In this paper a prototype of high frequency heating power supply system based on the high frequency heating principle is designed to take the place of acupuncture, moxibustion, warm dressing treatment and some other traditional physical therapy methods. Which possess the advantages of low cost, convenient, easy operation and good effect. The high frequency heating power supply can generate a pulse voltage of more than 1KV with 300KHz switching frequency to heat the patient's skin. The skin temperature can reach to $41{\sim}42^{\circ}C$. The peak current control method is used to maintain the skin temperature in the designed range. The design of the main circuit is based on the flyback converter topology. An easier and practical design method is proposed in this paper. The power supply system prototype is verified to be stable and reliable by both the simulation and experimental results.
With the 4th industrial revolution, condition monitoring using machine learning techniques has become popular among researchers. An overload due to complex operations causes several irregularities in MOSFETs. This study investigated the acquired voltage to analyze the overcurrent effects on MOSFETs using a failure mode effect analysis (FMEA). The results indicated that the voltage pattern changes greatly when the current is beyond the threshold value. Several features were extracted from the collected voltage signals that indicate the health state of a switched-mode power supply (SMPS). Then, the data were reduced to a smaller sample space by using a principal component analysis (PCA). A robust machine learning algorithm, the support vector machine (SVM), was used to classify different health states of an SMPS, and the classification results are presented for different parameters. An SVM approach assisted by a PCA algorithm provides a strong fault diagnosis framework for an SMPS.
As the high-level of the industrial and information age, the electricity become the indispensable element in the daily life including OA, FA, and computer, electric home appliances, and etc. In particular, The continuous use of the high capacity power supply system by applying a Switching Mode Power Supply(SMPS) according to the increase of the secondary side output terminal of the power load of the refrigerator of the home appliance or automation of the plant is pressed. The purpose using the way with this kind of high-capacity altogether is to supply the output voltage and output current regardless of the input voltage or to the external environmental conditions of the secondary-side load fluctuation. In this paper, a combination of a Buck Converter with Boost Converter by making a constant current source to control the inductor current and maintain stable power supply side operating characteristics, when load variations. While maintaining the same characteristics as conventional Buck Converter, and offer a DC-DC Converter system with the new switch pattern having a wide output range capable of operating in Buck-Boost Converter. In addition, after theoretical analysis, we carry out simulations and experiments to verify the validity and performance comparing with a conventional DC-to-DC converter.
The resonant planar transformer, which had power capacity of 300 W, input voltage of 220 V, output voltage of 15 V, and switching frequency of 500 kHz, was designed and manufactured by using the planar core with large effective area and the flat copper lead frames for miniaturization and high efficiency of the switching mode power supply (SMPS). As well as, a resonant converter equipped with the above mentioned planar transformer was manufactured and electromagnetic characteristics were investigated. The numerical value of turns for 1st and 2nd winding were 12 and 2 respectively. The self inductance of 1st winding was 33.2 ${\mu}H$, very low leakage inductance of 1.27 ${\mu}H$, and the coupling factor of 0.98 were obtained at switching frequency of 300 kHz. The high efficiency of 88.21 % for the SMPS equipped with planar transformer was obtained at power capacity of 300 W.
본 연구에서는 Bi-DMOS 기술을 이용하여 SMPS용 고내압 스윗칭 전력소자 내장형 one-chip PWM IC를 설계하였다. 기준전압회로는 다양한 온도와 공급전압의 변화에도 일정한 전압(5V)을 발생시킬 수 있도록 설계하였고, 오차 증폭기의 경우, 높은 dc gain$({\simeq}65.7db)$, unity frequency$({\simeq}189Khz)$, 적절한 $PM({\simeq}76)$를 가지면서 높은 입력저항을 갖도록 설계하였다. 비교기는 2단 구성으로 설계를 하였고, 삼각파 발생회로 경우, 외부 저항과 캐패시터를 이용해서 발진 주파수(20K), output swing 폭(3.5V)을 갖는 삼각파를 발생시켰다. 스윗칭 파워소자는 SOI 기판을 사용하고, 확장 드레인 영역의 길이와 도핑 농도를 적절히 조정, 350V급 내압을 갖는 n-LDMOSFET을 설계 하였다. 최종적으로, layout은 각 소자에 대한 디자인 룰(2um 설계 룰)을 설정하였고, Bi-DMOS 공정 기술을 바탕으로 PWM IC 회로와 n-LDMOSFET one-chip IC를 설계하였다.
