• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 전력전자학술대회
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• pp.346-347
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• 2019

본 논문에서는 3.3 [kW] on-board charger (OBC) 용 phasw-shifted full-bridge (PSFB) 컨버터의 고효율 및 고전력 밀도 달성을 위한 스위칭 주파수 설계 방안을 제안한다. 스위칭 주파수에 따라 달라지는 손실 양상 및 전력 밀도에 대해 분석하기 위해 각 스위칭 주파수 별 반도체 소자 손실과 수동 소자 손실을 계산하고, 수동 소자의 부피 변화에 따른 전력밀도 변화를 분석한다. 분석 결과를 바탕으로 고효율 및 고전력밀도 달성을 위한 시스템 설계 포인트를 선정하고 시뮬레이션을 통하여 설계 결과를 검증한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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• pp.1153-1154
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• 2007

본 논문에서는 DC/DC 컨버터의 병렬운전에 사용되는 전류분할(current sharing)기법과 시분할(time sharing)기법을 비교.분석하였다. 고전력 전력변환기(컨버터 or 인버터)에 사용되는 전력용 반도체 소자(스위칭 소자)를 낮은 용량의 스위칭 소자 여러 개로 구성하면 전체 시스템의 원가절감, 용량증대, 스위칭 손실 및 스트레스 감소 등의 효과를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 효율, 스위칭 손실 및 스트레스의 관점에서 병렬운전에 사용되는 2가지 스위칭 기법을 비교 분석하기 위해 1[kW]급의 벅-타입의 DC/DC 컨버터를 제작하여 실험하였다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.35-43
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• 2002

새로운 형태의 고체 상태의 대전력, 고속전자장치인 광전도 전력스위치(PCPS)의 개발과 대전력 및 고전압 상태하에서 광전도 전력스위치의 고전계 동작특성을 규명하기 위해서 많은 연구가 행해지고 있다. 그러나 표면 섬락 현상이 확실하고 효과 있는 고속, 고압스위칭 소자의 실현을 방해하고 있다. 이러한 연면방전의 물리적 현상의 명백한 이해는 새로운 기술과 소자구성을 발전시키는데 매우 중요할 뿐 아니라, 고전계·고전압에서의 동작특성을 향상시키는데 있어서도 특별한 의미를 가진다. 뿐만 아니라 고전계, 고전력 소자들을 안전하게 동작할 수 있게 하기 위해서도 필요하다. 연면방전 및 표면 절연파괴현상은 반도체 벌크 파괴 전계보다 훨씬 낮은 전계에서 적용되어 파괴된 모든 소자들에서 발생하기 때문에 이러한 문제를 해결하는 매우 실용적인 방법이 소자의 표면을 절연물로 페시베이션하는 것이다. 페시베이션된 소자들은 고전계에서 언페시페이션된 소자에 비해 매우 좋은 동작특성을 나타내므로, 본 논문에서는 페시베이션된 소자와 언페시베이션된 소자간의 I-E특성과 파괴 메커니즘을 규명하고 더 나아가 다중 페시베이션에 대한 몇몇 특성 값을 제시한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 추계학술대회
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• pp.55-57
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• 2019

본 논문에서는 3.3[kW] on board charger(OBC)의 고전력 밀도 달성을 위한 LLC 공진형 컨버터의 최적 스위칭 주파수를 설계한다. 스위칭 주파수에 따라 달라지는 손실 양상 및 전력 밀도를 분석하기 위해 각 스위칭 주파수 별 반도체 소자 손실을 계산하고, 각 주파수에 적합한 변압기를 설계하여 주파수 변화에 따른 시스템 손실과 부피를 비교한다. 비교 결과를 바탕으로 최적 스위칭 주파수를 설계한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2011년도 추계학술대회
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• pp.1-2
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• 2011

본 논문에서는 D=0.5에서 2배의 승 강압비를 갖는 하이브리드 자동차 HDC용 비절연 양방향 DC-DC 컨버터를 제안한다. 제안한 컨버터는 CCM에서도 소프트스위칭이 가능하며 스위치 전압정격이 1/2로 되어 소자의 선정에 유리하다. 또한 수동소자의 부피도 기존 양방향 컨버터 보다 작아 고효율 및 고전력 밀도를 달성할 수 있다. 제안하는 양방향 컨버터의 최적의 스위칭 기법을 제안하였고 10kW급 축소시작품의 실험을 통해 본 논문의 타당성을 검증하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.484-491
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• 2008

본 논문에서는 LDMOS FET를 이용하여 스위칭 방식의 L-대역 고속 펄스 고전력 증폭기를 설계하고 제작하였다. 이를 위해 LDMOS FET의 드레인 전원을 스위칭하기 위한 고전압 스위칭 회로를 제안하였다. LDMOS FET를 이용한 펄스 고전력 증폭기는 단일 전원을 사용하고, 소자 특성상 이득과 출력이 높기 때문에 기존의 GaAs FET를 사용한 증폭기에 비해 구조가 간단하며, 사용 전압($V_{ds}=26{\sim}28\;V$)에 비해 최대 허용 전압(65 V)이 $2{\sim}3$배 높아 스위칭 방식에 적합하다. LDMOS FET를 이용하여 제작된 1.2 GHz 대역 100 W 펄스 증폭기는 펄스 폭이 2 us, PRF가 40 kHz의 출력 신호에서 상승 시간이 28.1 ns, 하강 시간이 26.6 ns로 측정되었다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2017년도 전력전자학술대회
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• pp.233-234
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• 2017

