A new primary-side-assisted zero-voltage and zero-current switching (ZVZCS) three-level DC-DC converter with flying capacitor is proposed. The three-level converters are promising in high voltage applications, and ZVZCS is a very effective means for reducing switching losses. The proposed DC-DC converter uses only one auxiliary transformer and two diodes to obtain ZCS for the inner leg. It has a simple and robust structure, and offers soft-switching capability even in short-switching conditions. The proposed converter was verified by experiments in a 6KW prototype designed for communication applications and operating at 100kHz.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.42
no.2
s.332
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pp.1-8
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2005
An area-efficient DC-DC voltage up-converter in a poly-Si TFT technology for system-on-glass is described which provides low-ripple output. The voltage up-converter is composed of charge-pumping circuit, comparator with threshold voltage mismatch compensation, oscillator, buffer, and delay circuit for multi-phase clock generation. The low ripple output is obtained by multi-phase clocking without increasing neither clock frequency nor filtering capacitor The measurement results have shown that the ripple on the output voltage with 4-phase clocking is 123mV, while Dickson and conventional cross-coupled charge pump has 590mV and 215mV voltage ripple, respectively, for $Rout=100k\Omega$, Cout-100pF, and fclk=1MHz. The filtering capacitor required for 50mV ripple voltage is 1029pF and 575pF for Dickson and conventional cross-coupled structure, for Iout=100uA, and fclk=1MHz, while the proposed multi-phase clocking DC-DC converter with 4-phase and 6-phase clocking requires only 290pF and 157pF, respectively. The efficiency of conventional and the multi-phase clocking DC-DC converter with 4-phase clocking is $65.7\%\;and\;65.3\%$, respectively, while Dickson charge pump has $59\%$ efficiency.
Differently from an existing analog control, because the digital control includes microprocessor basically, the digital control is enable to monitor internal parameters of DC-DC converter and to control output voltage remotely by communicating with a Windows based PC and also to monitor whether exact voltage is output or not. These things are impossible in an analog control. In this paper, a simple flyback converter is taken as a control target and is controlled by a microcontroller(TMS320F2812). This converter can make variable outputs 1.8V to 5V from 30V input voltage remotely in PC. Finally the response characteristics of a step reference voltage and in a steady state are experimented to verify the feasibility and the usefulness of this digital controlled converter.
This work aims to study and analyze the various operating modes of universal power converter which is powered by solar and thermoelectric generators. The proposed converter is operated in a DC-DC (buck or boost mode) and DC-AC (single phase) inverter with high efficiency. DC power sources, such as solar photovoltaic (SPV) panels, thermoelectric generators (TEGs), and Li-ion battery, are selected as input to the proposed converter according to the nominal output voltage available/generated by these sources. The mode of selection and output power regulation are achieved via control of the metal-oxide semiconductor field-effect transistor (MOSFET) switches in the converter through the modified stepped perturb and observe (MSPO) algorithm. The MSPO duty cycle control algorithm effectively converts the unregulated DC power from the SPV/TEG into regulated DC for storing energy in a Li-ion battery or directly driving a DC load. In this work, the proposed power sources and converter are mathematically modelled using the Scilab-Xcos Simulink tool. The hardware prototype is designed for 200 W rating with a dsPIC30F4011 digital controller. The various output parameters, such as voltage ripple, current ripple, switching losses, and converter efficiency, are analyzed, and the proposed converter with a control circuit operates the converter closely at 97% efficiency.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.32
no.5
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pp.455-461
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2015
This paper deals with an experimental verification of a temperature-dependent power loss model of a DC/DC converter in severe temperature conditions. The power loss of a DC/DC converter is obtained by summing the losses by the components constituting the converter including switching elements, diodes, inductors, and capacitors. MIL-STD-810F stipulates that any electronic devices must be operable in the temperature ranging from $-50^{\circ}C$ to $70^{\circ}C$. We summarized the temperature-dependent loss models for the converter components. A SEPIC-type converter is designed and built as a target. Using a constant-temperature chamber, a test rig is set up to measure the power loss of the converter. The experimental results confirm the validity of the loss model within 4.5% error. The model can be useful to predict the efficiency of the converter at the operating temperature, and to provide guidelines in order to improve the efficiency.
Kim, Ki-Tae;Kim, Dal-Suk;Park, Boo-Hee;Ahn, Jung-Jin;Kim, Jong-Man;Jang, Joong-Soon
Journal of Applied Reliability
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v.10
no.3
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pp.171-182
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2010
The reliability prediction analysis is a feedback tool that designer uses to provide insight into the component designs. This insight may indicate sensitive components within the design. This paper examines predicted failure rates for hybrid dc-dc converter for spacecraft using MIL-HDBK-217F prediction methodology. The results from part count/stress analysis represent priority components that affect the converter failures. The high priority components are analyzed to find out stress factor based on MIL-HDBK-217F. This information provides an opportunity for designer to improve the reliability of the product in development process.
A RF-DC converter is one of the most important components for a wireless power transmission. It has been developed for many applications such as space solar power system, and Radio Frequency Identification(RFID). In this paper, we designed three types of RF-DC converter and compare the performance of each. All types RF-DC convertoer have a maximum conversion efficiency at input power level of 0 dBm~5 dBm and RF-DC converter of third type was the best performance that has a 21.9% of conversion efficiency.
This paper is concerned on developing DC-DC converter. In contrast to resonant converter, this converter requires no external resonant elements and operates with constant switching frequency. In conventional PWM converter, two MOSFET switches of the converter are simultaneously turned on and turned off. In presented converter, to achieve Zero Voltage Switching, the two legs of the bridge are operated DC-DC converter is phase shifted. Phase shifted Full Bridge ZVS PWM Converter have an effect on the power system. Operation principle and features are illustrated by the experiment results from 50W, 250kHz with MOSFET switch.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.25
no.4
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pp.269-278
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2020
In this paper, two types of DC/DC converters in a hydrogen fuel cell hybrid railway vehicle system, which serve to charge high-voltage battery and supply power to an inverter for driving a driving motor, were compared and analyzed. A two-level interleaving boost converter and a three-level boost converter were compared and analyzed, and a theoretical design method was proposed to have an efficiency characteristic of over 95%. In addition, a digital controller design method considering the digital phase delay component of DSP (TMS320F28335) is presented. Finally, the validity of the theoretical design of the converter with 20kW power was verified through static and dynamic experiments respectively.
The failure rate of bidirectional dc-to-dc converter is predicted through the failure mode and effect analysis (FMEA) and the fault-tree analysis (FTA) considering the operational risk. In order to increase the driving voltage of the electric vehicle efficiently, the bidirectional converter is attached to the front of the inverter. It has a boost mode for discharging battery power to the dc-link capacitor and a buck mode for charging the regenerative power to the battery. Based on the results of the FMEA considering the operating characteristics of the bidirectional converter, the fault-tree is designed considering the risk of the converter. After setting the design parameters for the MCU for the electric vehicle, we analyze the failure rate of the capacitor due to the output voltage ripple and the inductor component failure rate due to the inductor current ripple. In addition, we obtain the failure rate of major parts according to operating temperature using MIL-HDBK-217F. Finally, the failure rate and the mean time between failures (MTBF) of the converter are predicted by reflecting the part failure rate to the basic event of the fault-tree.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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