In this paper, a novel high gain bidirectional modular dc-dc converter (BMC) with unipolar and bipolar structures for dc network interconnections is proposed. When compared with traditional dc grid-connecting converters, the proposed converter can achieve a high voltage gain with a simple modular transformerless structure. A sub-modular structure for the BMC is proposed to eliminate the unbalanced current stress between the different power units (levels) in the BMC. This can realize current sharing and standardized production and assembling. In addition, phase-interval operation is introduced to the sub-modules to realize low voltage and current ripple in both sides of the converter. Furthermore, two types of bipolar topologies of the sub-modular BMC were proposed to extend its application in bipolar dc network connections. In addition, the control system was optimized for grid-connection applications by providing various control strategies. Finally, simulations of a 3-level unipolar sub-modular BMC and a 4-level bipolar sub-modular BMC were conducted, and a 1-kW experimental 3-level unipolar prototype was developed to verify the effectiveness of the proposed converter.
The use of high voltage gain converters is essential for the distributed power generation systems with renewable energy sources such as the fuel cells and solar cells due to their low voltage characteristics. In this paper, a high voltage gain topology combining cascode Inverting Buck-Boost converter and voltage multiplier structure is introduced. In proposed converter, the input voltage is connected in series at the output, the portion of input power is directly delivered to the load which results in continuous input current. In addition, the voltage multiplier stage stacked in proper manner is not only enhance high step-up voltage gain ratio but also significantly reduce the voltage stress across all semiconductor devices and capacitors. As a result, the high current-low voltage switches can be employed for higher efficiency and lower cost. In order to show the feasibility of the proposed topology, the operation principle is presented and the steady-state characteristic is analyzed in detail. A 380W-40/380V prototype converter was built to validate the effectiveness of proposed converter.
실제 실험에 사용한 대표적인 InAs/GaAs QUDIP에 대해서 detector를 평가하는데 사용하는 responsitity D*뿐만 아니라 이두 값을 좌우하는 phottoconductive gain 양자효율 noise current에 대해 정량적으로 살펴보고 QWIP와 비교해보았다 우선 가장 중요한 것은 QDIP의 온도가 약 10K에서 거의 200K까지 올라가도 responsivity와 D* 모두 온도에 따라 민감하게감소하지 않는다는 사실이다(거의 10배 정도만 감소했음). 이러한 측정결과는 QDIP의 가장 큰 장점인 실온 동작 가능성이 아주 높음을 확인시켜 준다. 참고로, 이미 사용되고 있는 QWIP나 MCT detector는 낮은 온도 영역에서도 온도가 증가함에 따라 responsivity와 D*가 민감하게 감소해서 77K 이상에서는 동작하지 않는다. 두번째로, QWIP는 시료의 표면에 수직 입사되는 IR에 반응하지 않는데, QDIP는 시료의 표면에 수직 입사되는 IR에도 잘 반응함을 확인하였다. 이러한 두 가지 특성은 QDIP가 가질 것이라고 예상되던 QDIP의 가장 큰 장점으로, QDIP가 mid IR이나 far IR detector로서의 전망이 아주 밝음을 보여준다. 저온에서 QDIP의 responsivity는 수 A/W 로, 보통의 QWIP의 responsivity가 수십 mA/W인 것을 고려할 때, 충분히 큰 값이었다. QDIP의 responsivity가 이렇게 큰 이유는 photo-conductive gain이 1000 이상으로 매우 컸기 때문이었다. 반면에, 양자효율은 0.01% 이하로 아주 작았는데, 이것은 흡수 계수 자체보다는 흡수 두께가 작기 때문인 것 같고, 따라서 QDIP의 주기 수를 늘릴 필요가 있음을 알았다. Detector를 평가하는데 가장 중요한 것은 responsivity보다는 D*인데, photoconductive gain과 양자효율의 곱에 비례하는 responsivity는 $\sim$A/W로 충분히 컸지만, 반면에 D*는 $\sim$2E8으로 QWIP에 비해 작았다. 이것은 noise current가 컸기 때문이며 이를 줄이는 것이 중요하다. Noise current의 주된 요인이 dark current에 비례하는 g-r noise이므로, dark current를 줄이는 구조가 필요하다. 대표적인 예가 AlGaAs 같은 additional barrier를 넣어 dark current를 줄이는 방법이다. QDIP의 주기 수를 늘리는 것도 dark current를 줄이는 데 도움이 될 것이다.
하나의 DFB 영역, 위상 조정 영역과 이득 영역으로 구성된 다중 전극 DFB 레이저의 pulsation 동작 특성을 살펴본다. Anti-phase (AP) complex-coupled (CC) DFB 구조를 사용한 경우가 in-phase CC DFB 구조나 index-coupled DFB 구조를 사용한 경우에 비하여 안정된 pulsation 동작이 발생하는 이득 영역과 위상 조정 영역의 전류 범위가 큼을 알 수 있다. AP CC DFB 구조를 사용한 경우 결합 세기가 커질수록, 이득 결합 계수가 커질수록 안정된 pulsation 동작이 발생하는 이득 영역의 전류 범위가 증가하고 pulsation 주파수의 튜닝 영역이 커짐을 볼 수 있다. 또한 위상 조정 영역의 위상 변화에 의한 pulsation주파수의 튜닝 영역도 커짐을 볼 수 있다. 고정된 결합 세기에서 DFB 영역의 길이가 증가할수록 pulsation 동작이 발생하는 위상 조정 영역과 이득 영역의 전류 범위가 증가하여 pulsation 주파수 튜닝 영역이 넓어짐을 볼 수 있다.