본 논문에서는 수학적 모델링과 성능 분석을 통해 LVDC 용 3상 Dual Active Bridge (DAB) 컨버터의 효율을 증가시킬 수 있는 다양한 방법에 대해서 제안하고자 한다. 3상 DAB 컨버터의 경우 양방향 전력 변환을 필요로 하는 고전력 응용에서 많이 사용되고 있다. 이는 3상 DAB 컨버터가 영전압 스위칭이 가능할 뿐만 아니라, 단상 DAB 컨버터 대비 낮은 도통 손실을 가질 수 있기 때문이다. 고전압/고전류 응용의 경우 대부분 능동 소자로 IGBT가 사용되는데, 따라서 대전력 응용에서 3상 DAB 컨버터의 영전압 스위칭이 가능한 장점을 퇴색시키고, 높은 스위칭 손실을 야기한다. 뿐만 아니라 3상 DAB 컨버터의 경우 고부하 상태에서 높은 순환 전류로 인해 도통 손실이 증가한다. 따라서 본 논문에서는 상기의 단점을 극복하기 위하여 IGBT의 턴-오프 전류를 최소화 시키고, RMS 전류를 낮출 수 있는 설계 방법을 제안하고자 한다. 모의시험과 5 kW급 시작품을 이용한 실험결과를 통해 제안하고자 하는 설계 방법의 타당성을 검증하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.105-105
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• 2012

본 논문에서는 전세계적으로 차세대 에너지절감 반도체로 각광을 받고 있는 GaN 소자의 연구개발 동향에 관하여 발표하고자 한다. GaN 반도체는 와이드 밴드갭(Eg=3.4eV)과 고온 안정성($700^{\circ}C$)등 재료적인 특징으로 인하여 고출력 RF 전력증폭기와 고전력용 전력반도체 응용에 큰 장점을 가진다. 고출력용 GaN RF 전력증폭 소자의 전력밀도는 기존 Si-기반 LDMOS 트랜지스터보다 10배 이상 높아 제품의 소형화와 경량화를 통하여 30% 이상의 전력절감이 가능하며, 레이더, 위성등 송수신 트랜시버 모듈에 GaN 전력증폭기를 이용할 경우 기존 GaAs-기반 전력증폭기에 비하여 높은 전력밀도(>x8)와 높은 효율(>20%)로 인하여 모듈 크기를 50% 이상 줄임과 동시에 경량화를 이룰 수 있어 비행기, 위성등 탑재체의 에너지 절감에 크게 기여할 수 있다. 고전력용 GaN 전력 스위칭 소자는 기존 Si-기반 IGBT에 비하여 스위칭 손실과 온-저항 손실이 낮아 30% 이상의 에너지 절감이 가능하다. 뿐만 아니라, 일본 도요타 자동차사의 보고에 의하면 HEV등 전기자동차의 DC-DC 부스터 컨버터나 DC-AC 인버터에 GaN 전력반도체를 적용할 경우 경량화, 변환효율 향상, 전용 냉각시스템을 제거할 수 있어 연료소모를 10% 이상 줄일 수 있어 연간 400불 이상의 에너지 절감 효과를 가진다. 이러한 에너지절감 효과는 미국, 유럽, 일본등 선진국을 중심으로 차세대 GaN 반도체의 신시장 개척과 선진입을 위한 치열한 경쟁 구도의 구동력이 될 것이며, 본 논문을 통하여 GaN 반도체의 연구개발 방향과 상용화의 중요성을 함께 생각해보고자 한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2020년도 전력전자학술대회
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• pp.263-264
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• 2020

고전압 응용에서 효율을 높이기 위해서는 소프트 스위칭 또는 스위칭 손실이 작은 소자를 사용해야 한다. 스위치는 일반적으로 전압이 높아 질수록 특성이 안 좋아 지는 경향이 있어서, 3레벨 형태로 스위치의 전압 정격을 낮추면 특성이 좋은 스위치를 사용 할 수 있다. 대용량 응용으로 확장 시, 모듈화 및 인터리빙 기법은 전류 정격을 낮춰 시스템의 경제성 및 유지 보수성이 증가하는 장점이 있다. 본 논문에서는 3레벨 인터리브드 양방향 벅-부스트 컨버터의 구조 분석을 통해 고전압, 대용량 응용에 적합한 최적 구조를 제안한다.

• 디지털콘텐츠학회 논문지
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• 제18권6호
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• pp.1193-1198
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• 2017

본 논문에서 개발된 IGBT 구조는 DC 송배전을 위한 고전력 스위치 반도체로서 사용되며, 빠른 스위칭 속도 및 개선된 항복전압 특성을 확보하여, 향후 신재생 장거리 DC 송전을 위한 중요한 전자 소자로서 이용될 것이 기대되고 있다. 새로운 타입의 차세대 전력 반도체로서, 스위칭 속도를 향상시키면서 동시에 항복 전압의 특성을 개선시켜, 전력 손실 특성을 줄이도록 설계되었고, 높은 전류 밀도의 장점을 동시에 획득 가능하다. 이러한 개선된 특성은 Planar IGBT의 N-drift 영역에 $SiO_2$를 추가로 도입함으로서 얻어지며, Sentaurus TCAD 시뮬레이션 툴을 사용하여, 비교 분석하였다.