고출력 LED 모듈 역률 개선 방법 연구

노영환,Lho, Young Hwan 한국전기전자학회 2014 전기전자학회논문지 Vol.18 No.3

친환경 및 에너지 효율에 대한 관심이 증대되고 있는 가운데 LED(Light Emitting Diode)는 제어방식이 정 전류구동과 SMPS(Switching Mode Power Supply)방식으로 구동하므로 소형화 및 경량화를 이룰 수 있고 전력 소모가 적으며 효율이 높아 광원 및 조명장치에 활용하는데 유용하다. LED 생산업체는 고출력 LED 모듈의 칩 설계 원천기술의 확보가 필요하고, LED 를 조명으로 적용시키기 위해 전력손실을 줄일 수 있는 고출력 LED 모듈 개발을 위한 구동회로 설계와 역률 개선의 방안 연구가 필요하다. 산업현장에서 교류(AC) 직결 LED 구동소자인 HV9910를 일반적으로 사용하고 있다. 본 논문에서 HV9910에 PFC와 Noise Filter를 추가한 구동회로의 역률 및 효율에 대한 개선방법을 시뮬레이션을 통해 검증하는데 있다. Recently, LED (Light Emitting Diode) becomes to be useful to apply for the lightening sources in electric systems and the lightening equipment since the power is less consumed with high efficiency, and the size and the weight of LED are small and light, respectively. The LED is controlled with constant current and SMPS (Switching Mode Power Supply). It is necessary for the LED manufacturer to secure the fundamental technology of designing LED chip, and to study the methodology to improve the power factor (PF) and to design the operational circuit for the development of LED to reduce the power loss in the application of LED lightening. The direct AC (Alternating Current) LED driving circuit, HV9910, is widely used in the industry field. In this paper, it is to evaluate the improved methodology for the power factor and efficiency through simulations when PFC (Power Factor Correction) and Noise Filter are added to HV9910.

Electrical Characteristics of IGBT for Gate Bias under $\gamma$ Irradiation

노영환,Lho, Young-Hwan The Institute of Electronics and Information Engin 2009 電子工學會論文誌-SC (System and control) Vol.46 No.2

금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET)와 트랜지스터(Transistor)와 접합형으로 구성된 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT)의 게이트바이어스 상태에서 감마방사선을 조사하면 전기적특성에서 문턱전압과 전류이득의 감소가 발생한다. 저선량과 고선량에서 문턱전압의 이동은 전류의 증감에 따라 변화한다. 본 논문에서 콜렉터전류는 게이트와 에미터간의 전압으로 구동되는데 게이트 바이어스 전압과 조사량에 따라 실험하고 전기적 특성을 분석한다. 그리고 IGBT를 설계하는데 필요한 모델파라미터를 구하고 연구하는데 있다. The experimental results of exposing IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) samples to gamma radiation source show shifting of threshold voltages in the MOSFET and degradation of carrier mobility and current gains. At low total dose rate, the shift of threshold voltage is the major contribution of current increases, but for more than some total dose, the current is increased because of the current gain degradation occurred in the vertical PNP at the output of the IGBTs. In the paper, the collector current characteristics as a function of gate emitter voltage (VGE) curves are tested and analyzed with the model considering the radiation damage on the devices for gate bias and different dose. In addition, the model parameters between simulations and experiments are found and studied.

비균일 100V 급 초접합 트랜치 MOSFET 최적화 설계 연구

노영환(Young Hwan Lho) 대한전자공학회 2013 전자공학회논문지 Vol.50 No.7

전력 MOSFET(산화물-반도체 전위 효과 트랜지스터)는 BLDC 모터와 전력 모듈 등에 광범위하게 사용하고 있다. 기존 전력 MOSFET 구조는 온-저항과 항복전압사이에 절충(tradeoff)이 필요하다. 이러한 절충을 하지 않고 최적화를 하기위해 비균일 초접합 트랜치 MOSFET 를 설계하는데 동일한 항복전압에서 균일 초접합 트랜치 MOSFET보다 낮은 온-저항을 갖도록한다. 이를 위해 드리프트 영역에서 우수한 전기장 분포를 달성하기 위하여 선형구조의 도핑 프로파일을 제안하고, 단위 셀 설계, 도핑농도의 특성분석, 전위분포를 SILVACO TCAD 2D인 Atlas 소자 소프트웨어를 사용하여 시뮬에이션을 수행하였다. 결과로 100V 급 MOSFET에서 비균일 초접합 트랜치 MOSFET가 균일 초접합 트랜치 MOSFET보다 온-저항에서 우수한 특성을 보여주고 있다. Power MOSFET (metal-oxide semiconductor field-effect transistor) are widely used in power electronics applications, such as BLDC (Brushless Direct Current) motor and power module, etc. For the conventional power MOSFET device structure, there exists a tradeoff relationship between specific on-state resistance and breakdown voltage. In order to overcome the tradeoff relationship, a non-uniform super-junction (SJ) trench MOSFET (TMOSFET) structure for an optimal design is proposed in this paper. It is required that the specific on-resistance of non-uniform SJ TMOSFET is less than that of uniform SJ TMOSFET under the same breakdown voltage. The idea with a linearly graded doping profile is proposed to achieve a much better electric field distribution in the drift region. The structure modelling of a unit cell, the characteristic analyses for doping density, and potential distribution are simulated by using of the SILVACO TCAD 2D device simulator, Atlas. As a result, the non-uniform SJ TMOSFET shows the better performance than the uniform SJ TMOSFET in the specific on-resistance at the class of 100V.

