높은 역률을 가지는 단순 구조 LED 구동 전력컨버터

정강률,Jeong, Gang-Youl 한국전기전자학회 2018 전기전자학회논문지 Vol.22 No.3

This paper proposes the simple structure LED-driving power converter with high power factor. As the proposed power converter combines the PFC boost converter and the conventional flyback converter into only one power conversion circuit, it simplifies the structure of LED-driving power converter. Thus the proposed converter is controlled using only one PWM controller IC, and it achieves high power factor, constant output voltage/current and cost-effectiveness. Therefore the proposed converter is suitable for the industry production and utilization of LED-light-system. In this paper, the operation analysis and design example of the proposed converter are explained, briefly. Also experimental results of the prototype that is implemented based on the designed circuit parameters are shown to validate operation characteristics of the proposed converter. 본 논문에서는 높은 역률을 가지는 단순 구조 LED 구동 직류 전력컨버터를 제안한다. 제안한 전력컨버터는 PFC 부스트 컨버터와 전통적인 플라이백 컨버터를 오직 하나의 전력변환 회로로 병합함으로써 LED 구동 전력컨버터의 구조를 단순화한다. 그리하여 제안한 컨버터는 오직 하나의 PWM 제어기 IC를 이용하여 제어되고 높은 역률과 정출력 전압/전류 및 제작비용의 효율성을 달성한다. 따라서 제안한 컨버터는 LED 조명시스템의 산업 생산과 이용에 적합하다. 본 논문에서는 제안한 컨버터의 동작분석과 설계예시를 간단하게 설명한다. 또한 설계된 회로파라미터들에 근거하여 제작된 프로토타입의 실험결과를 통하여 제안한 컨버터의 동작특성을 입증한다.

다중공진회로를 이용한 고효율 DC-DC 컨버터

정강률(Gang-Youl Jeong) 한국전기전자학회 2021 전기전자학회논문지 Vol.25 No.1

본 논문에서는 다중공진회로를 이용한 고효율 DC-DC 컨버터를 제안한다. 제안한 컨버터는 하프브리지 전력구조이며 컨버터의 고효율화를 위해 2개의 인덕터(LL)와 1개의 커패시터(C)로 구성된 다중공진회로를 이용한다. 이 다중공진회로는 동작모드에 따라, 각각의 공진주파수를 가진 직렬회로 형태의 공진회로를 각각 형성한다. 본 논문에서는 먼저, 동작모드와 정상상태 기본파 근사 모델링에 의해 제안한 컨버터의 동작원리를 설명한다. 그다음 이에 근거하여 제안한 컨버터의 설계예시를 보인다. 그리고 설계된 회로 파라미터에 의해 제작된 프로토타입 컨버터의 실험결과를 통하여 제안한 컨버터의 고효율 DC-DC 전력변환 동작특성을 입증한다. This paper presents the high-efficiency DC-DC converter using the multi-resonant-circuit. The proposed converter has the power topology of half-bridge and utilizes the multi-resonant-circuit that is composed of 2 inductors (LL) and 1 capacitor (C) to achieve high-efficiency. The multi-resonant-circuit forms each resonant circuit of series circuit type with each resonant frequency, according to the operation modes. This paper first describes the operation pirinciples of proposed converter by the operation modes and steady-state fundamental approximation modelling. Then it shows a design example of the proposed converter based on the principles. And it is validated that the proposed converter has the operation characteristics of high-efficiency DC-DC power conversion through the experimental results of prototype converter implemented by the designed circuit parameters.

