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Control circuit for switching loss reduction and smooth mode transition of a high efficiency buck-boost power converter
(2014-04-08)
Chen Ke-Horng
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Wu Wei-Quan
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Ho Hsin-Hsin
A buck-boost power converter switches the switches thereof with a novel sequence and extends the switching periods of the switches to reduce the switching loss and conduction loss when the input voltage thereof approaches the output voltage thereof. The influence of the load current of the power converter on the duty thereof is taken into account to switch the power converter between modes at correct time points, so as to prevent the output voltage from being affected by the mode switching.
Control method for high efficiency buck-boost power converter
(2013-11-26)
Chen Ke-Horng
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Wu Wei-Quan
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Ho Hsin-Hsin
A buck-boost power converter switches the switches thereof with a novel sequence and extends the switching periods of the switches to reduce the switching loss and conduction loss when the input voltage thereof approaches the output voltage thereof. The influence of the load current of the power converter on the duty thereof is taken into account to switch the power converter between modes at correct time points, so as to prevent the output voltage from being affected by the mode switching.
High efficiency buck-boost power converter
(2014-10-14)
Chen Ke-Horng
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Wu Wei-Quan
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Ho Hsin-Hsin
A buck-boost power converter switches the switches thereof with a novel sequence and extends the switching periods of the switches to reduce the switching loss and conduction loss when the input voltage thereof approaches the output voltage thereof. The influence of the load current of the power converter on the duty thereof is taken into account to switch the power converter between modes at correct time points, so as to prevent the output voltage from being affected by the mode switching.
High efficiency buck-boost power converter and method of controlling
(2013-12-17)
Chen Ke-Horng
