a-InGaZnO 박막 트랜지스터 기반의 무선전력전송을 위한 적응형 전압변환회로 = a-InGaZnO TFT Based the Adaptive DC-DC Converter for Wireless Power Transfer

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 무선전력전송을 위한 적응형 전압변환회로를 제안하며 이를 디스플레이 기판 상에 제작함으로써 system-on-glass를 실현하기 위해 a-InGaZnO (amorphous Indium-Gallium-Zinc-Oxide) TFT 기반의 PWM (pulse-width-modulation) controller를 설계 및 제작하였다. 이를 위하여 18개의 n-type a-InGaZnO TFT를 사용하여 op-amp를 설계하였으며, 제작된 op-amp는 ±15V의 전원전압에서 24.5dB의 이득, 6 kHz의 차단주파수, 그리고 32 kHz의 단위 이득 주파수를 갖는다. a-InGaZnO TFT 기반의 op-amp는 PWM controller 회로 안에서 오차 증폭기와 비교기로 사용되며, 제작된 PWM controller는 외부에 설계된 벅 컨버터와 연결되어 적응형 전압변환회로를 구성한다. PWM controller는 기준전압이 2V에서 6V로 변화함에 따라 출력 펄스는 24.3%에서 66.1%의 듀티 변화를 보였고, 이에 의해 벅 컨버터의 출력전압이 3.08V에서 5.55V로 제어되었고, 기준전압 변화에 따라 출력전압이 제어되는 적응형 전압변환회로의 동작을 실험적으로 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this thesis, we present a pulse-width-modulation (PWM) controller fabricated with amorphous Indium-Gallium-Zinc-Oxide thin-film transistors (a-InGaZnO TFTs), in order to build an adaptive DC-DC converter for use in power supply circuits of display driving systems. The fabricated a-InGaZnO TFT presents electrical characteristics that make them suitable for use with an operational amplifier (op-amp) consisting of n-type TFTs only. The fabricated op-amp was used as the basis to fabricate an a-InGaZnO TFT-based comparator and an error amplifier on the glass, which were combined to realize a PWM controller. The proposed PWM controller could control the output voltage of an external DC-DC converter that follows the input reference DC voltage in the error amplifier.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 1.1 연구 배경 및 현황 1
• 1.2 연구 목표 3
• 제 2 장 이론적 배경 4
• 2.1 a-InGaZnO TFT 4
• 2.2 연산 증폭기 (Operational amplifier) 6
• 2.2.1 반전 증폭기 (Inverting Amplifier) 8
• 2.2.2 비교기 (Comparator) 10
• 2.3 전압변환회로 (DC-DC converter) 12
• 2.3.1 강압형 벅 컨버터 (Step-down buck converter) 13
• 2.3.2 펄스 폭 변조 제어기 (Pulse-Width Modulation controller) 16
• 제 3 장 a-InGaZnO TFT 기반의 op-amp 20
• 3.1 a-InGaZnO TFT 전기적 특성 20
• 3.2 a-InGaZnO TFT 기반의 common-source amplifier 23
• 3.3 op-amp 설계 26
• 3.4 op-amp 특성 분석 29
• 3.4.1 주파수 응답 특성 (Frequency response) 30
• 3.4.2 슬루율 (Slew rate) 32
• 3.4.3 비교기 (Comparator) 33
• 3.4.4 오차 증폭기 (Error amplifier) 36
• 3.4.5 TFT 기반의 op-amp 특성 비교 38
• 제 4 장 Adaptive DC-DC Converter 39
• 4.1 벅 컨버터 (Buck converter) 설계 39
• 4.2 a-InGaZnO TFT 기반의 PWM controller 설계 41
• 4.3 측정 44
• 4.3.1 측정 환경 44
• 4.3.2 시뮬레이션 및 측정 결과 비교 45
• 4.4 오차 분석 및 고찰 47
• 제 5 장 결 론 51
• 참고문헌 52