역률 보상 회로의 새로운 제어 방법을 제안한다. 제안하는 제어 방법은 임계 도통 모드로 동작 시에 회로의 주요 파형들을 수식적으로 분석하여 입력 전류가 입력 전압을 추종할 수 있는 최적의 온-시간을 도출하는 방식이다. 100W 급 하드웨어를 통하여 제안하는 제어 방법의 실험 결과를 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2012.07a
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• pp.269-270
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• 2012

이 논문에서는 Fly-Back-Converter로 Interleaving 동작하는 계통연계형 마이크로 인버터를 연구하고 200W급 태양전지 모듈에서 발생되는 전기에너지를 효율적으로 이용하여 계통에 연계하기 위한 전력변환시스템 개발을 목표로 하고 있다. 저렴하면서 효율이 높은 계통연계 인버터를 실현하기 위해서는 기존의 중앙집중식 인버터 구조와 다른 접근이 필요하다. 따라서 영전위 소프트 스위칭이 가능한 2병렬 인터리빙 구동의 Fly-Back DC/DC 컨버터 토폴로지로 입력 단 회로를 구성하여 모든 전력변환 동작이 일어나도록 한다. 출력전류를 사인파 open loop로 제어를 하고 CRM(Critical Conduction Mode) 스위칭 동작으로 높은 효율로 작동을 실현시켰다. 이 논문에서는 인터리빙으로 동작하였을 시 200W급 출력으로 나올 수 있는 전류 최대치를 계산 하였고 출력 전류가 사인파로 동작하게 제어방법을 기재하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2005.10c
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• pp.205-207
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• 2005

플라이백 컨버터의 경계점 도통 모드 운전은 변압기의 자화인덕턴스 전류를 연속과 불연속의 경계에서 도통시킴으로써 기존의 고정주파수 컨버터에서 소프트 스위칭을 위하여 사용하였던 별도의 스위치나 보조회로를 추가하지 않으면서 전력소자의 소프트 스위칭을 가능하게 하는 장점을 가진다. 본 논문에서는 스위치의 온 오프시 변압기의 인덕턴스와 스위치의 기생 커패시터 성분이 일으키는 공진구간을 전체 스위칭 주기에 포함시킴으로써 경계점 도통 모드 운전에서 부하출력에 따른 스위칭 주파수의 변화를 보다 정확히 제시하고 이를 바탕으로한 정상상태모델링을 통하여 경계점 도통 모드 플라이백 컨버터의 여러 운전 특성을 분석하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2020.08a
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• pp.79-81
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• 2020

임계모드 (Critical conduction mode, CrM) 동작을 하는 PFC 컨버터는 주파수 변동을 통한 Valley switching 동작으로 인하여 높은 효율 및 양호한 EMI 특성을 가진다. 하지만 Peak 부하가 큰 시스템에서 CrM 설계를 하게 되면 정격부하에서 비교적 높은 주파수의 동작이 불가피하여 시스템 효율이 나빠지고 높은 DC-bias 확보를 위해 인덕터 크기가 커지게 된다. 따라서 본 논문에서는 고효율 및 인덕터 사이즈 저감을 위한 임계모드에서 동작하는 두 개의 교차형 PFC 컨버터의 병렬 구동에 대해서 이야기하고자 한다.