최근 초고속 이더넷(ethernet)의 데이터 및 동작주파수 속도가 증가하고 있으며, 이에 따라 EMI(electromagnetic interference)가 증가하고 있다. 이러한 EMI의 발생은 주변 전자기기들에 영향을 미쳐 오동작 원인이 될 가능성이 높다. 본 연구에서는 고속 이더넷 스위치 EMI 발생의 주요 원인인 DC-DC SMPS (switching mode power supply)에서 발생하는 EMI 저감을 위해 EMI 필터를 적용하였다. EMI 필터소자는 소형화, 양산화에 장점을 가지며, 내전압(dielectric voltage) 특성이 우수한 MLCC (multi-layer ceramic capacitor)를 사용하였다. MLCC 필터는 X-커패시터 및 X, Y-커패시터로 구성되어 있다. X-커패시터는 10 nF 및 100 nF 용량의 2개의 MLCC와 1개의 마일러 콘덴서(mylar capacitor)로 구성하였다. Y-커패시터는 용량 27 nF의 6개의 MLCC를 사용하여 구성하였다. X-커패시터만을 EMI 필터로 적용한 경우, 전도성(conductive) EMI는 150 kHz ~ 30 MHz의 주파수 대역에서 EMI 전계강도가 허용 한계치를 초과함을 알 수 있었다. 또한 방사성(radiative) EMI도 특정 주파수에서 EMI 전계 강도가 높고, 허용 마진폭도 매우 적음을 알 수 있었다. 반면 X, Y-커패시터를 적용하였을 경우, 전 주파수 대역에서 전도성 EMI가 크게 감소하였으며, 방사선 EMI도 충분한 마진이 확보됨을 알 수 있었다. 또한 X, Y-커패시터의 전기적인 신뢰성을 평가하기 위하여 절연 저항(insulation resistance) 및 내전압 성능을 측정하였으며, 절연 저항 및 내저항 성능이 모두 전기적 신뢰성 기준을 만족함을 알 수 있었다. 결론적으로 MLCC 필터를 X, Y-커패시터로 사용하여 전도성 및 방사성 EMI 노이즈가 효과적으로 감소되었고, 우수한 전기적인 신뢰성도 확보됨을 알 수 있었다.
DC/DC컨버터는 임의의 직류전원을 부하가 요구하는 형태의 직류전원으로 변환시키는 전력변환기이다. 전압모드 DC/DC 컨버터는 주기적으로 입력측에서 출력측으로 전달되는 에너지를 제어하는 기능을 수행하기 위해 MOSFET(산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터), 인덕터, PWM 제어기(오실레이터, 연산증폭기, 비교기로 구성)를 이용한다. 본 논문에서 PWM(펄스폭 변조) 모듈과 스위칭모드로 제어하는 기본적인 승압과 강압컨버터를 연구하고, 전기적 특성을 SPICE로 시뮬레이션을 수행하며, 전력의 효율을 각 소자의 변화와 사양에 따라 분석하는데 있다.
In this paper, the proposed power supply is based on a modified version of the zero-voltage switching(ZVS) full-bridge phase-shift DC-DC converter, which incorporates commutation auxiliary inductors to provide ZVS for the entire load range as well as a commutation aid circuit to clamp the output diode voltage. The control strategy is based on two control loops operating in cascade mode. The complete operating principles and simulation results in presented.
본 논문에서는 초전도에너지저장 시스템에 적합한 간략한 회로 구성과 높은 신뢰성을 가지는 단상 무정전 전원공급장치를 제안한다. 제안된 시스템은 공통암 방식을 적용하여 스위칭 소자수를 저감한다. Normal, Stored-energy, Bypass의 세 가지 동작 모드에 대하여 상세히 설명한다. 사용되는 스위칭 소자수를 저감시키거나 수동소자로 대체시킬 경우 제어가 복잡해지고 자유도를 감소키는 문제점이 있지만 고성능의 디지털 제어기를 통해 추가적인 부담 없이 해결할 수 있다. 제안된 시스템의 타당성 검증을 위해 시뮬레이션 결과를 제시한다.
An EMC analysis of a switched mode power supply (SMPS) have been usually using unbalance circuit topologies and the major factor of disturbance is parasitic capacitance. We have proposed a balanced switching converter circuit, which is an effective way to reduce the common mode conducted noise. In this paper presents the relationship between common mode current and radiated field.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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