• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제10권3호
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• pp.1075-1080
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• 2015

A hybrid electric vehicle (HEV) powertrain has more than one energy source including a high-voltage electric battery. However, for a high voltage electric battery, the average current is relatively low for a given power level. Introduced to increase the voltage of a HEV battery, a compact, high-efficiency boost converter, sometimes called a step-up converter, is a dc-dc converter with an output voltage greater than its input voltage. The inductor occupies more than 30% of the total converter volume making it difficult to get high power density. The inductor should have the characteristics of good thermal stability, low weight, low losses and low EMI. In this paper, Mega Flux^® was selected as the core material among potential core candidates. Different structured inductors with Mega Flux^® were fabricated to compare the performance between the conventional air cooled and proposed potting structure. The proposed inductor has reduced the weight by 75% from 8.8kg to 2.18kg and the power density was increased from 15.6W/cc to 56.4W/cc compared with conventional inductor. To optimize the performance of proposed inductor, the potting materials with various thermal conductivities were investigated. Silicone with alumina was chosen as potting materials due to the high thermo-stable properties. The proposed inductors used potting material with thermal conductivities of 0.7W/m·K, 1.0W/m·K and 1.6W/m·K to analyze the thermal performance. Simulations of the proposed inductor were fulfilled in terms of magnetic flux saturation, leakage flux and temperature rise. The temperature rise and power efficiency were measured with the 40kW boost converter. Experimental results show that the proposed inductor reached the temperature saturation of 107℃ in 20 minutes. On the other hand, the temperature of conventional inductor rose by 138℃ without saturation. And the effect of thermal conductivity was verified as the highest thermal conductivity of potting materials leads to the lowest temperature saturations.

• 센서학회지
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• 제13권1호
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• pp.35-40
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• 2004

A thin-film multijunction thermal converter was fabricated through the process using 6 inch silicon wafer semiconductor process and bulk micromachining. Evanohm R alloy and chromel-constantan were used as a heater and thermocouple materials, respectively. The temperature coefficient of resistance of Evanohm R heater was about 75.12 ppm/$^{\circ}C$ and the voltage sensitivity of the thermal converter indicated about 5.75 mV/mW in air. The transfer differences, measured by FRDC-DC method in the frequency range from 20 Hz to 10 kHz, showed the value under about 1.36 ppm, 0.83 ppm for the film thickness of 500, 200 nm, respectively. And in case of a 200 nm-thick thermal converter, the AC-DC transfer differences seems to be stabilized below the value of 1 ppm in the frequency range from 1 kHz to 500 kHz.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제14권6호
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• pp.697-705
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• 2014

A single chip Programmable AC to DC Power Converter, consisting of wide band gap SiC MOSFET and SiC diodes, has been proposed which converts high frequency ac voltage to a conditioned dc output voltage at user defined given power level. The converter has high conversion efficiency because of negligible reverse recovery current in SiC diode and SiC MOSFET. High frequency operation reduces the need of bigger size inductor. Lead inductors are enough to maintain current continuity. A complete electrical analysis, die area estimation and thermal analysis of the converter has been presented. It has been found that settling time and peak overshoot voltage across the device has reduced significantly when SiC devices are used with respect to Si devices. Reduction in peak overshoot also increases the converter efficiency. The total package substrate dimension of the converter circuit is only $5mm{\times}5mm$. Thermal analysis performed in the paper shows that these devices would be very useful for use as miniaturized power converters for load currents of up to 5-7 amp, keeping the package thermal conductivity limitation in mind. The converter is ideal for voltage requirements for sub-5 V level power supplies for high temperatures and space electronics systems.

• 전기전자학회논문지
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• 제25권3호
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• pp.528-533
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• 2021

본 논문은 전기자동차용 고밀도 DC-DC 컨버터의 PCB 방열특성에 대해 나타낸다. 본 논문은 또한 고밀도 DC-DC 컨버터의 방열구조를 분석하고 열해석 시뮬레이션을 통해 고밀도 전원장치의 PCB 방열 설계를 최적화한다. 따라서 본 논문에서는 열전달 이론을 바탕으로 일반적인 전자기기의 방열 경로를 분석하고 열저항 등가 회로를 모델링한다. 또한 본 논문의 연구 대상인 500[W]급 동기식 벅 컨버터의 열저항 등가 회로를 모델링 하여 방열 성능 향상을 위한 구조적인 방열 경로를 제시한다. 입력전압 72[V], 출력전압 12[V]의 500[W]급 동기식 벅 컨버터에 다면 방열 구조를 적용하여 열해석 시뮬레이션결과와 시작품의 실험을 통해 제안 구조의 타당성을 검증한다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2010년도 추계학술대회 논문집
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• pp.907-908
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• 2010

• 전자공학회논문지D
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• 제35D권11호
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• pp.46-54
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• 1998

