• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제25권4호
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• pp.269-275
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• 2004

인체내부의 각 조직은 서로 다른 저항률(resistivity)분포를 가지며, 조직의 생리학적, 기능적 변화에 따라 임피던스가 변화한다. 본 논문에서는 주로 기능적 영상을 위한 임피던스 단층촬영 (EIT, electrical impedance tomography) 시스템의 설계와 구현 결과를 기술한다. EIT 시스템은 인체의 표면에 부착한 전극을 통해 전류를 주입하고 이로 인해 유기되는 전압을 측정하여, 내부 임피던스의 단층영상을 복원하는 기술이다. EIT 시스템의 개발에 있어서는 영상복원의 난해함과 아울러 측정시스템의 낮은 정확도가 기술적인 문제가 되고 있다. 본 논문은 기존 EIT 시스템의 문제점을 파악하고 디지털 기술을 이용하여 보다 정확도가 높고 안정된 시스템을 설계 및 제작하였다. 크기와 주파수 및 파형의 변화 가능한 50KHz의 정현파 전류를 인체에 주입하기 위해 필요한 정밀 정전류원을 설계하여 제작한 결과, 출력 파형의 고조파 왜곡(THD, total harmonic distortion)이 0.0029%이고 진폭 안정도가 0.022%인 전류를 출력 할 수 있었다. 또한, 여러개의 정전류원을 사용함으로써 채 널간 오차를 유발하던 기존의 시스템을 변경하여, 하나의 전류원에서 만들어진 전류를 각 채널로 스위칭하여 공급함으로써 이로 인한 오차를 줄였다. 주입전류에 의해 유기된 전압의 정밀한 측정을 위해 높은 정밀도를 갖는 전압측정기가 필요하므로 차동증폭기, 고속 ADC및 FPGA(field programmable gate array)를 사용한 디지털 위상감응복조기 (phase-sensitive demodulator )를 제작하였다. 이때 병렬 처리를 가능하게 하여 모든 전극 채널에서 동시에 측정을 수행 할 수 있도록 하였으며, 제작된 전압측정기의 SNR(signal-to-noise ratio)은 90dB 이다. 이러한 EIT 시스템을 사용하여 배경의 전해질 용액에 비해 두 배의 저항률을 가지는 물체(바나나)에 대한 기초적인 영상복원 실험을 수행하였다. 본 시스템은 16채널로 제작되었으나 전체를 모듈형으로 설계하여 쉽게 채널의 수를 늘릴 수 있는 장점을 가지고 있어서 향후 64채널 이상의 디지털 EIT시스템을 제작할 계획이며, 인체 내부의 임피던스 분포를 3차원적 으로 영상화하는 연구를 수행 할 예정이다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제3권3호
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• pp.391-400
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• 2008

Multi-pulse topology of converters using elementary six-pulse GTO - VSC (gate turn off based voltage source converter) operated under fundamental frequency switching (FFS) control is widely adopted in high power rating static synchronous compensators (STATCOM). Practically, a 48-pulse ($6{\times}8$ pulse) configuration is used with the phase angle control algorithm employing proportional and integral (PI) control methodology. These kinds of controllers, for example the ${\pm}80MVAR$ compensator at Inuyama switching station, KEPCO, Japan, employs two stages of magnetics viz. intermediate transformers (as many as VSCs) and a main coupling transformer to minimize harmonics distortion in the line and to achieve a desired operational efficiency. The magnetic circuit needs altogether nine transformers of which eight are phase shifting transformers (PST) used in the intermediate stage, each rating equal to or more than one eighth of the compensator rating, and the other one is the main coupling transformer having a power rating equal to that of the compensator. In this paper, a two-level 48-pulse ${\pm}100MVAR$ STATCOM is proposed where eight, six-pulse GTO-VSC are employed and magnetics is simplified to single-stage using four transformers of which three are PSTs and the other is a normal transformer. Thus, it reduces the magnetics to half of the value needed in the commercially available compensator. By adopting the simple PI-controllers, the model is simulated in a MATLAB environment by SimPowerSystems toolbox for voltage regulation in the transmission system. The simulation results show that the THD levels in line voltage and current are well below the limiting values specified in the IEEE Std 519-1992 for harmonic control in electrical power systems. The controller performance is observed reasonably well during capacitive and inductive modes of operation.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권1호
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• pp.121-126
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• 2013