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Wu Wei-Quan
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Ho Hsin-Hsin
A buck-boost power converter switches the switches thereof with a novel sequence and extends the switching periods of the switches to reduce the switching loss and conduction loss when the input voltage thereof approaches the output voltage thereof. The influence of the load current of the power converter on the duty thereof is taken into account to switch the power converter between modes at correct time points, so as to prevent the output voltage from being affected by the mode switching.
創新異質整合智慧型手機相機模組之研究---子計畫二：液晶變焦驅動IC與演算法開發設計(I)
(2008)
陳科宏
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Chen Ke-Horng
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國立交通大學電機與控制工程學系(所)
伴隨科技日新月異，可攜性裝置的需求量與日俱增，而提供可攜式裝置的能量來源就變成非常的重要，如何能讓此能量來源能永續的產生，將成為一個重要的課題，微機電系統是一種能把自然界的能量轉換成電能的系統，並且擁有非常理想的可攜性，所以我們的研究將提出一個智慧型的直流電源轉換電路，把電源管理理論實現於此永續操作的微機電系統中，使得此系統能夠在最有效率的情況下從外界綠色能源中得到一個穩定的電源供應。並且我們可以使用整流器(rectifier)和直流-直流電源轉換器(DC-DC converter)有效率地轉換出所需要的穩定輸出電壓。而此計畫的重點乃透過手機電池的電壓來提供手機相機變焦所需的驅動電壓，並且有鑑於電池的壽命有限，因此電源管理成為在功率消耗中最常探討的因素。另外，由於的科技發展，現在手機的普及率已經相當驚人，並且在功能的需求上也是日益增加。因此，在科技整合的趨勢潮流下，手機的功能也越來越多，手機搭配數位相機已是成為最基本的配備，所以我們提出了”創新異質整合智慧型手機相機模組之研究”，從根本的問題的地方著手，利用液晶鏡頭與傳統透鏡鏡頭相互結合、搭配的方式，能使手機厚度更加縮小，但不失變焦的功能，也可以有更低的功率消耗，讓手機的待機時間可以更久。
創新異質整合智慧型手機相機模組之研究---子計畫二：液晶變焦驅動IC與演算法開發設計(II)
(2009)
陳科宏
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Chen Ke-Horng
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國立交通大學電機與控制工程學系(所)
創新異質整合智慧型手機相機模組之研究---子計畫二：液晶變焦驅動IC與演算法開發設計(III)
(2010)
陳科宏
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Chen Ke-Horng
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國立交通大學電機與控制工程學系（所）
應用於無線感測網路之超低耗能無線微感測模組的設計與製作---子計畫二：超低耗能系統之智慧型電源管理(I)
(2006)
陳科宏
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Chen Ke-Horng
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交通大學電機與控制工程系
在現今的科技趨勢中可攜性裝置(potable device)大量為人們所需求，而提供可攜式裝置的能量來源就變成非常的重要。如何能讓此能量來源能永續的產生，將成為一個重要的課題。微機電系統是一種能把自然界的能量轉換成電能的系統，並且擁有非常理想的可攜性，所以我們的研究將提出一個智慧型的直流電源轉換電路，把電源管理理論實現於此永續操作的微機電系統中，使得此系統能夠在最有效率的情況下從外界綠色能源中得到一個穩定的電源供應。而微機電發電機(the generator of micro-electro -mechanical systems) 將產生40V 的高電壓、約100 μW 左右的功率，我們可使用整流器(rectifier)和直流-直流電源轉換器(DC-DC converter)有效率地轉換出所需要的穩定輸出電壓。。同時，為了因應微機電發電機產生之高電壓，我們將以反馳式(Flayback) 轉換器為基礎，來設計本計畫所需之直流-直流電源轉換器。