• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 추계학술대회
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• pp.267-270
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• 2014

본 논문에서는 진동에너지 수확을 위한 CMOS 인터페이스 회로를 설계하였다. 제안된 회로는 AC-DC 변환기와 DC-DC 부스트 변환기로 구성된다. AC-DC 변환기는 진동소자(PZT)에서 출력되는 AC 신호를 DC 신호로 변환해주는 역할을 하며, DC-DC 부스트 변환기는 AC-DC 변환기에서 출력된 신호를 원하는 값으로 승압 및 안정화 시키는 역할을 한다. AC-DC 변환기는 효율 특성이 좋은 능동 다이오드를 이용한 전파정류기를 사용하였으며, DC-DC 부스트 변환기는 제어 회로가 간단한 쇼트키 다이오드를 사용한 구조를 이용하였다. 또한 진동소자로부터 최대전력을 수확하기 위한 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 기능을 적용하였다. 제안된 회로는 0.35um CMOS 공정으로 설계되었으며, 설계된 칩의 면적은 $530um{\times}325um$이다. 설계된 회로의 성능을 검증한 결과 AC-DC 변환기와 DC-DC 부스트 변환기의 최대 효율은 각각 97.7%와 89.2%이며, 전체회로의 최대 효율은 87.2%이다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2015년도 추계학술대회
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• pp.412-415
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• 2015

본 논문에서는 진동에너지 수확을 위한 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어 CMOS 인터페이스 회로를 설계하였다. 제안된 회로는 AC-DC 변환기, MPPT 제어회로, DC-DC 부스트 변환기, 그리고 PMU(Power Management Unit)로 구성된다. AC-DC 변환기는 진동소자(PZT)에서 출력되는 AC 신호를 DC 신호로 변환해주는 역할을 하며, MPPT 제어회로는 진동소자로부터 최대전력을 수확하여 효율을 높이는 역할을 한다. DC-DC 부스트 변환기는 AC-DC 변환기에서 공급된 에너지를 원하는 값으로 승압 및 안정화 시키는 역할을 하며 PMU를 통해 부하로 에너지를 전달한다. AC-DC 변환기는 효율 특성이 좋은 능동 다이오드를 이용한 전파정류기를 사용하였으며, DC-DC 부스트 변환기는 제어 회로가 간단한 쇼트키 다이오드를 사용한 구조를 사용하였다. 제안된 회로는 0.35um CMOS 공정으로 설계되었으며, 설계된 칩의 면적은 $950um{\times}920um$이다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2011년도 추계학술대회
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• pp.404-407
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• 2011

본 논문은 전류모드에서 동작하는 PWM/PFM DC-DC Boost 변환기의 설계를 하였다. 부하전류가 클 때는 PWM으로 동작하고, 부하 전류가 작을 때는 PFM으로 동작함으로써 높은 효율을 유지할 수 있게 설계하였다. DC-DC Boost 변환기는 $0.35{\mu}m$ 공정으로 설계되었으며, 500KHz의 주파수에 동작하고, 최대 효율은 92.1%이다. 그리고 부하 전류가 최대 600mA까지 구동 할 수 있다. 전체 칩의 크기는 패드를 포함하여 $1300{\mu}m{\times}1070{\mu}m$이다. 따라서 작은 칩 면적으로 넓은 부하전류를 구동할 수 있는 DC-DC Boost 변환기를 설계하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권8호
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• pp.31-40
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• 2009

본 논문은 SoC 전원 관리를 위한 고성능 DC-DC 부스트 변환기 설계에 관한 것이다. DC-DC 변환기에서 일반적으로 전하 축전용으로 사용되는 인덕터와 커패시터를 칩 안에 집적하기 위해 그 크기를 크게 감소시키고, 스위칭 주파수를 100MHz로 하였다. 고속 동작에서 전압 방식의 제어를 선택하여 신뢰성을 높였으며 적절한 주파수 보상으로 안정적인 동작 특성을 확보하였다. 설계한 DC-DC 변환기는 thick gate oxide 옵션이 포함된 0.18${\mu}m$ CMOS 표준 공정으로 제작하였다. 내부 필터 커패시터를 포함한 칩의 면적은 8.1$mm^2$ 이고, 제어기가 차지하는 면적은 1.15$mm^2$ 이다. 부하 전류 300mA 이상에 대하여 4V의 출력을 얻는 변환기의 최대 효율은 76% 이상, load regulation은 100mA의 변화에 대하여 0.012% (0.5mV) 의 특성을 갖는다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권9호
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• pp.1755-1762
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• 2016

본 논문에서는 입력전압 범위가 향상된 저면적 이중출력 스위치드 커패시터 DC-DC 변환기를 제안하였다. 기존의 스위치드 커패시터는 면적이 작고 저렴하지만, 효율적인 전압변환을 하는 입력전압의 범위가 좁고 다중출력의 경우 면적이 커지고 전력효율이 낮아진다. 제안된 스위치드 커패시터 DC-DC 변환기는 입력전압에 따라 커패시터 어레이 구조를 변경하여 최적의 효율을 갖는 입력 범위를 증가시켰다. 그리고 두 개의 스위치 어레이를 공유함으로써 스위치와 커패시터 수를 32개에서 25개로 줄였다. 제안된 변환기는 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정에서 제작하였다. 시뮬레이션 결과 입력전압 범위는 0.7~1.8V이고, 최대 전력 효율은 90%이며, 칩의 면적은 $0.255mm^2$이다.

