본 논문에서는 출력단에 동기정류기를 사용하는 영전압 스위칭 방식의 고효율 하프 브리지(H-B)컨버터에 대해 다루고자 한다. 컨버터 손실의 대부분은 출력단 정류기 부분, 주 스위치, 트랜스 등에서 발생되며, 이중 출력단 정류기에 쇼트키 다이오드를 이용하는 경우 쇼트키 다이오드의 on-drop에 의한 손실이 적지 않게 된다. 따라서 이를 감소시키기 위해 쇼트키 다이오드를 MOSFET동기 정류기로 대치하고자 한다. 동기 정류기 방식에 이용되는 MOSFET에는 도통손실이 있으나 이는 쇼트키 다이오드의 on-drop에 의한 손실에 비해 매우 작으며, 특히 MOSFET의 기생 성분을 이용하여 영전압을 구현함으로써 MOSFET의 도통 손실을 현저히 감소시킬 수 있게 된다. 또한 H-B 컨버터의 경우 주 스위치에 전원전압과 동일한 크기의 전압이 인가되므로 내압이 작은 소자의 이용이 가능하게 되며, 이와 같이 함으로써 사용 부품 수의 감소, 내압이 낮은 주 스위치의 사용, 더 나아가 효율이 높은 고효율 컨버터를 구현 할 수 있다.
본 논문에서는 각각의 스위치 시비율(Duty ratio)의 변화를 이용한 기존의 풀-브릿지 방식과 두 쌍의 스위치 신호 위상 변화를 이용한 위상천이 풀-브리지(Phase-shift Full-bridge) 방식의 차이점을 서술하였다. 위상천이 컨버터의 안정성을 연구하기 위하여, 출력 전류의 맥동(ripple)을 작게 하는 배전류(Current Doubler) 정류회로와 효율을 높이기 위한 동기 정류기(Synchronous Rectifier)를 포함한 평균화 된 스위치 모델을 제안한다. 이 모델을 이용하여 PSPICE 시뮬레이션을 통해 안정성을 고찰하였으며 1.2kW급 170-14V DC-DC 컨버터의 시작품을 제작 후 시뮬레이션 결과와 시작품 결과를 비교하였다. 시뮬레이션의 경우 위상여유는 $58^{\circ}$ 시작품의 위상여유는 $68^{\circ}$로 나타났으며 교차주파수는 12kHz로 동일하게 나오는 것을 확인하였다. 따라서 제안한 시뮬레이션 모델을 이용하여 실제 회로의 안정성을 예측할 수 있으며 이를 실제 회로 제작에 활용 할 수 있다.
We have developed an electromagnetic generator to bury in subcutaneous area or abdominal cavity of the birds. As we can't use a solar battery, it is extremely difficult to supply a power for subcutaneous implantation such as biosensors under the skin due to the darkness environment. We are aiming to test the antigen-antibody reaction to confirm an avian influenza. One solution is a very small generator with the electromagnetic induction coil. We attached the developed coil to chickens and pheasants and recorded the electric potential generated as the chicken walked and the pheasant flew. The electric potential generated with physical simulator is equal to or exceeds the 7 V peak-to-peak at maximum by 560/min of flapping of wings. Even if we account for the junction voltage of the diode (200 mV), efficient charging of the double-layer capacitor is possible with the voltage doubler rectifier. If we increase the voltage, other problems arise, including the high-voltage insulation of the double-layer capacitor. For this reason, we believe the power generated to be sufficient for subcutaneous area of birds. The efficiency, magnetic 2 mm in length and coil 15mm in length, if axial direction is rectified, the magnetic flux density given to the coil could calculated to 7.1 % and generated power average 0.47mW. The improvements in size and wire insulation are expected in the future.
본 논문에서는 Quasi Yagi 효과를 갖는 다이폴 안테나와 CPS 구조의 공진기를 이용한 정류회로를 이용하여 5.8 GHz에서 무선전력 전송이 가능한 렉테나를 설계하였다. CPW 급전 구조를 이용하여 CPW의 접지 면을 다이폴의 반사기로 사용하여 야기 우다 안테나와 비슷한 구조로 기존의 다이폴 안테나보다 이득을 높이는 결과를 얻을 수 있었다. 또한 CPS 구조의 공진기를 이용하여 2차 고조파가 제거된 정류회로를 설계하였다. 그 결과 본 논문에서 제안한 렉테나는 부하저항이 1.4 $k{\Omega}$에서 61% 의 RF-to-DC Power 최대 변환 효율을 얻었다.
