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LLC 공진형 컨버터를 적용한 의료용 루비 레이저 전원장치 개발
Development of Medical Ruby Laser Power Supply using LLC Resonant Converter 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.63 no.7, 2014년, pp.924 - 928  

김동현 (Dept. of interdisciplinary program in robotics, Pusan National University) ,  정재훈 (Dept. of interdisciplinary program in robotics, Pusan National University) ,  김희제 (Dept. of Electrical Engineering, Pusan National University)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

LLC resonant converter is used to control laser power density in ruby laser power supply. Zero voltage switching(ZVS) is implemented to minimize the switching loss by the LLC resonant converter. Laser output power is investigated and experimented by changing the output current. That current is contr...

주제어

#BIST   #LFSR   #CAM   #Test pattern generator   #FSM Ruby laser   #LLC resonant converter   #Zero voltage switching  

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 현재 의료용 레이저는 가장 활발하게 활용되는 레이저 응용분야로서, 전원장치의 국산화가 시급한 실정이다. 본 연구에서는 1Hz / 1J의 레이저 출력을 가지는 루비 레이저 전원장치를 설계하여 충전전압에 따른 레이저 출력의 변화를 측정하였다. 레이저 전원장치의 주 전원으로 2kW급 LLC 공진 풀브릿지 컨버터를 적용하여 설계하였으며, ZVS 동작을 구현하였고, 이를 통해 스위칭 손실을 최소화하였다.
  • 본 연구에서는 1Hz/1J 레이저 출력 동작을 위한 전원장치의 개발을 목표로 하였다. 2kW급 LLC 공진형 컨버터를 적용하여 전원장치를 설계하였고, 충전전압을 가변시켜 가며 방전전류에 따른 레이저 출력 변화를 확인하였다.
  • 주 전원장치는 LLC 공진 컨버터를 적용하여 설계하였다. 즉 고용량 커패시터에 전압을 연속적으로 충전하고, 커패시터 방전 시에 제논램프에 대전류가 도통되어 아크방전을 발생시키는 것을 목표로 한다. 1Hz / 1J 루비 레이저 구동을 위한 충전 에너지 및 커패시터의 용량은 식(1)에 의해 결정된다[7].
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
1Hz / 1J의 레이저 출력을 가지는 루비 레이저 전원 장치의 충전전압에 따른 레이저 출력의 변화를 측정한 결과는 어떤가? 또한 레이저 발진 시 마다 소프트 스타트를 동작시켜 커패시터 충전 시 발생되는 돌입전류를 최소화시켜 시스템을 안정화시켰다. 레이저빔의 출력은 충전전압에 비례하여 전압이 상승함에 따라 빔출력은 증가하였고, 최대 충전전압인 620V에서 1.9J의 빔출력을 얻었다. 본 시스템은 최대 2J의 레이저빔 출력을 얻을 수 있으므로, 반복률을 상승시켜 1.
LLC 공진 컨버터의 역할은 무엇인가? LLC 공진 컨버터는 LC 직렬공진 컨버터에 비해 Lr과 Lm의 값의 차이를 작게 함으로써, Lm이 공진탱크에 관여 하도록 한다. LLC 공진컨버터는 넓은 입력전압범위에서 정전압 구현이 가능하고, 상대적으로 작은 주파수 변동으로 정전압을 구현한다.
UCC25600의 소프트 스타트 동작에서 전원공급장치의 안정성을 확보한 방법은? 레이저 전원공급장치는 레이저 발진 시, 커패시터에 충전된 전압이 방전되고 이를 충전하기 위해서 과도한 돌입전류가 발생하게 된다. 따라서 Soft Start를 초기동작에만 적용하는 것이 아니라, 레이저 발진시마다 동작시킴으로써 돌입전류가 발생하지 않도록 하여, 전원공급장치의 안정성을 확보하였다. 이는 UCC25600의 소프트 스타트 동작을 제어하는 SS pin에 커패시터와 포토커플러를 결합함으로써 구현하였다[9].
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참고문헌 (8)

  1. Optical Society of Korea, Optical and technology Volume 14 edition 2, 2010. 4. 

  2. Song Sundal, "medicine application of laser", publisher of dasuong, 2001. 

  3. Ministry of industry and energy, "direction of improvement and strategy of electronic medical equipment", 1998.12. 

  4. Darnikosi Ginji(jeong haesang translator), "basics and application of laser", publisher of Iljin, 2012. 

  5. A. Papoulis, Probability, Random Variables, and Stochastic Processes, 3rd Edition, New York: McGraw-Hill, 1991. 

  6. Alex D. McLeod, "Design Consideration for Triggering of Flashlamps", PerkinElmer, 1998. 

  7. "App Note 500 - Calculating Capacitor Charge Time", TDK-Lambda, 2009. 

  8. Sam Abdel-Rahman, "Resonant LLC Converter : Operation and Design", Infineon, 2012. 

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