In Chapter 1, a core loss analysis method is presented for compact converters generating a high output voltage. The proposed method focuses on analyzing the core loss of asymmetrical and discontinuous current to design compact converters with a high efficiency. Owing to the proposed method, an accurate core loss for asymmetrical and discontinuous current can be analyzed intuitively and practically, without additional measurement data in a wide frequency range. A compact high step-up converter is presented as an example to demonstrate the validity of the proposed analysis method through measurement results. This method can also be utilized for analyzing core losses in various compact switching mode power supplies that operate in discontinuous conduction mode.
In Chapter 2, a high-efficiency power conversion system to drive coreless inductively coupled plasma (ICP) is proposed for high-density plasma generation. The proposed system consists a novel control method and a 10 kW 4 MHz switching inverter to obtain a high-induced electromotive force which is necessary to generate and maintain the ICP. The proposed control method quickly track the resonance frequency of plasma impedance with high-frequency resolution, which guarantees zero voltage switching (ZVS) operation of the inverter and power supply to the electrodeless plasma under highly variable plasma impedance. Moreover, the inverter is designed to be suitable for high-power high-frequency switching operation by consisting of SiC-MOSFETs and gate driver circuits with a negative turn-off voltage. Through the proposed system, plasma etching performance was improved by 50% compared to the commercial ferrite ICP generator. The proposed control can also be widely utilized for various high-frequency switching inverters that operate in variable load impedance.
1장에서는 고승압 컨버터의 소형화에 핵심인 코어 손실 해석에 관한 내용을 소개한다. 제안된 방법은 비대칭이고 불연속인 전류의 코어 손실을 분석하여 소형 컨버터를 고효율로 설계하는데 초점을 맞추었다. 제안된 방법으로 인해 비대칭 및 불연속 전류에 대한 정확한 코어 손실이 넓은 주파수 범위에서 측정된 추가적인 정보없이 직관적이고 그리고 실용적으로 분석될 수 있다. 제안된 방법의 타당성을 입장하기 위하여 소형 고승압 컨버터가 예제로 제시된다. 이 방법은 불연속 전도 모드에서 작동하는 다양한 소형 스위칭 모드 전원 공급 장치에서 코어 손실을 분석하는데도 활용할 수 있다.
2장에서는 고밀도 플라즈마 응용을 위한 빠른 공진 주파수 추적 제어에 관한 내용을 소개한다. 제안된 시스템은 유도 결합 플라즈마를 생성하고 유지하는데 필요한 높은 유도 기전력을 얻기 위해 새로운 제어 방법과 10 kW 4 MHz 스위칭 인버터로 구성된다. 제안된 제어 방법은 높은 주파수 해상도로 플라즈마 임피던스의 공진 주파수를 신속하게 추적하여 매우 가변적인 플라즈마 임피던스에서도 인버터의 영전압 스위칭 및 안정적인 전력 공급을 보장한다. 또한 안정적인 고전력 고주파 스위칭 동작을 위하여 음의 턴 오프 전압을 갖는 게이트 드라이버 회로로 구성된다. 제안된 시스템으로 인해, 상용 유도 결합 플라즈마 발생기보다 50% 향상된 에칭 성능을 확인했다. 이 방법은 가변적인 부하 임피던스에서 동작하는 다양한 고주파 스위칭 인버터 응용에 널리 사용될 수 있다.