단일단 교류 전력변환기를 이용한 자동 교류 전압조정기

정강률(Gang-Youl Jeong) 한국정보기술학회 2022 한국정보기술학회논문지 Vol.20 No.11

This paper presents the automatic AC voltage regulator using the single-stage AC power converter. The proposed automatic AC voltage regulator uses a pulse-width modulation(PWM) type non-isolated single-stage step-up/down AC power converter to control and maintain the level of AC voltage on the output-side to a desired level. Since the proposed voltage regulator controls the magnitude of output voltage by using only the average of the scaling values of the output voltage fed back by a simple voltage feedback circuit without phase synchronization, the control method of output voltage is simple. Thus, the proposed voltage easily controls the entire system using a single-chip microcontroller. In this paper, first, the operating principle of the power converter of proposed voltage regulator is briefly explained, and then the feedback and control method of output voltage are described. The feasibility and operating characteristics of proposed voltage regulator are verified through the experimental results of prototype. The proposed voltage regulator can control and maintain the output-side AC voltage to a desired level by performing the step-up/down control operation accurately, and shows a fast dynamic response characteristic.

임계전류도통모드로 동작하는 디지털제어 단상 역률개선 컨버터

정강률(Jeong, Gang-Youl) 한국산학기술학회 2010 한국산학기술학회논문지 Vol.11 No.7

본 논문에서는 임계전류도통모드로 동작하는 디지털제어 단상 역률개선(PFC; power-factor correction) 컨버터 를 제안한다. 제안한 컨버터는 PFC를 위하여 DC-DC 부스트 컨버터 구조를 이용하며 인덕터전류를 임계도통모드로 동작시킨다. 또한 제안한 컨버터는 마이컴을 이용하여 디지털적으로 제어되기 때문에 제어회로는 간단해지고 컨버터 는 더욱 효과적으로 동작한다. 본 논문에서는 먼저 제안한 컨버터의 동작원리를 설명하고 회로를 해석한다. 그리고 본 논문은 제안한 컨버터의 구현방법을 소프트웨어와 회로설계 부분으로 구분하여 구체적인 설계예와 함께 설명한다. 또한 설계된 회로파라미터에 의한 프로토타입 컨버터의 실험결과로 제안한 컨버터가 단상 PFC 컨버터로써 좋은 동작 특성을 가지고 있음을 보인다. This paper presents a digital-controlled single-phase power-factor correction (PFC) converter operating in critical current conduction mode. The proposed converter utilizes the DC-DC boost converter topology for the PFC and operates the inductor current in critical conduction mode. Because the proposed converter is controlled digitally using a micom, its control circuit is simplified and the converter operates more effectively. This paper first explains the operational principles of the proposed converter and then analyzes the converter circuit. And this paper explains the implementation method of proposed converter with a detail design example, which is divided into software and circuit design parts. Also, it is shown through the experimental results of the prototype converter by the designed circuit parameters that the proposed converter has good performance as a single-phase PFC converter.

단일칩 마이컴을 이용한 위상변위 방식 풀브리지 직류-직류 전력변환기

정강률(Gang-Youl Jeong) 한국전기전자학회 2021 전기전자학회논문지 Vol.25 No.3

본 논문에서는 단일칩 마이컴을 이용한 위상변위 방식 직류-직류 전력변환기를 제안한다. 제안한 전력변환기의 1차측은 위상변위 방식에 의하여 단극성 펄스폭변조(unipolar PWM)로 동작하는 풀브리지 전력구조이며, 2차측은 4개의 다이오드로 구성된 풀브리지 전파정류기이다. 제안한 전력변환기의 제어는 단일칩 마이컴에 의해 수행되고, 그 MOSFET 스위치들은 부트스트랩 회로에 의해 구동된다. 그래서 전력변환기의 전체 시스템은 간단하다. 제안한 전력변환기는 공진회로와 저지커패시터를 이용하여 고효율을 달성한다. 본 논문에서는 먼저, 제안한 전력변환기의 전력회로의 동작을 각 동작모드를 따라 설명한다. 그리고 제안한 전력변환기의 전력회로 설계방식을 보이고 제안한 전력변환기를 동작시키는 마이컴 상의 소프트웨어 제어 알고리즘과 피드백 및 스위치 구동 회로에 관하여 간략히 설명한다. 그 후, 본 논문에서 제시한 설계와 구현방식에 의하여 설계하고 제작된 시제품 전력변환기의 실험결과를 통하여 제안한 전력변환기의 동작 특성을 입증한다. 실험결과에서 약 92%정도의 최고 효율을 얻었다. This paper presents the phase-shift full-bridge DC-DC converter using the one-chip micom. The proposed converter primary is the full-bridge power topology that operates with the unipolar pulse-width modulation (PWM) by the phase-shift method, and the secondary is the full-bridge full-wave rectifier composed of four diodes. The control of proposed converter is performed by the one-chip micom and its MOSFET switches are driven by the bootstrap circuit. Thus the total system of proposed converter is simple. The proposed converter achieves high-efficiency using the resonant circuit and blocking capacitor. In this paper, first, the power-circuit operation of proposed converter is explained according to each operation mode. And the power-circuit design method of proposed converter is shown, and the software control algorithm on the micom and the feedback and switch drive circuits operating the proposed converter are described, briefly. Then, the operation characteristics of proposed converter are validated through the experimental results of a designed and implemented prototype converter by the shown design and implementation method in this paper. The highest efficiency in the results was about 92%.

