• Journal of Power Electronics
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• v.17 no.6
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• pp.1391-1401
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• 2017

In this paper, a secondary resonance half-bridge dc-dc converter with an inductive output filter is presented. The primary side of such a converter utilizes asymmetric pulse width modulation (APWM) to achieve zero-voltage switching (ZVS) of the switches, and clamps the voltage of the switch to the input voltage. In addition, zero current switching (ZCS) of the output diode is achieved by a half-wave rectifier circuit with a filter inductor and a resonant branch in the secondary side of the proposed converter. Thus, the switching losses and diode reverse-recovery losses are eliminated, and the performance of the converter can be improved. Furthermore, an inductive output filter exists in the converter reduce the output current ripple. The operational principle, performance analysis and design equation of this converter are given in this paper. The analysis results show that the output diode voltage stress is independent of the duty cycle, and that the voltage gain is almost linear, similar to that of the isolation Buck-type converter. Finally, a 200V~380V input, 24V/2A output experimental prototype is built to verify the theoretical analysis.

• Journal of Power Electronics
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• v.12 no.2
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• pp.258-267
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• 2012

An interleaved single-stage AC/DC converter with a boost converter and an asymmetrical half-bridge topology is presented to achieve power factor correction, zero voltage switching (ZVS) and load voltage regulation. Asymmetric pulse-width modulation (PWM) is adopted to achieve ZVS turn-on for all of the switches and to increase circuit efficiency. Two ZVS half-bridge converters with interleaved PWM are connected in parallel to reduce the ripple current at input and output sides, to control the output voltage at a desired value and to achieve load current sharing. A center-tapped rectifier is adopted at the secondary side of the transformers to achieve full-wave rectification. The boost converter is operated in discontinuous conduction mode (DCM) to automatically draw a sinusoidal line current from an AC source with a high power factor and a low current distortion. Finally, a 240W converter with the proposed topology has been implemented to verify the performance and feasibility of the proposed converter.

• Journal of Power Electronics
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• v.7 no.4
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• pp.328-335
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• 2007

A conventional Single-Stage Power-Factor-Correction (PFC) AC/DC converter has a link capacitor voltage problem under high line input and low load conditions. In this paper, this problem is analyzed by using the voltage conversion ratio of the DC/DC conversion cell. By applying this analysis, a new Single-Stage PFC AC/DC converter with a boost PFC cell integrated with a Voltage-Doubler Rectified Asymmetrical Half-Bridge (VDRAHB) is proposed. The proposed converter features good power factor correction, low current harmonic distortions, tight output regulations and low voltage of the link capacitor. An 85W prototype was implemented to show that it meets harmonic requirements and standards satisfactorily with near unity power factor and high efficiency over universal input.

• Journal of Power Electronics
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• v.14 no.4
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• pp.661-670
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• 2014

A new DC/DC converter with zero voltage switching is proposed for applications with high input voltage and high load current. The proposed converter has two circuit modules that share load current and power rating. Interleaved pulse-width modulation (PWM) is adopted to generate switch control signals. Thus, ripple currents are reduced at the input and output sides. For high-voltage applications, each circuit module includes two half-bridge legs that are connected in series to reduce switch voltage rating to $V_{in}/2$. These legs are controlled with the use of asymmetric PWM. To reduce the current rating of rectifier diodes and share load current for high-load-current applications, two center-tapped rectifiers are adopted in each circuit module. The primary windings of two transformers are connected in series at the high voltage side to balance output inductor currents. Two series capacitors are adopted at the AC terminals of the two half-bridge legs to balance the two input capacitor voltages. The resonant behavior of the inductance and capacitance at the transition interval enable MOSFETs to be switched on under zero voltage switching. The circuit configuration, system characteristics, and design are discussed in detail. Experiments based on a laboratory prototype are conducted to verify the effectiveness of the proposed converter.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2016.07a
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• pp.137-138
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• 2016

본 논문에서는 넓은 영전압 스위칭 범위와 작은 DC 오프셋 전류를 가지는 비대칭 하프-브릿지 컨버터를 제안한다. 기존의 비대칭 하프-브릿지 컨버터는 설계 시 홀드업 시간 만족을 위하여 정상 상태에서 극심한 비대칭 동작을 하게 된다. 이는 변압기의 큰 DC 오프셋 전류, 비대칭 전류 스트레스 등의 문제를 야기하며 이로 인하여 전반적인 변환 효율이 감소하게 된다. 이러한 문제점들을 해결하기 위하여, 제안하는 컨버터는 정상 상태에서 비대칭 동작을 최소화하고 낮은 입력전압에서 추가 스위치를 동작시킴으로써 커뮤테이션 구간을 줄여 전압이득을 높인다. 또한 추가 인덕턴스를 사용하여 영전압 스위칭 에너지를 키우고 추가 스위치의 내부 바디 다이오드를 이용하여 2차측 정류단의 전압 스트레스를 줄인다. 이를 통하여 높은 효율을 가지면서 작은 DC 오프셋 전류를 가지는 비대칭 하프-브릿지 컨버터를 제안하였으며, 500W의 프로토타입 컨버터를 제작하고 실험을 통해 이를 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2016.07a
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• pp.139-140
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• 2016