考量永續操作系統需要高效率能量轉換(high efficiency)、低靜態電流(low quiescent current)、高系統整合(high system integration)、以及低雜訊干擾(low noise)因素之下，一般綠色能源系統都採用交換式直流-直流電源轉換器。雖然雜訊上交換式設計比較大，但在系統電路設計中若採用抗雜訊設計則可減輕此高雜訊影響。因此，本計畫的研究方向也將設計出極低雜訊(ultra-low noise)的交換式直流-直流電源轉換器作為此永續操作系統電源轉換的基本架構。本計畫要提出的是要建立一個智慧型電源管理理論，根據永續操作系統中數位訊號處理的頻率和直流電源轉換電路中的調變的頻率之間變化關係、系統能源使用效率、負載的變化、儲存能量的多寡、決定是在那一種調變技術操作，然而在交換式直流-直流電源轉換器設計有脈波寬度調變PWM (pulse width modulation) 和脈波頻率調變PFM (pulse frequency modulation) 兩種方式。根據輸出負載電流的大小，切換調變方式在脈波寬度調變或脈波頻率調變，當負載輕時操作在脈波頻率調變，負載重時操作在脈表 C011 共 3 頁第 1 頁波寬度調變，使得電源轉換效率最佳化。再以flyback 的電路轉換操作，輸出最佳化的 0.9V 至1.6V 動態穩定電壓輸出，以確保由微機電發電機轉換至系統能量和多餘能量儲存的功率管理效率的最佳化。
應用於無線感測網路之超低耗能無線微感測模組的設計與製作-子計畫二：超低耗能系統之智慧型電源管理
(2005)
陳科宏
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Chen Ke-Horng
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交通大學電機與控制工程系
在現今的科技趨勢中可攜性裝置(potable device)大量為人們所需求，而提供可攜式裝置的能量來源就變成非常的重要，如何能讓此能量來源能永續的產生，將成為一個重要的課題，微機電系統是一種能把自然界的能量轉換成電能的系統，並且擁有非常理想的可攜性，所以我們的研究將提出一個智慧型的直流電源轉換電路，把電源管理理論實現於此永續操作的微機電系統中，使得此系統能夠在最有效率的情況下從外界綠色能源中得到一個穩定的電源供應。微機電發電機(the generator of microelectromechanical systems) 所產生的能量大約是在100μ w 的範圍，我們可以使用整流器 (rectifier)和直流-直流電源轉換器(DC-DC converter)有效率地轉換出所需要的穩定輸出電壓。目前直流-直流電源轉換器的設計方式有交換式直流-直流電源轉換器、整流式電荷灌入式 (regulated charge pump)。考量永續操作系統需要高效率能量轉換(high efficiency)、低靜態電流(low quiescent current)、高系統整合(high system integration)、以及低雜訊干擾(low noise)因素之下，一般綠色能源系統都採用交換式直流-直流電源轉換器，雖然雜訊上交換式設計比較大，但在系統電路設計中若採用抗雜訊設計則可減輕此高雜訊影響，因此，此計畫的研究方向也將設計出極低雜訊 (ultra-low noise)的交換式直流-直流電源轉換器作為此永續操作系統電源轉換的基本架構。本計畫要提出的是要建立一個智慧型電源管理理論，根據永續操作系統中數位訊號處理的頻率和直流電源轉換電路中的調變的頻率之間變化關係、系統能源使用效率、負載的變化、儲存能量的多寡、決定是在那一種調變技術操作，然則在交換式直流-直流電源轉換器設計上有脈波寬度調變 PWM (pulse width modulation) 和脈波頻率調變PFM(pulse frequency modulation) 兩種方式。根據輸出負載電流的大小，切換調變方式在脈波寬度調變或脈波頻率調變，當負載輕時操作在脈波頻率調變，負載重時操作在脈波寬度調變，使得電源轉換效率最佳化。再以Buck 或Boost 的電路轉換操作，輸出最佳化的0.9V 至1.6V 動態穩定電壓輸出，以確保由微機電發電機轉換至系統能量和多餘能量儲存的功率管理效率的最佳化。
智慧型直流電源轉換電路與功率管理(I)
(2004)
陳科宏
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Chen Ke-Horng
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交通大學電機與控制工程研究所