• 전기전자학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.203-210
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• 2012

기존의 DC-DC 부스트 변환기에 사용되는 non-overlapping gate driver는 dead-time이 고정되어 있기 때문에 body-diode conduction loss 또는 charge-sharing loss가 발생하는 문제점을 가지고 있다. 이러한 loss에 의한 효율 감소를 줄이기 위해 본 논문에서는 dead-time 적응제어 기능을 갖는 PWM DC-DC 부스트 변환기를 설계하였다. 제안된 DC-DC 부스트 변환기는 CMOS $0.35{\mu}m$ 공정으로 설계되었고, 입력전압 2.5V를 받아서 3.3V의 출력전압으로 승압시킨다. 스위칭 주파수는 500kHz이며, 최대효율은 97.3%이다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2012년도 추계학술대회
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• pp.285-288
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• 2012

기존의 DC-DC Boost 변환기에 사용되는 일반적인 non-overlapping gate driver는 dead-time이 고정되어 있기 때문에 body-diode conduction loss 또는 charge-sharing loss가 발생하는 문제점이 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 loss에 의한 효율 감소를 줄이기 위해 dead-time 적응제어 기능을 갖는 PWM DC-DC Boost 변환기를 설계하였다. 또한, 부하전류가 작은 경우 효율을 증가시키기 위해 power switching 회로를 사용하였다. 그 결과 넓은 부하 전류 범위에서 높은 효율을 얻을 수 있다. 제안된 DC-DC Boost 변환기는 CMOS 0.18um공정으로 설계하였다. 2.5V의 입력전압을 받아서 3.3V의 출력전압을 얻는다. 스위칭 주파수는 500kHz이며, 최대효율은 97.8%이다.

• 전기전자학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.134-142
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• 2011

본 논문에서는 3중 모드 고효율 DC-DC 벅 변환기를 설계하였다. 설계된 벅 변환기는 부하 전류가 큰 경우(100mA~500mA)에는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 방식을 사용하고, 부하 전류가 작은 경우(1mA~100mA)에는 PFM(Pulse Frequency Modulation) 제어 방식을 사용하며, 부하 전류가 1mA 이하인 대기모드(sleep mode)에서는 LDO(Low Drop Out)를 사용한다. 또한, PFM 모드에서 부하 전류가 작은 경우 효율을 증가시키기 위해 DPSS(Dynamic Partial Shutdown Strategy) 기법을 사용하였다. 그 결과 설계된 변환기는 넓은 부하 전류 범위에서 높은 효율을 얻을 수 있다. 제안된 벅 변환기는 CMOS 0.18um공정을 이용하여 설계되었다. 최대 효율은 96.4% 이고, 최대 부하 전류는 500mA이다. 입력과 출력 전압은 각각 3.3V와 2.5V이며, 칩 크기는 PAD를 포함하여 1.15mm ${\times}$ 1.10mm이다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제22권8호
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• pp.805-808
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• 2011

본 논문에서는 220 V의 AC 전원을 공급받아 13.56 MHz의 RF 신호를 출력하는 고효율, 고출력 Class E 전력송신기를 설계하였다. 송신기는 AC-DC 변환기와 class E 전력 증폭기로 구성된다. 설계된 AC-DC 변환기는 220V/60 Hz의 가정용 전원을 공급 받아서 약 290 V의 DC 전압을 출력한다. 이때, AC-DC 변환기는 98.03 %의 매우 높은 변환 효율을 가진다. 변환 효율을 최대로 하기 위하여 별도의 DC-DC 변환기를 사용하지 않고, AC-DC 변환기의 출력 전압을 주 전력 증폭기의 드레인 바이어스 전압으로 사용하였다. 또한, class E 전력 증폭기의 전력손실을 최소화하기 위해 high-Q 인덕터를 제작하였다. 측정 결과, 13.56 MHz에서 동작하는 class E 전력 증폭기는 최대 출력 전력 323.6 Watt에서 84.2 %의 PAE(Power-Added Efficiency)를 가진다. AC-DC 변환기를 포함한 class E 전력 송신기는 323.6 Watt에서 82.87 %의 매우 높은 효율 특성을 나타낸다.

• 전기전자학회논문지
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• 제24권3호
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• pp.853-858
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• 2020

본 논문은 통신기기에서 유입 되는 RF 노이즈에 대해 내성을 가진 OLED용 2-채널 DC-DC 변환기를 제안한다. RF 신호 내성을 위해, 입력전압 변동만큼 감쇠시키는 입력전압 변동감쇠 회로가 내장된다. 양의 전압 V_POS를 출력하는 부스트 변환기는 SPWM-PWM 듀얼모드로 동작하고, 데드 타임을 제어함으로써 전력 효율을 제고한다. V_NEG를 출력하는 인버팅 차지펌프는 2-상 출력 구조로 VCO를 이용한 PFM으로 동작해 작은 리플을 갖도록 설계된다. 0.18 ㎛ BCDMOS 공정으로 시뮬레이션 한 결과, 부스트 변환기 출력전압의 오버슈트와 언더슈트는 10 mV에서 각각 2 mV, 5 mV로 감소하였다. 또한, 2-채널 DC-DC 변환기의 전력효율은 39%~93%을 가졌고, 데드 타임 제어기를 적용한 부스트 변환기의 효율은 종전보다 최대 3% 증가하였다.