직선 또는 필라멘트 모양의 NiCr 박막 히터 및 Bi-Sb 박막 열전퇴(thermopile)로 구성되는 평면형 Bi-Sb 다중접합 열전변환기를 제작하고, 10 Hz에서부터 10 ㎑까지의 교류 입력신호에 대한 변환기의 교류-직류 변환 특성을 논의하였다. 변환기의 열감도를 증가시키고 또한 교류-직류 변환오차를 감소시키기 위하여, NiCr 히터 및 Bi-Sb 열전퇴의 고온 접합부를 열차단막 역할을 하는 Si₃N₄/SiO₂/Si₃N₄ 다이아프램위에 각각 형성하였고, 열전퇴의 저온 접합부는 방열판 역할을 하는 실리콘 림(rim)에 의해 지지되는 Si₃N₄/SiO₂/Si₃N₄ 박막위에 형성하였다. 단일 bifilar NiCr 히터가 내장된 변환기의 열감도는 공기 및 진공중에서 각각 약 14.0 ㎷/㎽ 및 54.0 ㎷/㎽였고, 교류-직류 전압 및 전류 변환 오차범위는 공기중에서 각각 약 ±0.60 ppm 및 ±0.11 ppm이었다. 변환기의 교류-직류 변환 정확도가 상용 3차원 구조의 다중접합 열전변환기의 것보다 훨씬 더 높게 개선되었으나, 시간에 따른 출력 열기전력의 변화는 비교적 높게 나타났다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제10권1호
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• pp.288-294
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• 2015

Recently, the module-integrated converter has shown an interest in the photovoltaic generation system. In this system, the high frequency transformer should be compact and efficient. The proposed method is based on the correlation characteristic between the copper and core loss to minimize the loss of transformer. By sizing an effective cross-sectional area and window area of core, the amount of loss is minimized. This paper presents the design and analysis of high frequency transformer by using the 3D finite element model coupled with DC-DC converter circuit for more accurate analysis by considering the nonlinear voltage and current waveforms in converter circuit. The current waveform in each winding is realized by using the ideal DC voltage source and switching component. And, the thermal analysis is performed to satisfy the electrical and thermal design criteria.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제9권5호
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• pp.1073-1081
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• 2005

본 논문은 상위 7비트와 하위 3비트의 segmented 전류원 구조로서 최적화 된 binary-thermal decoding 방식을 이용한 3.3v 10비트 CMOS D/A 변환기를 제안한다. segmeted 전류원 구조와 최적화 된 binary-thermal decoding 방식을 D/A 변환기가 지니므로 가질 수 있는 장점은 디코딩 논리회로의 복잡성을 단순화함으로 칩면적을 줄일 수 있다. 제안된 변환기는 0.35um CMOS n-well 표준공정을 이용하여 제작되었으며, 유효 칩면적은 $0.953mm^2$ 이다. 설계된 칩의 상승/하강시간, 정작시간 및 INL/DNL은 각각 1.92/2.1 ns, 12.71 ns, ${\pm}2.3/{\pm}0.58$ LSB로 나타났다. 또한 설계된 D/A 변환기는 3.3V의 공급전원에서는 224mW의 전력소모가 측정되었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2007년도 추계종합학술대회
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• pp.187-191
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• 2007

본 논문은 상위 7비트와 하위3비트의 binary-thermal decoding 방식과 segmented 전류원 구조로서 전력소모, 선형성 및 글리치 에너지등 주요 사양을 고려하여, 3.3V 10비트 CMOS D/A 변환기를 제안한다. 동적 성능을 향상 시키기위해 출력단에 return-to-zero 회로를 사용하였고, segmented 전류원 구조와 최적화 된 binary-thermal decoding 방식으로 D/A변환기가 가질 수 있는 장점은 디코딩 논리회로의 복잡성을 단순화 함으로 칩면적을 줄일 수 있다. 제안된 변환기는 $0.35{\mu}m$ CMOS n-well 표준공정을 이용한다. 설계된 회로의 상승/하강시간, 정착시간, 및 INL/DNL은 각각 1.90/2.0ns, 12.79ns, ${\pm}2.5/{\pm}0.7$ LSB로 나타난다. 또한 설계된 D/A 변환기는 3.3V의 공급전원에서는 250mW의 전력소모가 측정 된다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.691-698
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• 2008

본 논문은 상위 7-비트와 하위3-비트의 binary-thermal decoding 방식과 segmented 전류원 구조로서 전력소모, 선형성 및 글리치 에너지 등 주요 사양을 고려하여, 3.3V 10비트 CMOS D/A 변환기를 제안한다. 동적 성능을 향상 시키기위해 출력단에 return-to-zero 회로를 사용하였고, segmented 전류원 구조와 최적화 된 binary-thermal decoding 방식으로 D/A 변환기가 가질 수 있는 장점은 디코딩 논리 회로의 복잡성을 단순화함으로 칩면적을 줄일 수 있다. 제안된 변환기는 $0.35{\mu}m$ CMOS n-well 표준공정을 이용한다. 설계된 회로의 상승/하강시간, 정착시간, 및 INL/DNL은 각각 1.90/2.0ns, 12.79ns, ${\pm}2.5/{\pm}0.7\;LSB$로 나타난다. 또한 설계된 D/A 변환기는 3.3V의 공급전원에서는 250mW의 전력소모가 측정된다.