在今日的技術層面中無線通訊(wireless communication)及可攜性裝置(potable device) 為大眾所需求，因此低功率設計就變成非常地重要。隨著低功率的設計的蓬勃發展，我們甚至可以利用到外界的能量當作我們整個系統的能量來源，亦即所謂的綠色能源 (green energy)。利用綠色能源當作我們系統能量的供應意味著此系統是一個永續操作的系統，因此如何轉換以及管理此微量的綠色能源就成為此系統核心的問題，所以我們的研究將提出一個智慧型的直流電源轉換電路，把電源管理理論實現於此永續操作的系統中，使得此系統能夠在最有效率的情況下從外界綠色能源中得到一個穩定的電源供應。微機電發電機(the generator of microelectromechanical systems) 所產生的能量大約是在100μW 範圍，我們可以使用整流器(rectifier)和直流-直流電源轉換器(DC-DC converter)有效率地轉換出所需要的穩定輸出電壓。目前直流-直流電源轉換器的設計方式有交換式直流-直流電源轉換器、整流式電荷灌入式(regulated charge pump)。考量永續操作系統需要高效率能量轉換(high efficiency)、低靜態電流(low quiescent current)、高系統整合(high system integration)、以及低雜訊干擾(low noise)因素之下，一般綠色能源系統都採用交換式直流-直流電源轉換器，雖然雜訊上交換式設計比較大，但在系統電路設計中若採用抗雜訊設計則可減輕此高雜訊影響，因此，此計畫的研究方向也將設計出極低雜訊(ultra-low noise)的交換式直流-直流電源轉換器作為此永續操作系統電源轉換的基本架構。本計畫要提出的是要建立一個智慧型電源管理理論，根據永續操作系統中數位訊號處理的頻率和直流電源轉換電路中的調變的頻率之間變化關係、系統能源使用效率、負載的變化、儲存能量的多寡、決定是在那一種調變技術操作，然則在交換式直流-直流電源轉換器設計上有脈波寬度調變PWM (pulse width modulation) 和脈波頻率調變PFM (pulse frequency modulation) 兩種方式。根據輸出負載電流的大小，切換調變方式在脈波寬度調變或脈波頻率調變，當負載輕時操作在脈波頻率調變，負載重時操作在脈波寬度調變，使得電源轉換效率最佳化。再以Buck 或Boost 的電路轉換操作，輸出最佳化的0.9V 至1.6V 動態穩定電壓輸出，以確保由微機電發電機轉換至系統能量和多餘能量儲存的功率管理效率的最佳化。
高效能之背光電源與低色分離和動態模糊之顯示管理晶片設計與IP智權庫發展
(2007)
陳科宏
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Chen Ke-Horng
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國立交通大學電機與控制工程學系(所)
此計畫提出一個混合顏色色序法的演算法，此演算法可以讓紅、綠、藍三色發光二極體的背光模組以不同的方式顯示，進一步而混合藉以提高畫面的對比度。因為對液晶旋轉與背光模組險示的同時控制，所以我們提出的全新色序法可以大幅地減輕色序法所產生的效應--色場分離；同時，模擬脈衝驅動顯示方式將有效解決液晶顯示器固有驅動方式的宿命--動態模糊，以達到高畫質的顯示。此外，混合紅、綠、藍與青綠、洋紅、黃的背光顯示方式不但使畫面輕易地達成高對比的影像，且同時具有優化的電源損耗。換句話說，伴隨著高對比技術的混合顏色色序演算法比起舊式的色序法有著更佳效能。本計畫第一年將進行演算法與色彩管理模型的建立與模擬；此外，為了獲得高畫質的顯示，我們將進行發光二極體背光模組一致性的與電源損耗的優化。第二年研究計畫將把演算法實現至FPGA 晶片，且發光二極體驅動電路將透過世界先進的高壓製程製作成晶片。第三年研究計畫將兩顆晶片去實現一套減輕色場分離與動態模糊的顯示系統。使用我們所提出的混合顏色色序演算法，可以輕鬆的抑制色場分離與動態模糊所造成影響。此研究結果可以容易在目前業界顯示技術上實現，減輕色場分離與抑制動態模糊，將可提供使液晶顯示器高畫質的顯示。
高效能射頻功率放大器之電源管理晶片設計
(2008)
陳科宏
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Chen Ke-Horng
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國立交通大學電機與控制工程學系(所)
可攜式產品(Potable Device)走向多功能的發展，亦使得耗電量不斷向上激增。快速增長的電源消耗量，使得電源管理系統面臨新的挑戰，促成電源、電池、與SOC 進一步的整合，有效延長電池的使用壽命，使其在諸多功能的要求下能提供產品更持久及穩定的電源成為一個重要的課題。另一方面，無線通訊市場近幾年來發展迅速。在各種無線通訊產品中，不論是系統的家用無線電話、無線區域網路(WLAN)、個人無線通訊系統、及藍牙應用產品等等, 射頻功率放大器(Power Amplifier, PA)在整個無線通訊系統都是非常重要的關鍵性元件。PA 的好壞會直接影響到訊號傳輸的品質，同時PA 也是系統設備中最消耗功率以及體積較大的電路元件。如何將RF PA 的工作效率最大化是一個重要的課題，我們提出一個整合型的電源控制電路，實現用於RF PA 高效率的電源轉換機制。我們的目標在建立一個高效率的電源管理晶片來維持穩定的輸出電壓以滿足大範圍的電池充放電電壓。另一方面為了提高通訊產品中的關鍵元件射頻功率放大器的功率效率，我們需要一高效率的電源管理晶片來依據射頻訊號波包，動態調整PA 的供應電壓以提高功率發射效率。然而傳統的昇降壓電源管理晶片因為需要切換四個功率電晶體以在不同的工作電壓內得到穩定的輸出電壓，如此一來切換損失及導通損失會是降壓或是昇壓轉換器的兩倍。因此在本計劃中，我們會提出一個新的昇降壓轉換器控制方式來降低上述損失。同時針對大輸入電壓的變動，我們亦會提出一使用前饋式技術(input feed-foward)的新型動態斜坡產生器來抑制轉換器在昇壓模式及降壓模式下輸入電壓的擾動情況，以提供一快速的line transitionn response。