A Study on Design of PWM DC/DC Power Converter

Lho Young Hwan(노영환),Lee Sang Yong(이상용),Kim Yoon Ho(김윤호) 한국철도학회 2009 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2009 No.11월

DC/DC Switching power converters are commonly used to generate a regulated DC output voltage with high-power efficiency from a different DC input source. A switching converter utilizes one or more energy storage elements such as capacitors, or transformers to efficiently transfer energy from the input to the output at periodic intervals. The basic boost converter studied here are consisted of a power MOSFET switch, an inductor, a capacitor, a diode, and a PWM (pulse-width modulation) circuit with oscillator, amplifier, and comparator. In this paper, the electrical characteristics of DC/DC power converter are simulated by SPICE and analyzed based on each component specification.

DC/DC 전력 강압 컨버터의 PWM 제어기 방사선 영향

노영환(Young Hwan Lho) 한국철도학회 2012 한국철도학회논문집 Vol.15 No.2

안정된 PWM 제어 DC/DC 전력 강압 컨버터 구현

노영환(Young Hwan Lho) 제어로봇시스템학회 2012 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.18 No.4

DC/DC switching power converters produce DC output voltages from different stable DC input sources regulated by a bi-polar transistor. The converters can be used in regenerative braking of DC motors to return energy back in the supply, resulting in energy savings for the systems containing frequent stops. The voltage mode DC/DC converter is composed of a PWM (Pulse Width Modulation) controller, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)) an inductor, and capacitors, etc. PWM is applied to control and regulate the total output voltage. It is shown that the output of DC/DC converter depends on the variation of threshold voltage at MOSFET and the variation of pulse width. In the PWM operation, the missing pulses, the changes in pulse width, and a change in the period of the output waveform are studied by SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) and experiments.

저궤도 위성체의 자세안정화 기법에 관한 연구

노영환(Lho Young Hwan),정강용(Jung Kang Yong) 제어로봇시스템학회 2001 제어로봇시스템학회 국제학술대회 논문집 Vol.2001 No.10

스마트 웨어러블 부품의 전원모듈에 관한 연구

노영환(Young Hwan Lho),이상용(Sang Yong Lee),박현(Hyun Park),양일석(Yil-Suk Yang) 대한전기학회 2016 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2016 No.10

DC/DC 전력 컨버터의 전류모드 PWM 제어기의 방사선 영향

노영환(Young Hwan Lho),황의성(Eui Sung Hwang),노경수(Kyeoung Su Lho),푸파논(Phouphanonh),캄푸는(Khamphoungeun),한창운(Chang Won Han) 한국철도학회 2011 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2011 No.10

DC/DC switching power converters produce DC output voltages from different DC input sources. The converters can be used in regenerative braking of DC motors to return energy back in the supply resulting in energy savings for the systems containing frequent stops. The current mode DC/DC converter is composed of a PWM (pulse width modulation) controller a MOSFET and inductor etc. Pulse width modulation is applied to control and regulate the total output voltage. It is shown that the variation of threshold voltage at MOSFET and the offset voltage increase caused by radiation effects make the PWM pulse unstable. In the PWM operation the missing pulses the changes in pulse width and a change in the period of the output waveform are studied by simulation program with integrated circuit emphasis (SPICE) and experiments.

DC/DC 강압컨버터용 MOSFET의 TID 및 SEGR 실험

노영환(Young Hwan Lho) 한국항공우주학회 2014 韓國航空宇宙學會誌 Vol.42 No.11

DC/DC 컨버터는 임의의 직류전원을 부하가 요구하는 형태의 직류전원으로 변환시키는 효율이 높은 전력변환기이다. DC/DC 컨버터는 MOSFET(산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터), PWM-IC(펄스폭 변조 집적회로) 제어기, 인덕터, 콘덴서 등으로 구성되어있다. MOSFET는 스위치 기능을 수행하는데 코발트 60 (60Co) 저준위 감마발생기를 이용한 TID 실험에서 방사선의 영향으로 문턱전압과 항복전압의 변화와 SEGR 실험에 적용된 5종류의 중이온 입자는 MOSFET의 게이트(gate)에 영향을 주어 게이트가 파괴된다. MOSFET의 TID 실험은 40 Krad 까지 수행하였으며, SEGR 실험은 제어보드를 구현한 후 LET(MeV/mg/㎠)별 cross section(㎠)을 연구하는데 있다. DC/DC switching power converters are commonly used to generate a regulated DC output voltage with high efficiency. The DC/DC converter is composed of a MOSFET (metal-oxide semiconductor field effect transistor), a PWM-IC (pulse width modulation-integrated circuit) controller, inductor, capacitor, etc. It is shown that the variation of threshold voltage and the breakdown voltage in the electrical characteristics of MOSFET occurs by radiation effects in TID (Total Ionizing Dose) testing at the low energy γ rays using 60Co, and 5 heavy ions make the gate of MOSFET broken in SEGR (Single Event Gate Rupture) testing. TID testing on MOSFET is accomplished up to the total dose of 40 krad, and the cross section(㎠) versus LET(MeV/mg/㎠) in the MOSFET operation is studied at SEGR testing after implementation of the controller board.