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접촉대전 나노발전부에서 발전된 전력을 변환하여 축전하는 전력 변환 장치에 있어서, 상기 접촉대전 나노발전부로부터 입력되는 전류가 상기 적어도 하나의 코일에 축적되도록 제어하는 제1 스위치와, 상기 적어도 하나의 코일에 축적된 전류가 배터리로 유입되는 흐름을 제어하는 제2 스위치를 포함하며, 상기 접촉대전 나노발전부로부터 입력되는 전류를 특정 전압의 전류로 변환하여 상기 배터리에 축전하는 전력 변환부;상기 배터리의 전압이 기 설정된 역치 전압 미만인지 여부에 따라 상기 배터리의 전압을 승압시키거나 또는 기 설정된 신호의 출력을 중지하는 스타터; 및, 상기 기 설정된 신호의 출력이 중지되면 상기 전력 변환부를 구동하며, 상기 제2 스위치의 온 및 오프되는 시간을 제로 스위칭(zero switching) 기법에 따라 제어하고, 상기 제로 스위칭 기법에 따라 상기 제2 스위치의 온 상태가 유지되는 시간 및, 상기 접촉대전 나노발전부로부터 입력되는 전류의 입력 전압에 근거하여 상기 제1 스위치의 온 및 오프되는 시간을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치
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제1항에 있어서, 상기 스타터는, 상기 배터리의 전압이 역치 전압 이상인지 여부에 따라 상기 배터리의 전압을 승압시키는 승압부;서로 직렬로 연결되며, 항상 오프된 상태를 유지하는 제1 MOS(metal oxide semiconductor) 스위치;상기 제1 MOS 스위치의 누설 전류를 인가받아 상기 기 설정된 신호로 출력하도록 형성되는 출력 단자; 및, 상기 제1 MOS 스위치의 누설 전류를 소스로 입력받도록 형성되며, 게이트로 입력되는 상기 배터리의 전압이 역치 전압 미만이면 접지와의 연결을 차단하여 상기 누설 전류를 상기 출력 단자로 인가되도록 하고, 상기 배터리의 전압이 역치 전압 이상이면 상기 누설 전류가 상기 출력 단자에 인가되지 않도록 상기 누설 전류를 접지를 통해 방전시키는 제2 MOS 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치
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제2항에 있어서,상기 제1 MOS 스위치는, 상기 배터리의 전압이 소스(source)와 게이트(gate)에 함께 인가되는 PMOS(P-channel metal oxide semiconductor) 스위치이며, 상기 제2 MOS 스위치는,드레인(drain) 단자가 접지에 연결된 NMOS(N-channel MOS) 스위치임을 특징으로 하는 전력 변환 장치
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제1항에 있어서, 각 스위치에 대해, 스위치가 온(on)상태를 유지하는 시간에 대응하는 시간값들과, 상기 시간값들 각각에 대응하는 카운터값들을 저장한 메모리를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 카운터값을 증가 또는 감소하여 상기 각 스위치가 온 상태를 유지하는 시간의 길이를 증가시키거나 감소시키며, 상기 전력 변환부의 구동이 시작되면, 기 설정된 제1 스위치의 카운터값에 따른 시간과, 상기 제로 스위칭 기법에 따라 제로 스위칭 조건을 만족하는 상기 제2 스위치의 카운터값에 따른 시간에 근거하여 입력 전압을 산출하고, 산출된 입력 전압에 근거하여 상기 제1 스위치의 카운터값을 변경하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치
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제4항에 있어서, 상기 메모리는, 상기 제1 스위치의 카운터값들과 상기 제2 스위치의 카운터값들의 개수는 서로 다르며, 상기 제1 스위치의 카운터값들 보다 더 많은 수의 상기 제2 스위치의 카운터값들을 저장하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치
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제4항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제2 스위치에서, 상기 코일과 연결된 측의 전단 전압과 상기 배터리와 연결된 측의 후단 전압을 각각 검출 및, 검출된 상기 전단 전압의 크기와 상기 후단 전압의 크기에 상기 제2 스위치의 카운터값을 증가 또는 감소시키는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치
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제6항에 있어서, 상기 제어부는, 기 설정된 시간 간격에 따라 상기 전단 및 후단의 전압을 검출 및 검출 결과에 따라 상기 제2 스위치의 카운터값을 변경하며, 상기 전단 및 후단의 전압들 간의 차이가 기 설정된 임계값 이하인 경우 상기 제로 스위칭 조건을 만족하는 것으로 식별 및, 상기 제로 스위칭 조건을 만족하는 제2 스위치의 카운터값에 따른 시간과, 상기 기 설정된 제1 스위치의 카운터값에 따른 시간에 근거하여 상기 입력 전압을 산출하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치
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제4항에 있어서, 상기 입력 전압은, 상기 접촉대전 나노발전부로부터 입력되는 전류의 전압이며, 하기 수학식 1에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치
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제4항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 산출된 입력 전압에 대응하는 룩업(look up) 테이블에 근거하여, 상기 제2 스위치의 카운터값에 따라 상기 제1 스위치의 카운터값을 갱신하며, 상기 룩업 테이블은, 제2 카운터값들 각각에 따라 증가 또는 감소시킬 제1 카운터값들을 나타낸 테이블임을 특징으로 하는 전력 변환 장치
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10
제1항에 있어서,상기 제1 스위치는, NMOS(N-channel MOS) 스위치이며,상기 제2 스위치는, PMOS(P-channel MOS) 스위치이고, 상기 제어부는, 상기 제1 스위치와 제2 스위치의 온 및 오프가 서로 중첩되지 않도록, 각 스위치의 신호가 다른 스위치의 트리거(trigger)로 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치
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