The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.18
no.5
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pp.492-500
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2013
A balanced forward-flyback converter for high efficiency and high power factor using a foward and flyback converter topologies is proposed in this paper. The conventional AC/DC flyback converter can achieve a good power factor but it has the high offset current through the transformer magnetizing inductor, which results in a large core loss and low power conversion efficiency. And, the conventional forward converter can achieve the good power conversion efficiency with the aid of the low core loss but the input current dead zone near zero cross AC input voltage deteriorates the power factor. On the other hand, since the proposed converter can operate as the forward and flyback converters during switch turn-on and turn-off periods, respectively, it cannot only perform the power transfer during an entire switching period but also achieve the high power factor due to the flyback operation. Moreover, since the current balanced capacitor can minimize the offset current through the transformer magnetizing inductor regardless of the AC input voltage, the core loss and volume of the transformer can be minimized. Therefore, the proposed converter features a high efficiency and high power factor. To confirm the validity of the proposed converter, theoretical analysis and experimental results from a prototype of 24W LED driver are presented.
Kim, Cherl-Jin;Jang, Jun-Young;Yoo, Byeong-Ku;Sin, Seung-Soo;Kim, Young-Tae
Proceedings of the KIEE Conference
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2003.07b
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pp.1244-1246
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2003
Conventional Switched Mode Power Supplies(SMPS) with diode-capacitor rectifier have distorted input current waveform with high harmonic content. Typically, these SMPS have a power factor lower than 0.65. To improve with this problem. the power factor correction(PFC) circuit of power supplies has to be introduced. Specially, to reduce size and manufacture cost of power conversion device, the single-stage PFC converter is increased to demand as necessary of study. In this case single-stage PFC converter has been used DC-DC converter with boost converter. However in this paper, it is studied flyback converter of high power factor, high efficiency by feedforward control. Also, the validity of designed and manufactured high power factor flyback converter is confirmed by simulation and experimental results.
Kim, Se-Min;Kang, Kyung-Soo;Kong, Sung-Jae;Yoo, Hye-Mi;Roh, Chung-Wook
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.22
no.4
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pp.277-284
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2017
For passive power factor correction, the valley fill circuit approach is attractive for low power applications because of low cost, high efficiency, and simple circuit design. However, to vouch for the product quality, two dc-link capacitors in the valley fill circuit should be selected to withstand the peak rectified ac input voltage. The common mode (CM) and differential mode (DM) choke should be used to suppress the electromagnetic interference (EMI) noise, thereby resulting in large size volume product. This paper presents the practical design and implementation of a valley fill flyback converter with reduced dc link capacitors and EMI magnetic volumes. By using the proposed over voltage protection circuit, dc-link capacitors in the valley fill circuit can be selected to withstand half the peak rectified ac input voltage, and the proposed CM/DM choke can be successfully adopted. The proposed circuit effectiveness is shown by simulation and experimentally verified by a 78W prototype.
Chang, Changyuan;He, Luyang;Cao, Zixuan;Zhao, Dadi
Journal of Power Electronics
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v.18
no.6
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pp.1642-1649
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2018
A single-stage flyback LED AC-DC converter based on primary-side control under constant current mode is proposed in this study. The proposed converter features low total harmonic distortion (THD) and high power factor (PF). It also consists of a zero-crossing distortion compensation circuit and a variable duty ratio control compensation circuit to deal with the line current distortions caused by fixed duty ratio control. The system model and layout are built in Simplis and Cadence, respectively. The feasibility and performance of the proposed circuit is verified by designing and fabricating an IC controller in the HHNEC $0.35{\mu}m$ 5 V/40 V HVCMOS process. Experimental results show that the PF can reach a level in the range of 0.985-0.9965. Moreover, the average THD of the entire system is approximately 10%, with the minimum being 6.305%, as the input line voltage changes from 85 VAC to 265 VAC.