고효율 고역률 LED 조명장치용 전원공급장치

정강률(Gang-Youl Jeong) 한국정보기술학회 2018 한국정보기술학회논문지 Vol.16 No.11

This paper presents the high efficiency and high power-factor power supply for LED lighting equipment. The proposed power supply is the single-stage power structure consisted of the full-bridge diode rectifier and flyback converter, and thus the power-factor correction and output voltage regulation are performed simultaneously using only one controller IC and one power semiconductor switch. Furthermore, the proposed power supply reduces the voltage stress and switching loss of main switch using the regenerative snubber, and it improves the system efficiency using the synchronous rectifier. The applied synchronous rectifier is the new voltage-driven type and its operation and construction are simple. In this paper, the operation principle of proposed power supply is explained through the operation analyses of its power-factor correction and main power conversion parts and the operation of synchronous rectifier is described, briefly. Also, a design example of the power circuit of 40W-class prototype is shown and the operation characteristics of proposed power supply are validated through the experimental results of the implemented prototype by the designed circuit parameter.

고효율 공진형 비대칭 하프브리지 플라이백컨버터

정강률(Gang-Youl Jeong),유두희(Doo-Hee Yoo) 한국조명·전기설비학회 2010 조명·전기설비학회논문지 Vol.24 No.4

본 논문에서는 고효율 공진형 비대칭 하프브리지 플라이백컨버터가 제안된다. 컨버터의 1차측 하프브리지 회로는 공진커패시턴스와 변압기 누설인덕턴스를 이용하여 비대칭 펄스폭변조(PWM; Pulse-Width Modulation) 방식에 의한 소프트스위칭 형태로 동작한다. 그리고 컨버터 2차측의 플라이백 회로는 간단한 구동회로에 의해 새로운 전압구동방식으로 동작하는 동기정류기를 이용한다. 제안된 컨버터는 이렇게 하여 컨버터의 전체효율을 향상시킨다. 또한 본 논문에서는 제안된 컨버터의 동작원리를 모드별로 설명하고 컨버터 설계 시의 고려사항과 프로토타입 컨버터의 설계 예를 각각 제시한다. 그리고 본 논문에서 제안하는 전압구동방식으로 동작하는 동기정류기의 간단한 구동기법에 관하여 간략하게 설명한다. 설계된 프로토타입 컨버터는 광범위 입력전압(교류 V<SUB>in,rms</SUB>=75∼265[V])이 가능하며 5[V]의 직류 출력전압과 100[W]의 출력전력을 가진다. 제안된 컨버터의 우수한 성능을 입증하기 위하여 설계된 파라미터로써 프로토타입 컨버터를 제작하여 실험하였으며, 이를 통하여 제안된 컨버터의 우수한 성능을 보인다. This paper presents a high efficiency resonant asymmetrical half-bridge flyback converter. The primary half-bridge circuit of the converter operates by a soft-switching type using the asymmetrical pulse-width modulation (PWM) method with the resonant capacitance and transformer leakage inductance. The secondary flyback circuit of the proposed converter utilizes a synchronous rectifier, which operates by a new voltage-driven method with a simple drive circuit. Thus the proposed converter improves the total efficiency. This paper explains the operational principle of the proposed converter by each mode and shows the converter design consideration and a design example for the prototype converter, respectively. After that, the proposed simple driving technique of the synchronous rectifier by a voltage-driven method is explained, briefly. The designed prototype converter has wide input voltage (AC V<SUB>in,rms</SUB>=75∼265[V]), 5[V] DC output voltage, and 100[W] output power. To verify the excellent performance of the proposed converter, the designed prototype is implemented and experimented. The good performance of the proposed converter is shown through the experimental results.

