• 전기전자학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.586-592
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• 2014

본 논문에서는 DT-CMOS(Dynamic Threshold voltage Complementary MOSFET) 스위칭 소자를 사용한 DC-DC Buck 컨버터를 제안하였다. 높은 효율을 얻기 위하여 PWM 제어방식을 사용하였으며, 낮은 온 저항을 갖는 DT-CMOS 스위치 소자를 설계하여 도통 손실을 감소시켰다. 제안한 Buck 컨버터는 밴드갭 기준 전압 회로, 삼각파 발생기, 오차 증폭기, 비교기, 보상 회로, PWM 제어 블록으로 구성되어 있다. 삼각파 발생기는 전원전압(3.3V)부터 접지까지 출력 진폭의 범위를 갖는 1.2MHz의 주파수를 생성하며, 비교기는 2단 증폭기로 설계되었다. 그리고 오차 증폭기는 70dB의 이득과 $64^{\circ}$의 위상여유를 갖도록 설계하였다. 또한 제안한 Buck 컨버터는 current-mode PWM 제어회로와 낮은 온 저항을 갖는 스위치를 사용하여 100mA의 출력 전류에서 최대 95%의 효율을 구현하였으며, 1mA 이하의 대기모드에도 높은 효율을 구현하기 위하여 LDO 레귤레이터를 설계하였으며, 또한 2개의 IC 보호 회로를 내장하여 신뢰성을 확보하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제26권1호
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• pp.71-80
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• 2015

한정된 배터리 용량으로 장시간 모바일 시스템을 구동시키기 위하여 저전력 설계에 대한 요구가 높아지면서 PMIC(Power Management IC)의 핵심 부분인 LDO(Low Drop-Out) 레귤레이터의 설계에 대한 관심이 증가하고 있다. 본 논문에서는 Dongbu HiTek $0.5{\mu}m$ BCDMOS 공정을 이용하여 최적화 기법 중 하나인 기하 프로그래밍(Geometric Programming: GP)을 통해 외부 커패시터가 없는 LDO 레귤레이터의 성능을 최적화하였다. 계수가 양수인 단항식 (monomial)으로 모델링된 트랜지스터의 특성 파라미터들을 이용하여 안정도(stability)와 PSR(Power-Supply Rejection)과 같은 LDO 레귤레이터의 특성을 기하 프로그래밍(Geometric Programming: GP)에 적용 가능한 형태로 유도하였다. 위상 마진(phase margin)과 PSR 모델은 시뮬레이션 결과와 비교하였을 때 각각 평균 9.3 %와 13.1 %의 오차를 보였다. 제안한 모델을 사용하여 PSR 제약 조건이 바뀔 경우, 자동화된 회로 설계를 수행하였고, 모델의 정확도를 검증하였다. 본 논문에서 유도된 안정도와 PSR 모델을 이용하면 회로의 목표 성능이 변화하더라도 부가적인 설계 시간을 줄이면서 목표 성능을 가진 회로를 재설계하는 것이 가능할 것이다.

• 전기전자학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.324-329
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• 2011

휴대 기기가 고기능화, 다기능화 됨에 따라 다양한 멀티미디어 기능이 요구되면서 배터리를 보다 장시간 이용하면서 더 높은 전력과 에너지가 요구되고 있다. 이에 따라 여러 개의 리튬이온 cell을 연결한 배터리팩이 많이 사용되고 있다. 2개 이상의 cell로 구성된 리튬이온 배터리를 안전하게 사용하기 위해서는 과전압 및 과전류, 고온으로 부터 보호해야 됨은 물론, 수명을 연장하기 위해서 각 cell의 전압을 같게 유지시켜주는 balancing 기능이 반드시 요구된다. 본 논문에서 제안한 IC는 모바일 기기뿐만 아니라 E-bike, 하이브리드 자동차, 전기 자동차 분야에도 적용 가능할 것으로 예상되며, 국내 PMIC 발전에 기여할 것으로 기대된다.

• 전기전자학회논문지
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• 제28권1호
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• pp.78-89
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• 2024

차량용 반도체에서 사용되는 BCD 공정 기반의 PMIC 칩은 아날로그 회로를 트리밍하기 위해 추가 마스크가 필요없는 MTP(Multi-Time Programmable) IP(Intellectual Property)를 요구한다. 본 논문에서는 저면적 MTP IP 설계를 위해 2개의 트랜지스터와 1개의 MOS 커패시터를 갖는 single poly EEPROM 셀인 MTP 셀에서 NCAP(NMOS Capacitor) 대신 PCAP(PMOS Capacitor)을 사용한 MTP 셀을 사용하여 MTP 셀 사이즈를 18.4% 정도 줄였다. 그리고 MTP IP 회로 설계 관점에서 MTP IP 설계의 CG 구동회로와 TG 구동회로에 2-stage voltage shifter 회로를 적용하였고, DC-DC 변환기 회로의 면적을 줄이기 위해 전하 펌핑 방식을 사용하는 VPP(=7.75V), VNN(=-7.75V)와 VNNL(=-2.5V) 전하 펌프 회로에서 각각의 전하 펌프마다 별도로 두고 있는 ring oscillator 회로를 하나만 둔 회로를 제안하였으며, VPPL(=2.5V)은 전하펌프 대신 voltage regulator 회로를 사용하는 방식을 제안하였다. 180nm BCD 공정 기반으로 설계된 4Kb MTP IP 사이즈는 0.493mm²이다.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제3권6호
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• pp.425-429
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• 2014