교류기기의 속도 및 토크 제어시스템에서 전력변환장치로 사용되는 싸이클로컨버터는 저속에서 토크가 크고 제어가 간단한 장점을 가지고 있다. 또한, 정류기, 직류링크부, 인버터가 설치되지 않으므로 시스템이 간단하고 대전력 시스템에 적합하다. 현재 사용되고 있는 대형선박의 추진전동기의 구동용 전력변환장치를 싸이클로컨버터로 변경하면 시스템이 간단해지므로 설치비용을 크게 감소시킬 수 있다. 하지만 기존의 싸이클로컨버터는 전력 반도체소자의 고속 스위칭에 의한 손실이 크고 출력 전압파형이 왜곡되어서 고조파 성분이 증가하게 된다. 본 논문에서는 이러한 단점을 개선하기 위해서 1차측에 위상이 다른 2개의 입력단과 2차측에 1개의 출력단으로 구성되는 상천이 필터를 설치한다. 위상이 다른 2개의 전압파형이 더해져서 2차측으로 변압됨으로써 전압파형이 정현파에 가깝게 출력된다. 그로 인해 추진전동기에 입력되는 전압파형이 개선되고 총고조파왜형율도 크게 감소한다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권12호
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• pp.81-88
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• 2006

본 논문에서는 새로운 선형 연산 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA)를 제안한다. OTA의 선형성 향상을 위해 이동도 보상 회로와 공통모드 전압 조절기법을 적용했다. 이동도 보상 회로는 각각 트라이오드와 서브스레쉬홀드 영역에서 동작하는 트랜지스터의 경로를 연결하여 이동도 감소를 보상한다. 공통모드 전압 조절기법은 공통모드 피드백(CMFB)과 공통모드 피드포워드(CMFF)로 구성된다. 제안된 기술은 넓은 입력전압 스윙 범위에서 향상된 Gm의 선형성을 나타낸다. 제안된 OTA는 ${\pm}1.1V$의 입력전압 스윙 범위 내에서 ${\pm}1%$의 Gm변화율을 갖고 총고조파 왜곡(THD)은 -73dB 이하이다. 제안된 OTA는 $0.35{\mu}m$ n-well CMOS 공정에서 공급전압이 3.3V를 갖도록 설계되었다.

• Journal of Power Electronics
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• 제16권4호
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• pp.1268-1276
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• 2016

A triode for alternating current (TRIAC) dimming light emitting diode (LED) driver, which adopts a variable switched capacitor for LED dimming and LED power regulation, is proposed in this paper. The proposed LED driver is power efficient, reliable, and long lasting because of the TRIAC switch that serves as its main switch. Similar to previous TRIAC dimmers for lamps, turn-on timing of a TRIAC switch can be controlled by a volume resistor, which modulates the equivalent capacitance of the proposed variable switched capacitor. Thus, LED power regulation against source voltage variation and LED dimming control can be achieved by the proposed LED driver while meeting the global standards for power factor (PF) and total harmonic distortion (THD). The long life and high power efficiency of the proposed LED driver make it appropriate for industrial lighting applications, such as those for streets, factories, parking garages, and emergency stairs. The detailed analysis of the proposed LED driver and its design procedure are presented in this paper. A prototype of 80 W was fabricated and verified by experiments, which showed that the efficiency, PF, and THD at V_s = 220 V are 93.8%, 0.95, and 22.5%, respectively; 65 W of LED dimming control was achieved with the volume resistor, and the LED power variation was well mitigated below 3.75% for 190 V < V_s < 250 V.

• 전자공학회논문지SC
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• 제37권4호
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• pp.28-34
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• 2000

본 논문에서는 완전평형 전류 적분기를 이용하여 저전압 구동이 가능하고 고주파수 응용이 가능한 연속시간 필터를 설계하였다. 적분기 회로의 평형 구조 특성 때문에 짝수 차수의 고조파 성분들이 제거되고, 입력 신호 범위가 2배가되어 제안된 필터는 개선된 잡음 특성과 넓은 동적범위를 갖는다. 또한 상보형 전류미러를 이용하기 때문에 바이어스 회로가 간단하고 필터의 차단주파수는 단일 바이어스 전류원에 의해 간단히 제어할 수 있다. 설계의 예로 3차 버터워스 저역통과 필터를 개구리도약법으로 구현하였고, 제안된 완전평형 전류모드 필터는 0.65㎛ CMOS n-well 공정 파라미터를 이용하여 SPICE 시뮬레이션한 후 필터의 특성을 검토하였다. 시뮬레이션 결과 3V의 공급 전압에서 50㎒의 차단주파수, 1%의 THD에서 69㏈의 동적 범위를 갖고, 전력소모는 4㎽이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제40권12호
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• pp.46-53
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• 2003