자기구동 동기정류기를 이용한 고효율 풀브리지 DC-DC 컨버터

정강률(Gang-Youl Jeong) 한국정보기술학회 2014 한국정보기술학회논문지 Vol.12 No.7

This paper presents a high efficiency full-bridge DC-DC converter using a self-driven synchronous rectifier. The proposed converter achieves high efficiency using the pulse-width modulation (PWM) phase shift (PS) switching and the synchronous rectifier technique that reduce losses of the primary and secondary sides of converter, respectively. In particular, the converter secondary rectifier uses the full-wave synchronous rectifier by a center-tap typed transformer, where the self-driven method is applied for driving itself and thus its circuit and operation are made to be simplified. Thus the efficiency of the proposed full-bridge DC-DC converter is more improved about 4% than that of the conventional full-bridge DC-DC converter in the total load range, averagely. These improved results are shown through the experimental results of the prototype converter that is designed and implemented according to the operational principles explained in this paper.

블로킹커패시터를 이용한 향상된 위상천이 펄스폭변조 풀브리지 컨버터

정강률(Gang-Youl Jeong) 한국조명·전기설비학회 2011 조명·전기설비학회논문지 Vol.25 No.8

This paper presents an improved phase-shift pulse-width modulation (PWM) full-bridge converter using a blocking capacitor. As the proposed converter reduces the circulation energy by inserting only one series blocking capacitor at the primary side of the conventional phase-shift PWM full-bridge converter structure, it improves the operation characteristics of the conventional converter. In this paper, first, the operation of conventional phase-shift PWM full-bridge converter is roughly reviewed, and then the operational principle of the proposed converter is classified and explained by each mode. After that, a prototype design example based on the operational principle is shown. Then, the improved operation characteristics of the proposed converter are actually verified through the experimental results.

Simple LCD CCFL-backlight Resonant Inverter

정강률(Jeong, Gang-Youl) 한국산학기술학회 2011 한국산학기술학회논문지 Vol.12 No.1

본 논문에서는 간단한 LCD CCFL백라이트 공진형 인버터를 제안한다. 먼저 서론에서 다양한 전통적 CCFL 인버터의 토폴로지들을 간략하게 살펴보고, 그 다음 각 본론에서 제안한 인버터에 대하여 구체적으로 설명한다. 제안 한 인버터는 단일스위치를 가진 새로운 E-계열 공진회로를 이용하며 단일칩 마이크로컨트롤러에 의해 제어된다. 그 리하여 제안한 컨버터는 매우 간단하다. 더욱이 제안한 컨버터는 대부분의 동작조건에서 공진 영전압스위칭을 확보 할 수 있으며 디지털 디밍제어를 간단하게 수행한다. 제안한 인버터가 LCD CCFL백라이트 인버터로 좋은 성능을 가 지고 있음을 실험결과를 통하여 보인다. This paper presents a simple LCD CCFL-backlight resonant inverter. First, in introduction various conventional inverter topologies for the CCFL are reviewed, briefly, and then, in each main subject the proposed inverter is explained, in detail. The proposed inverter utilizes a new class-E resonant circuit with a single-switch and is controlled by a single-chip microcontroller, which is very simple. Moreover, the proposed inverter can ensure resonant zero voltage switching (ZVS) under most operating conditions and performs simply the digital dimming control. It is shown through experimental results that the proposed inverter has good performance for the LCD CCFL-backlight.