• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제17권9호
• /
• pp.21-26
• /
• 2016

본 논문에서는 휴대 전자기기의 내부 전원단을 위한, CCM/DCM 기능의 이중모드 감압형 DC-DC 벅 컨버터를 제안한다. 제안하는 변환기는 1 MHz의 주파수에서 동작하며, 파워단과 제어블럭으로 이루어진다. 파워단은 Power MOS 트랜지스터, 인덕터, 커패시터, 제어 루프용 피드백 저항으로 구성된다. 제어부는 펄스폭 변조기 (PWM), 오차증폭기, 램프 파 발생기, 오실레이터 등으로 이루진다. 또한 본 논문에서 보상단의 큰 외부 커패시터는, 집적회로의 면적축소를 위하여 CMOS 회로로 구성되는 멀티플라이어 등가 커패시터로 대체하였다. 또한,. 본 논문에서, 보상단의 외부 커패시터는 집적회로의 면적을 줄이기 위하여 곱셈기 기반 CMOS 등가회로로 대체하였다. 또한 제안하는 회로는 칩을 보호하기 위하여 출력 과전압, 입력부족 차단 보호회로 및 과열 차단 보호회로를 내장하였다. 제안하는 회로는 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 사용하여, 케이던스의 스펙트라 회로설계 프로그램을 이용하여 설계 및 검증을 하였다. SPICE 모의 실험 결과, 설계된 이중모드 DC-DC 벅 변환기는 94.8 %의 피크효율, 3.29 mV의 리플전압, 2.7 ~ 3.3 V의 전압 조건에서 1.8 V의 출력전압을 보였다.

• Journal of Power Electronics
• /
• 제16권6호
• /
• pp.2024-2034
• /
• 2016

This paper presents a DC-DC buck converter with a Phase-Locked Loop (PLL) that can compensates for power efficiency degradation over a wide input range. Its switching frequency is kept at 2 MHz and the delay difference between the High side driver and the Low side driver can be minimized with respect to Process, Voltage and Temperature (PVT) variations by adopting the PLL. The operation mode of the proposed DC-DC buck converter is automatically changed to Pulse Width Modulation (PWM) or PWM frequency modes according to the load condition (heavy load or light load) while supporting a maximum load current of up to 1.2 A. The PWM frequency mode is used to extend the CCM region under the light load condition for the PWM operation. As a result, high efficiency can be achieved under the light load condition by the PWM frequency mode and the delay compensation with the PLL. The proposed DC-DC buck converter is fabricated with a $0.18{\mu}m$ BCD process, and the die area is $3.96mm^2$. It is implemented to have over a 90 % efficiency at an output voltage of 5 V when the input range is between 8 V and 20 V. As a result, the variation in the power efficiency is less than 1 % and the maximum efficiency of the proposed DC-DC buck converter with the PLL is 95.4 %.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
• /
• 한국해양정보통신학회 2011년도 추계학술대회
• /
• pp.398-401
• /
• 2011

본 논문에서는 고효율의 CMOS PWM DC-DC 벅 변환기를 설계하였다. 설계된 CMOS PWM DC-DC 벅 변환기는 입력전압(3.4-3.9V)로부터 일정한 출력전압(1-2.8V)을 생성한다. Inductor-based 방식을 택하였고, 제어 대상은 전류이며, Pulse Width Modulation(PWM) 모드로 동작한다. 회로 구성은 Power Switch, Pulse Width Generation, Buffer, Zero Current Sensing, Current Sensing Circuit, Clock & Ramp generation, V-I Converter, Soft Start, Compensator, Modulator 등 이다. 제안된 CMOS PWM DC-DC 벅 컨버터는 Switching Frequency가 약 1MHz이고, 부하 전류가 약 40mA이상부터 CCM동작을 하며 100mA일 때 98.71%의 최대 효율을 갖는다. 또한, 출력전압 리플은 0.98mV이다(입력전압 3.5V, 출력전압 2.5V 기준). 제안된 회로의 검증을 위해 CMOS $0.18{\mu}m$ 공정을 이용하여 시뮬레이션을 수행하였다.

• Journal of Power Electronics
• /
• 제18권2호
• /
• pp.323-331
• /
• 2018

Buck power factor correction (PFC) converters, compared with conventional boost PFC converters, exhibit high efficiency performance in the entire range of universal line voltage. This feature has gotten more attention for eliminating the zero crossing dead angle of buck PFC rectifiers. Furthermore, bridgeless structures for the reduction of conduction losses have been proposed. The aim of this paper is to introduce a single-phase buck rectifier that simultaneously has unity power factor (PF) and bridgeless structure while operating in the continuous conduction mode (CCM). For this purpose, two auxiliary flyback converters without any active switches are applied to a bridgeless buck rectifier to eliminate the zero crossing dead angle and achieve unity power factor, low total harmonic distortion (THD) and high efficiency. The operation and design considerations of the proposed rectifier are verified on a 150W, 48V prototype using a conventional peak-current-mode control. The measurement results show that the proposed rectifier has nearly unity power factor, THD less than 7% and high efficiency.

• 전력전자학회논문지
• /
• 제24권3호
• /
• pp.207-214
• /
• 2019

In this study, discrete-time domain analysis is proposed to investigate the input current of a buck AC/DC light-emitting diode (LED) driver. The buck power factor correction converter can operate in both discontinuous conduction mode (DCM) and continuous conduction mode (CCM). Two discontinuous and two continuous conduction operating modes are possible depending on which event terminates the conduction of the main switch in a switching cycle. All four operating modes are considered in the discrete-time domain analysis. The peak current-mode control with slope compensation is used to design a low-cost AC/DC LED driver. A slope compensation design of the buck AC/DC LED driver is described on the basis of a discrete-time domain analysis. Experimental results are presented to confirm the usefulness of the proposed analysis.