This paper proposes a DC-DC Buck-Converter with DT-CMOS (Dynamic Threshold-voltage MOSFET) Switch. The proposed circuit was evaluated and compared with a CMOS switch by both the circuit and device simulations. The DT-CMOS switch reduced the output ripple and the conduction loss through a low on-resistance. Overall, the proposed circuit showed excellent performance efficiency compared to the converter with conventional CMOS switch. The proposed circuit has switching frequency of 1.2MHz, 3.3V input voltage, 2.5V output voltage, and maximum current of 100mA. In addition, this paper proposes a SCP (Short Circuit Protection) circuit to ensure reliability.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.1020-1021
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• 2015

본 논문에서는 상용전압 AC 220V를 인가전압으로 사용하여 PMIC(Power Management IC)의 구동에 적합한 전압을 인가해주는 Pre-Regulator를 설계하였다. 설계된 Pre-Regulator는 상용전압을 사용하기 때문에 Device의 내압이 700V인 Magnachip $0.35{\mu}m$ BCD 공정을 이용하여 설계되었으며, 회로의 구성은 저전압 입력 보호 기능 및 JFET의 구동 제어를 위한 Under Voltage Lock Out(UVLO)회로, 전압조정기(Regulator)의 기준전압을 생성해주는 밴드갭 기준전압 발생(Bandgap Reference)회로, LDO(Low Drop Out)회로로 구성되어있다.

• Journal of Semiconductor Engineering
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• 제1권2호
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• pp.64-73
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• 2020

As CMOS technology scales down, the design of analog signal processing circuit becomes far more difficult because of steadily decreasing supply voltage and smaller intrinsic gain of transistors. With sub-1V supply voltage, the conventional analog signal processing relying on high-gain amplifiers is not an effective solution and different approach has to be sought. One of the promising approaches is "time-domain analog signal processing" which exploits the improving switching speed of transistors in a scaled CMOS technology. In this paper, various time-domain analog signal processing techniques are explained with some experimental results.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.71-78
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• 2017

본 논문에서는 휴대기기용 DC-DC 부스트 컨버터를 설계하였다. 제안하는 DC-DC 부스트 컨버터는 1MHz의 스위칭 주파수로 구동되며, 인덕터, 출력 커패시터, MOS 트랜지스터 등으로 이루어지는 파워단 부분과 보호회로단, 컨트롤블럭단으로 구성하였다. CMOS magnachip $0.18{\mu}m$ 공정을 이용하여 SPICE 모의실험을 통하여 동작을 확인하였고, 칩을 제작하여 모의실험결과와 비교 분석하였다. 설계된 컨버터는 3.3 V 입력 전압 조건에서 출력전압 4.8 V 가 나타났고, 출력전류 95 mA 로 기존의 25~50 mA보다 큰 출력을 얻었다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제14권3호
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• pp.300-312
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• 2014

A single-inductor multiple-output (SIMO) DC-DC converter providing buck and boost outputs with a new switching sequence is presented. In the proposed switching sequence, which does not require any additional blocks, input energy is delivered to outputs continuously by flowing current through the inductor, which leads to high conversion efficiency regardless of the balance between the buck and boost output loads. Furthermore, instead of multiple output loop compensation, only the freewheeling current feedback loop is compensated, which minimizes the number of off-chip components and nullifies the need for the equivalent series resistance (ESR) of the output capacitor for loop compensation. Therefore, power conversion efficiency and output voltage ripples can be improved and minimized, respectively. Implemented in a 0.35-${\mu}m$ CMOS, the proposed SIMO DC-DC converter achieves high conversion efficiency regardless of the load balance between the two outputs with maximum efficiency reaching up to 82% under heavy loads.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2007년도 추계종합학술대회
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• pp.493-496
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• 2007

최근 유비쿼터스 시대에 진입하면서 PDA,PMP, Smart Phone 등의 휴대형 정보기기의 보급으로 임베디드 시스템의 기능이 다양해지고 멀티미디어 기능이 강화됨에 따라 시스템이 처리해야할 정보의 양도 늘어나고 있다. 이에 따라 시스템은 대용량의 전력 공급이 필요하게 되었다. 그러므로 Battery라는 제한적인 에너지원을 사용하는 휴대형기기에서 전력 관리는 중요한 이슈가 되고 있다. 본 논문에서는 미아방지용 스마트 디바이스에 최적화된 젼력 관리 솔루션을 제공하는데에 초점을 맞추었다. CPU는 ARM9 Core를 사용하고 Windows CE 5.0을 Porting 하였다.