This paper describes a newly developed power conditioner with variable current loop gain. The power conditioner consists of a do-link capacitor and three phase inverter with coupled inductor. This system is very well operated to compensate current harmonics and asymmetries caused by nonlinear load and unbalance loads. The power conditioner shapes the source current sinusoidal in phase with source voltage. A 100kVA power conditioner was built and the controller is realized with DSP Experimental results for many load conditions are presented to verify the performance of the controller.
AlGaAs/GaAs HBTs have been fabricated using SABM (Self-Aligned Base Metal) process technique. The mesa type HBTs were fabricated through following steps: isolation implant, wet etching, metal lift-off, and airbridge interconnection process. The fabricated HBTs with 2umx10um size emitter showed a common emitter current gain of 10 at a collector current density of Jk=100kA/cm$^{2}$, a breakdown volgate BVCEO of 8V, and the ideality factors of base and collector junctions of 1.6 and 1.1, respectively. On-wafer S-Parameter measurement at 0.5~18GHz has been made for the characterization of the common emitter HBTx with a 2umx10um size emitter. The extrapolated current gain cut-off frequency of ft=30GHz and maximum oscillation frequency of fmax=23 GHz were obtained at a collector current density of Jc=70kA/cm$^{2}$. Small signal HBT equivalent circuit was extracted from the S-Parameter data.
Although GaAs HBTs are very attractive for high power amplifier because of their power handling capablity, they can't be actively commercialized due to the degradation of current gain occured in hihg current operation. In this paper we analyzed the type of current gain degradation of GaAs HBTs under high constant current stress, and identified the mechanism by using two dimensional numerical simulation. The cause of degradation was found out to be the variation of surface recombination states at the interface between GaAs extrinstic base and the nitride passivating the surface of base. The energy radiated from recombination of carriers in bulk as well as near the surface is estimated to activate the change of the surface states.
전류모드 아날로그 회로를 이용하여 FIR(Finite Impulse Response) 필터를 설계하는 경우에 tap coefficient와 전류모드 FFT(Fast Fourier Transform) LSI의 회전인자(twiddle factor)를 실현시키기 위해서는 높은 정밀도를 갖는 전류 감쇠 회로가 필요하게 된다. 본 논문은 전류 모드 신호처리 기술에서 전류감쇠 회로의 감쇠 정밀도를 향상시킬 수 있는 기술을 소개하고자한다. 먼저 게이트 길이 비율을 조정하는(gate-ratioed) Current Mirror 회로를 사용하는 기존의 전류 감쇠 조정회로에 있어서의 DC offset 전류 에러에 대하여 분석하였으며, 다음으로 DC offset 전류 에러를 제거할 수 있는 전류감쇠 회로를 제안하였다. 회로 구성은 입력 전류를 1/N로 감쇠시킬 수 있도록 N개의 Current Mirror를 병렬로 연결하는 기본 구성을 하였으며, Kirchhoff 전류 법칙에 근거하여, 전류 감쇠가 결정되도록 설계하였다. 또한 Current Mirror 회로에서, 정전류원의 사용을 줄일 수 있는 회로설계를 제안하였다. 제안된 전류 감쇠 회로에서 정밀도는 Current Mirror의 ac 이득 에러에 의하여 제한되며 High Swing Current Mirror를 기본 Current Mirror로 사용한 경우에, 최대 정밀도는 이론상 입력 전류의 -80[dB]까지 실현가능하다.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제13권3호
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pp.165-172
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2013
This paper describes a design for a spiral antenna with a conical wall to obtain the high gain. The gain and the axial ratio of the spiral antenna were improved by a new design that included a conical wall and an optimized Archimedean slit on the ground plane in a conventional antenna with a circular cavity wall and a 4.5-turn slit. A gain improvement of 9.5 dBi higher and a good axial ratio of 1.9 dB lower were measured by the added conical wall and the newly designed slit from the current distribution control on the ground plane, respectively. The measured return loss, gain and axial ratio of the proposed antenna showed a good agreement with the simulated results. The proposed antenna will be applied to a non-linear junction detector system.
This paper proposes context-based coding methods for variable length coding of inter-frame DCT coefficients. The proposed methods classify run-level symbols depending on the preceding coefficients. No extra overhead needs to be transmitted, since the information of the previously transmitted coefficients is used for classification. Two entropy coding methods, arithmetic coding and Huffman coding, are used for the proposed context-based coding. For Huffman coding, there is no complexity increase from the current standards by using the existing inter/intra VLC tables. Experimental results show that the proposed methods give ~ 19% bits gain and ~ 0.8 dB PSNR improvement for adaptive inter/intra VLC table selection, and ~ 37% bits gain and ~ 2.7dB PSNR improvement for arithmetic coding over the current standards, MPEG-4 and H.263. Also, the proposed methods obtain larger gain for small quantizaton parameters and the sequences with fast and complex motion. Therefore, for high quality video coding, the proposed methods have more advantage.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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