본 논문에서는 트랜지스터의 게이트-소스 전압에 따른 소자의 이동도 감소 현상으로 생기는 OTA의 선형성 감소를 보상하기 위한 새로운 선형 OTA론 설계하고, 이것을 9차 베셀 필터에 응용한다. 제안된 OTA의 입력단은 선형(triode) 영역에서 동작하는 트랜지스터와 subthreshold 영역에서 동작하는 트랜지스터가 병렬로 연결된 구조를 가진다. 이 구조는 이동도 감소 현상에 의한 3차 고조파 성분을 상쇄시키므로, 보다 넓은 입력 범위를 가지면서 개선된 선형성을 유지할 수 있는 OTA 회로의 구현이 가능하다. 제안한 OTA는 ±0.8V의 입력 범위 내에서 ±0.32%의 트랜스컨덕턴스(Gm) 변화율을 갖고 총 고조파 왜곡(THD)은 -60㏈ 이하이다. 제안된 OTA를 적용한 9차 베낄 필터는 공급전압 3.3V를 갖는 0.35㎛ n-well CMOS 공정으로 구현되었으며, 필터의 차단주파수는 8㎒, 전력소비는 65mW로 동작하였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제5권2호
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• pp.154-162
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• 2000

본 논문에서는 3상 강압형 다이오드 정류기에서 출력전압의 저주파 리플 전압을 감소시키기 위한 새로운 제어기법을 제안한다. 제안한 펄스 주파수 변조 기법은 강압형 다이오드 정류기의 출력전압과 넓은 부하 범위에 대한 주 스위치의 영전류 스위칭을 보장하기 위해 적용된다. 본 논문에서 적용된 펄스 주파수 변조 기법은 일반적으로 입력전류의 낮은 고조파의 단위 역률의 장점을 지니고 있다. 또한 출력전압에서 보여진 저주파 리플전압을 감소시키기 위해 효과적으로 사용되어진다. 제안된 제어기법을 자세하게 설명하며 그 타당성을 검증하기 위해 시뮬레인션 및 실험을 통하여 검증한다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권3호
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• pp.44-53
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• 2008

본 논문에서는 휴대용 오디고 제품의 헤드폰 구동을 위한 델타-시그마 변조기법 기반의 D급 증폭기를 제안한다. 제안된 D급 증폭기는 고성능 단일 비트 4차 델타-시그마 변조기를 이용하여 펄스폭 변조 신호를 발생시킨다. 높은 신호 대 잡음비를 얻는 것과 동시에 시스템의 안정성 확보를 위하여 시뮬레이션을 통해 변조기 루프필터의 폴과 제로를 최적화하였다. 테스트 칩은 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정으로 제작되었다. 칩 면적은 $1.6mm^2$ 이며, 20Hz 부터 20kHz까지의 신호대역을 대상으로 동작한다. 3V 전원전압과 32옴의 로드를 사용하여 측정된 출력은 0.03% 이하의 전고조파 왜율을 갖는다.

• Journal of Power Electronics
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• 제15권2호
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• pp.555-566
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• 2015

A TRIAC dimming LED driver that can control the brightness of LED arrays for a wide range of source voltage variations is proposed in this paper. Unlike conventional PWM LED drivers, the proposed LED driver adopts a TRIAC switch, which inherently guarantees zero current switching and has been proven to be quite reliable over its long lifetime. Unlike previous TRIAC type LED drivers, the proposed LED driver is composed of an LC input filter and a variable switched capacitance, which is modulated by the TRIAC turn-on timing. Thus, the LED power regulation and dimming control, which are done by a volume resistor in the same way as the conventional TRIAC dimmers, can be simultaneously performed by the TRIAC control circuit. Because the proposed LED driver has high efficiency and a long lifetime with a high power factor (PF) and low total harmonic distortion (THD) characteristics, it is quite adequate for industrial lighting applications such as streets, factories, parking garages, and emergency stairs. A simple step-down capacitive power supply circuit composed of passive components only is also proposed, which is quite useful for providing DC power from an AC source without a bulky and heavy transformer. A prototype 60 W LED driver was implemented by the proposed design procedure and verified by simulation and experimental results, where the efficiency, PF, and THD are 92%, 0.94, and 6.3%, respectively. The LED power variation is well mitigated to below ${\pm}2%$ for 190 V < $V_s$ < 250 V by using the proposed simple control circuit.