• 전자공학회논문지SC
• /
• 제49권1호
• /
• pp.57-63
• /
• 2012

본 논문에서는 크로스 레귤레이션을 방지하기 위한 TM 방식 SIDO DC-DC 벅 컨버터의 스위치 트랜지스터 크기 계산 기법을 제안하였다. TM 방식 SIDO DC-DC 벅 컨버터는 DCM 동작으로 인한 인덕터 전류의 높은 첨두치와 추가된 스위치의 저항성분으로 인한 전압강하 때문에 크로스 레귤레이션이 일어날 수 있다. 이 문제점을 해결하기 위해 스위치 트랜지스터의 저항성분을 고려하여 스위치 트랜지스터의 크기를 계산하였고, 계산을 간단히 하기 위해 시간의 함수인 인덕터의 전류를 평균부하 전류로 대체하였다. 제안한 기법을 이용하여 2.8 V와 1.8 V의 독립된 두 출력을 내는 카메라 모듈용 SIDO DC-DC 벅 컨버터를 설계하였고, $0.35{\mu}m$ CMOS 공정을 사용하여 제작하였다. 제작된 컨버터는 스위칭 주파수 1 MHz와 부하전류 200 mA 에서 80.7%의 효율을 보였다.

• 한국전자통신학회논문지
• /
• 제15권5호
• /
• pp.889-896
• /
• 2020

일반적으로 스텝 업(Step-up) 컨버터는 Boost 컨버터, Buck-Boost 컨버터, Flyback 컨버터, Push-Pull 컨버터 등 다양하며 이 중에서 Boost 컨버터는 매우 간단한 형태로 가장 널리 사용되는 스텝 업(Step-up) 컨버터이다. 하지만, Boost 컨버터는 DCM 동작, 큰 리플 문제 및 RHPZ 문제 등을 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 새로운 Topology를 적용한 컨버터들이 제시되었는데 그 중 KY 컨버터는 Boost 컨버터의 DCM 동작, 큰 리플 문제 및 RHPZ 문제 등을 개선하였다. 그러나 기존의 KY 컨버터는 Boost 컨버터보다 전압 이득이 상대적으로 낮은 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 기존의 KY 컨버터의 장점이 있으면서 낮은 전압 이득 문제를 해결한 새로운 Topology의 KY 컨버터를 제안하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
• /
• 전력전자학회 2013년도 전력전자학술대회 논문집
• /
• pp.258-259
• /
• 2013

본 논문에서는 저가형의 고효율 이단형 탭인덕터 벅-부스트 컨버터를 적용한 마이크로 인버터를 제안한다. 제안하는 인버터는 정상상태 연속모드(CCM)에서 단상전력계통에 고역률의 정현파전류를 공급할 수 있는 새로운 구조이다. 강압시에는 벅 모드로 동작하며, 승압시에는 탭인덕터 부스트 모드로 동작한다. 정류형태의 전류를 인버터에 공급하며, 낮은 주파수를 사용하는 전파정류 인버터가 고역률의 교류 파형으로 변환한다. 벅-부스트에 탭인덕터를 적용함으로써 권선비에 따른 시비율을 조절할 수 있어 극단적인 승압시에도 벅-부스트의 도통을 적절히 유지할 수 있다. 제안하는 인버터는 정상상태 연속모드(CCM), 200W급 하드웨어 프로토타입을 통해 동작특성 및 효율 분석을 하였다.

• 전자공학회논문지
• /
• 제52권6호
• /
• pp.50-56
• /
• 2015

본 논문에서는 모바일 응용에 적합한 고효율의 빠른 응답 특성을 가지는 히스테리틱 벅 변환기를 제안한다. 기존 히스테리틱 변환기의 문제점인 큰 출력 전압 리플과 작은 용량의 전력 인덕터 사용의 어려움을 삼각파 신호 발생기를 통해 해결하였다. 그리고 부하 전류에 따라 가변하는 스위칭 주파수를 PLL(Phase Locked Loop)구조를 사용하여 일정하게 함으로써 주변 IC에 미치는 EMI(Electro Magnetic Interference)잡음을 최소화 하였다. 이 회로는 BCDMOS 0.35um 2-poly 4-metal 공정으로 제작되었으며, 측정 결과 입력전압 3.7V, 출력전압 1.2V 부하 전류 50~500mA 범위에서 20mV 이하의 출력 전압 리플을 나타내며 170mA 이상의 부하 전류를 구동하는 경우 2MHz의 고정된 스위칭 주파수에서 동작하였다.

• 전기학회논문지
• /
• 제65권4호
• /
• pp.593-600
• /
• 2016

The solar array regulator for low earth orbit satellites controls a operating point of solar array for suppling electric power to the battery and the other units. Because the control object is reversed, the new approach for large and small signal analysis is needed despite using buck-converter for power stage. In this paper, the steady state analysis of solar array regulator is performed in continuous conduction mode and discontinuous conduction mode, and the border condition for each mode is established. Also, the small signal model of solar array regulator is established in discontinuous conduction mode. Experiments are carried on in worst condition which the solar array regulator can face with discontinuous conduction mode. The results show that the solar array regulator is in stable.