지원사업
학술연구/단체지원/교육 등 연구자 활동을 지속하도록 DBpia가 지원하고 있어요.
커뮤니티
연구자들이 자신의 연구와 전문성을 널리 알리고, 새로운 협력의 기회를 만들 수 있는 네트워킹 공간이에요.
논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 최준림
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 경북대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수40
이 논문의 연구 히스토리 (2)
- 이 논문의 후속연구가 궁금하신가요?
- 연관 학술논문 또는 학술발표를 통해 보다 발전된 연구결과를 확인하실 수 있습니다.
- 이 논문의 연구 히스토리 확인하기
초록· 키워드
오류제보하기
본 논문에서는 스마트폰을 무선충전하기 위한 자기공진 무선전력전송코일 구조와 수신받은 전력을 변환하는 고효율 DC-DC Buck Converter를 제안하였다.
3D 고주파 자기장 시뮬레이션 툴을 이용하여 수신 코일의 X축 각도, Z축 각도 및 전송 거리에 따른 임피던스 매칭 커패시터값과 효율을 시뮬레이션하였다. 송신 코일은 스파이럴 코일로 설계되었으며, 120° 각도로 원통을 세 면으로 둘러싸는 구조이다. 수신 코일은 2D 스파이럴 코일로 설계하였으며 스마트폰에 적합하도록 반경 40mm로 설계하였다. 시뮬레이션 결과 수신 코일의 각도가 60°일 때 89% 효율이 나왔고, 실험결과 최대 77.1% 전송 효율을 얻을 수 있었다.
전류제어 PWM DC-DC Buck Converter는 전류 감지 회로를 추가해야 하는 단점이 있으나 위상 보상이 쉬우며, 빠른 응답 속도를 가진다. 스마트폰 충전에 적합하도록 인덕터 크기를 줄이기 위해 스위칭 주파수를 3MHz로 구현하였으며, 0.18μm 공정을 이용하여 설계되었다. 설계된 Converter는 2.7V에서 3.6V의 입력 전압에 대하여 출력 전압은 입력 전압의 -0.3V, 출력 전압 리플은 20mV, 최대효율 91%가 측정되었다.
제안된 자기공진 무선전력전송 코일은 송신코일 내부 대부분 위치에서 60% 이상의 효율이 유지되었다. 또한, DC-DC Buck Converter와 함께 사용하면 리튬이온 배터리를 사용하는 심장박동기, 신경자극기 등 전자의료기기에도 사용할 수 있을 것이다.
3D 고주파 자기장 시뮬레이션 툴을 이용하여 수신 코일의 X축 각도, Z축 각도 및 전송 거리에 따른 임피던스 매칭 커패시터값과 효율을 시뮬레이션하였다. 송신 코일은 스파이럴 코일로 설계되었으며, 120° 각도로 원통을 세 면으로 둘러싸는 구조이다. 수신 코일은 2D 스파이럴 코일로 설계하였으며 스마트폰에 적합하도록 반경 40mm로 설계하였다. 시뮬레이션 결과 수신 코일의 각도가 60°일 때 89% 효율이 나왔고, 실험결과 최대 77.1% 전송 효율을 얻을 수 있었다.
전류제어 PWM DC-DC Buck Converter는 전류 감지 회로를 추가해야 하는 단점이 있으나 위상 보상이 쉬우며, 빠른 응답 속도를 가진다. 스마트폰 충전에 적합하도록 인덕터 크기를 줄이기 위해 스위칭 주파수를 3MHz로 구현하였으며, 0.18μm 공정을 이용하여 설계되었다. 설계된 Converter는 2.7V에서 3.6V의 입력 전압에 대하여 출력 전압은 입력 전압의 -0.3V, 출력 전압 리플은 20mV, 최대효율 91%가 측정되었다.
제안된 자기공진 무선전력전송 코일은 송신코일 내부 대부분 위치에서 60% 이상의 효율이 유지되었다. 또한, DC-DC Buck Converter와 함께 사용하면 리튬이온 배터리를 사용하는 심장박동기, 신경자극기 등 전자의료기기에도 사용할 수 있을 것이다.
목차
I. 서 론 1II. 무선전력전송 기술 32.1 무선전력전송 기술 개요 32.1.1 무선전력전송 기술의 표준화 동향 52.2 자기공진방식 무선전력전송 시스템 6III. 무선전력전송 공진 코일 설계 103.1 무선전력전송 공진 코일 설계 요소 103.1.1 공진 103.1.2 무선전력전송 코일 113.2 자기공진 무선전력전송 4-코일 시스템 143.3 공진 코일설계 제약 요소 163.4 무선전력전송 코일 구조 설계 및 시뮬레이션 18IV. PWM DC-DC Buck Converter IC 설계 234.1 PWM DC-DC Buck Converter 234.2 Block Diagram 264.3 Power Stage 264.3.1 인덕터와 출력 커패시터 결정 274.3.2 Power Switch 284.4 Control Block 294.4.1 Inductor Current Sensing 294.4.2 Error Amplifier 304.4.3 Comparator 304.4.4 Clock and Ramp Signal Generator 314.4.5 V-I Converter 324.4.6 Pulse Width Generator 344.4.7 Gate Drive Block(Buffer) 354.5 시뮬레이션 364.5.1 Error Amplifier 364.5.2 Comparator 364.5.3 SR Latch 374.5.4 Clock and Ramp Signal Generator 384.5.5 Inductor Current Sensing 384.5.6 DC-DC Buck Converter Output 394.5.7 Timing Chart 40V. 실 험 415.1 자기공진 무선전력전송 코일 실험 415.2 PWM DC-DC Buck Converter 실험 45VI. 결론 48참 고 문 헌 49영 문 초 록 53
최근 본 자료
댓글(0)
0