본 논문에서 다이오드정류기와 커패시터 필터로 구성된 입력전원을 가지고 동작되는 60W이하의 출력파워용량을 갖는 노트북용 어댑터를 위한 새로운 LLC 공진컨버터에 대한 내용이다. 보조스위치의 동작에 의해 제안된 LLC 공진컨버터는 모든 입력전원 (110VAC/220VAC) 및 부하조건에서 높은 효율특성을 가지고 전력을 전달 할 수 있다. 제안된 컨버터에 대한 동작특성에 대해 분석, 서술되어 있으며, 60W 시제품제작 및 실험을 통하여 적용 가능함을 보였다.
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.
본 논문에서는 다이오드정류기와 커패시터 필터로 구성된 입력전원을 가지고 동작되는 60W이하의 출력파워용량을 갖는 어댑터를 위한 새로운 LLC 공진컨버터에 대한 내용이다. 보조스위치의 동작에 의해 제안된 LLC 공진컨버터는 모든 입력전원 ($110V_{AC}$/ $220V_{AC}$) 및 부하조건에서 높은 효율특성을 가지고 전력을 전달 할 수 있다. 제안된 컨버터에 대한 동작특성에 대해 분석, 서술되어 있으며, 60W 시제품제작 및 실험을 통하여 적용 가능함을 보였다.
교환기나 전송장치 등 각종 통신설비에 전원을 공급하기 위해서 정류기, 축전지 및 발전기 등의 전원설비가 사용되고 있다. 이들 중에서도 정류기는 통신설비에 직류전원을 공급하기 때문에 다른 전원설비 보 다도 신뢰성 및 안정성이 확보된 장치로 인식되어 왔다. 그러나 현재 사내전화국에 설치 운용중인 정류기는 교환 기별로 종류가 다양하여 유지보수에 어려움이 내재하고 있을 뿐만 아니라 통신망의 광대역화, 대용량화에 대처가 곤란하며 정류기를 전력실 또는 통신실에 집중해서 설치 운용하는 집중공급방식으로는 축전지의 만충전이 곤란하다. 또한 현재의 이러한 급전방식은 통신장치의 광대역화, 고도화 등 통신망의 급격한 발전과 함께 다음과 같은 문제점이 대두되고 있다. 첫째, 전력실에서 총괄하여 교류전력을 직류48V로 변환해서 급전하기 때문에 급전전류가 크게되고, 또한 전력실에서 통신실까지의 급전손실이 크다 둘째, 통신설비의 증감에 따른 전원설비의 증감이 어렵기 때문에 설비 가동율이 나쁘다 셋째, 전원설비의 고장에 의한 전화국 전체설비에 심각한 영향을 미칠수 있다 이러한 문제점을 해소하기 위하여 집중 및 분산급전방식으로 운용이 가능하며, 또한 모든 전원설비를 감시/제어하는 전원 집중관리 시스템과의 인터페이스 등이 가능한 정류시스템을 1997년부터 개발하였다. 본고에서는 신형 정류기와 기존의 정류기와의 성능 및 특성에 대해 비교하였고, 특히 경제성측면과 설치상련에 대해 비교분석 하였다. 또한 집중급전방식과 분산급전방식의 특성에 대해서도 서술하였다.
This study proposes a new type of active-clamp forward-flyback converter with two transformers that operate in forward and flyback modes during on and off times, respectively, instead of not using an output inductor. The main switch can be turned on with zero-voltage switching (ZVS) using the leakage inductance of the transformer and the output capacitor of the main switch. The leakage inductance should be increased to ZVS. However, the ringing between the leakage inductance of the transformer and the parasitic output capacitance of the secondary side rectifier switches results in a serious voltage spike. A forward-flyback converter employing auxiliary inductor and auxiliary diode is proposed to overcome the problem. The operational principles are analyzed in detail and validated through experiments with a 385 V-to-53 V/37 A prototype.
An online estimation method for wireless power transfer (WPT) systems is presented without using any measurement of the secondary side or the load. This parameter estimation method can be applied with a controlling strategy that removes both the receiving terminal controller and the wireless communication. This improves the reliability of the system while reducing its costs and size. In a wireless power transfer system with an LCCL impedance matching circuit under a rectifier load, the actual load value, voltage/current and mutual inductance can be reflected through reflected impedance measuring at the primary side. The proposed method can calculate the phase angle tangent value of the secondary loop circuit impedance via the reflected impedance, which is unrelated to the mutual inductance. Then the load value can be determined based on the relationships between the load value and the secondary loop impedance. After that, the mutual inductance and transfer efficiency can be computed. According to the primary side voltage and current, the load voltage and current can also be detected in real-time. Experiments have verified that high estimation accuracy can be achieved with the proposed method. A single-controller based on the proposed parameter estimation method is established to achieve constant current control over a WPT system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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