This paper proposes a new control method for an AC-DC Buck converter which is utilized as a front-end converter of a 2-stage high power density adapter. In the conventional adapter applications, 2-stage configuration shows higher power transfer efficiency and higher power density than those of the single stage flyback converter. In the 2-stage AC-DC converter, the boost converter is widely used as a front-end converter. However, an efficiency variation between high AC line and low AC line is large. On the other hand, the proposed conduction band control method for a buck front-end converter has an advantage of small efficiency variation. In the proposed control method, switching operation is determined by a band control voltage which represents output load condition, and an AC line voltage. If the output load increasesin low AC line, the switching operation range is expanded in half of line cycle. On the contrary, in light load and high line condition, the switching operation is narrowed. Thus, the proposed control method reduces switching loss under high AC line and light load condition. A 60W prototype which is configured the buck and LLC converter with the proposed control method is experimented on to verify the validity of the proposed system. The prototype shows 92.16% of AC-DC overall efficiency and 20.19 W/in 3 of power density.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.65
no.4
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pp.601-610
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2016
The light-emitting diode (LED) has been used in a variety of industrial fields and for general 0lighting purposes on account of its high efficiency, low power consumption and long lifespan. The LED is driven by direct current; therefore, an AC/DC converter is typically required for its use. An electrolytic capacitor is generally used for stabilizing DC voltage during use of the AC/DC converter. However, this capacitor has a short lifespan, which makes it a limiting factor in LED lighting. Furthermore, LED lighting requires a dimmable control to enable energy savings and fulfil a growing consumer demand. In this paper, the dimmable single-stage power factor correction (PFC) continuous conduction mode (CCM) flyback converter that employs no electrolytic capacitor is presented. The LC resonant filter is alternatively applied to reduce the 120[Hz] ripple on the output. And the optimum value of the LC resonant filter parameters considering both efficient and performance is analysed. Simulation and experimental results verify the satisfactory operation of the converter.
An interleaved single-stage power-factor-correction (PFC) AC/DC converter is presented in this paper. The proposed converter is combined by two single-stage AC/DC converters based on flyback converter Each PFC stage operates in discontinuous conduction mode (DCM). By exploiting the interleaving technique, the input ripple current and output ripple voltage are reduced. The proposed converter complied with EN/1EC61000-3-2 harmonic regulations achieves high efficiency and low cost. The performance of the proposed converter was evaluated on a 180W $(90W\times2,\;24V,\;7.5A)$ experimental prototype.
옥외 LED 조명은 수 많은 응용 분야가 있고, 출력 전력 크기에 따라 전력단이 single-stage 와 two-stage 구조로 나뉜다. Single-stage 구조는 낮은 전력 LED 조명에 적합하지만, 60~70W 이상에서는 효율이 떨어지고 변압기의 크기가 커져서 적용하기가 힘들다. 반면에 two-stage 구조는 보통 큰 전력이 필요한 응용분야에 사용되지만, 낮은 부하에서 낮은 역율을 나타내므로 넓은 출력전력 범위를 갖는 분야에 사용되기 어렵다. 이 문제를 해결하기 위하여 본 논문은 pulse duty cycle, pulse frequency modulation 제어 방법을 갖는 interleaved single-stage flyback AC-DC converter 를 제안한다. 제안된 컨버터는 입력 전압이 낮고 부하가 큰 경우 높은 효율을 보이고, 입력 전압이 높고 부하가 아주 작은 경우에도 높은 역율과 낮은 전류 왜곡을 보인다. 그 결과 하나의 AC-DC 컨버터를 넓은 출력전력 범위를 갖는 LED 조명분야 적용시킬 수 있다. 제안된 컨버터의 타당성을 검증하기 위하여 81W prototype을 가지고 실험하였다.
Many single-stage PFC(power-facto.-correction) ACHC converters suffer from the high link voltage at high input voltage and light load condition. In this paper, to suppress the link voltage, a novel high power factor high efficiency PFC AC/DC converter is proposed using the single controller which generates two gate signals so that one of them is used far gate signal of the flyback DC/DC converter switch and the other is applied to the Boost PFC stage. A 130w prototype for LCD monitor adapter with universal input $(90-265V_{rms})$ and 19.5V 6.7A output is implemented to verify the operational principles and performances. The experimental results show that the maximum link voltage stress is about 450V at 270Vac input voltage. Moreover, efficiency and power factor are over $84\%$ and 0.95, respectively, under the full load condition.
역률개선용 AC/DC Flyback 컨버터의 경우 우수한 역률을 획득할 수 있으나 코어손실이 크고 효율이 낮으며 반면 Forward 컨버터의 경우 코어손실이 작아 높은 효율을 획득할 수 있으나 Dead zone이 존재하여 고역률 획득이 어려운 단점을 갖는다. 따라서 본 논문에서는 Forward 컨버터와 Flyback 컨버터의 장점을 동시에 구현할 수 있는 고효율 및 고역률 Balanced forward-flyback 컨버터를 제안한다. 제안된 컨버터는 스위치 온 시 Forward 컨버터로 동작하며 스위치 오프 시 트랜스포머 자화인덕터 리셋을 위해 Flyback 컨버터로 동작하므로 고역률 및 고효율 획득이 가능하며 Forward 및 Flyback 컨버터가 다루는 에너지량이 전류평형 캐패시터에 의해 항상 절반씩 배분되므로 AC입력전압의 크기에 관계없이 항상 고효율 획득이 가능하다. 제안된 회로의 타당성 검증을 위해 이론적 분석결과와 24W급 LED 조명 회로에 적용한 실험결과를 제시한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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