이 논문에서는, 홀드-업 보상 기법을 통해 넓은 입력 범위에서 최적 설계가 가능한 비대칭 하프-브리지 컨버터를 제안한다. 제안된 회로가 갖는 주된 장점은 기존의 회로 동작에 어떠한 변화도 주지 않은 채, 넓은 입력 전압 범위에서도 최적 설계가 가능하게 하는 것이다. 기존의 비대칭 하프-브리지 컨버터는 입력 전압이 가장 낮은 홀드-업 시 설계가 되어, 정상 동작 시 비대칭 동작에 의한 단점을 갖는 반면, 제안 된 컨버터는 홀드-업 시 추가적인 전압 이득을 통해 출력 전압을 제어하기 때문에 홀드-업 동작 시 넓은 입력 전압 범위에 관계없이 컨버터의 최적 설계가 가능하다. 또한 기존의 방법들에 비해, 정상 동작 시에 추가 소자에 의한 손실이 발생하지 않아, 전 범위에서 고효율을 달성하였다. 250-410V 입력, 45V/3.3A 출력의 컨버터를 통해 제안 된 회로의 동작을 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2017.07a
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• pp.254-255
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• 2017

공진형 컨버터에서 일반적으로 소프트 스위칭과 같은 조건을 만족시키기 위해 주파수 제어를 많이 사용한다. 그러나 전계결합형 무선전력전송 시스템 특성상 이격 거리나 정렬 오차 정도 따라 송 수신부를 연결하는 링크 캐패시턴스 값이 민감하게 변한다. 이런 시스템에서는 공진 주파수 추종과 동시에 시비율 제어가 필요하다. 송신부 앞 또는 부하단에 dc/dc컨버터를 추가하는 2단 구성은 시스템 효율이 1단 구성에 비해 낮다는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 무선전력전송 시스템에 비대칭 하프 브릿지를 사용하여 시비율 제어와 주파수 추종제어를 할 수 있는 구조를 제안한다. 이는 시뮬레이션을 이용하여 검증한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2014.07a
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• pp.201-202
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• 2014

본 논문에서는 비대칭 하프브리지 컨버터의 비대칭 시비율을 개선한 컨버터를 제안한다. 일반적인 비대칭 하프 브리지 컨버터의 경우 홀드업 타임 조건 때문에 넓은 입력 전압 범위를 가지게 되고, 정상 동작시 스위치의 비대칭 동작이 심화 된다. 이러한 스위치의 비대칭 동작으로 변압기의 자화 전류 옵셋이 증가하고 변압기 부피 및 2차측 정류기들의 전압 불균형이 심화되어 컨버터 효율이 감소하게 된다. 하지만 제안된 컨버터에서는 보조 스위치와 보조 커패시터를 이용, 변압기의 권선비를 조정하여 정상 동작 시 정류기들의 비대칭을 저감하였고, 변압기의 자화 전류 옵셋을 감소시켜 높은 효율을 달성하였다. 제안된 컨버터의 타당성을 검증 하기 위해 300W 프로토 타입을 제작하여 실험을 진행 하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2014.07a
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• pp.169-170
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• 2014

본 논문에서는 넓은 영전압 스위칭 범위를 가지며 클램프 다이오드와 클램프 스위치를 이용하여 비대칭 하프 브릿지 컨버터의 정상 입력 시 최적 설계가 가능하게 하여 모든 부하 조건에서 효율을 상승 시킬 수 있는 회로를 제안한다. Hold-up 조건 만족을 위하여 입력 전압이 낮은 경우에, 클램프 스위치를 동작시켜 변압기의 턴 비를 바꾸어 주어 출력 전압을 유지해준다. 정상 상태 동작에서는 클램프 스위치를 키지 않음으로써 클램프 다이오드 역할을 하여 2차 측 정류기의 전압 스트레스를 줄여주며, 보조 턴을 이용하여 클램프 다이오드에서의 도통 손실을 줄여 정상 상태에서의 비대칭 하프 브릿지 컨버터의 효율 최적화를 달성한다. 본 논문에서는 제안하는 회로의 이론적 해석 및 설계방법을 설명하고 실험결과를 통해 회로의 동작을 검증한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2014.07a
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• pp.189-190
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• 2014

본 논문에서는 높은 동작 주파수에서 컨버터를 구성하는 수동 소자들의 사이즈가 작아져, 전력밀도가 증가하는 장점을 이용하기 위하여 500 kHz에서 동작하는 LLC 공진형 컨버터를 제안하였다. 500 kHz에서 기존의 PWM컨버터는 스위칭 손실이 높아 효율이 떨어지고, Asymmetric Half Bridge 컨버터는 2차측 다이오드에 걸리는 전압이 비대칭이기 때문에 전도 손실을 줄이기가 어려우며 경부하 시 ZVS를 유지하기 어렵다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 작은 순환 에너지와 작은 Turn off 스위칭 손실을 가지며 경부하 시에도 ZVS를 유지할 수 있는 LLC 공진형 컨버터를 설계 및 제작하고 500 kHz의 고주파에서 높은 전력밀도를 얻을 수 있음을 검증하였다.