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.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제15권4호
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pp.493-500
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2015
A flyback converter operates with either pulse width modulation (PWM) or pulse frequency modulation (PFM) control scheme depending on the load current. At light load condition, PFM control is employed to reduce the switching frequency and thereby minimize the switching power loss. For heavier load, PWM control is used to regulate the output voltage of the flyback converter. The flyback controller has been implemented in a $0.35{\mu}m$ BCDMOS process and applied to a 40-W flyback converter. The light-load power efficiency of the flyback converter is improved up to 5.7-% comparing with the one operating with a fixed switching frequency.
In this paper, efficiency and loss characteristics of GaN FET were reported by applying it into the QR flyback converter. In particular, for the comparison of efficiency characteristics, QR flyback converter experimental circuits with Si FET and with GaN FET were separately produced in 12W class. As a result of the experiment, the experimental circuit of the QR flyback converter using GaN FET reached a high efficiency of 90% or more when the load power was 2W or more, and the maximum efficiency was observed to be about 92%, and the maximum loss power was about 1.1W. Meanwhile, the efficiency of the experimental circuit with Si FET increased as the input voltage increased, and the maximum efficiency was observed to be about 82% when the load power was 9W or higher, and the maximum loss power was about 2.8W. From the results, it is estimated that that in the case of the experimental circuit applying the GaN FET switch, the power conversion efficiency was improved as the switching loss and conduction loss due to on-resistance were reduced, and the internal loss due to the synchronous rectifier was minimized. Consequently, it is concluded that the GaN FET is suitable for under 20W class power supply unit as a high efficiency power switch.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제36권6호
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pp.844-849
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2012
양방향 컨버터는 신재생에너지를 이용하는 전력시스템, 무정전 전원 공급장치, 전기차 등 여러분야에서 사용되며, 양방향 절연 컨버터는 양방향 비절연 컨버터보다 높은 신뢰성을 갖지만 효율이 낮다는 단점이 있다. 본 논문에서는 개선된 효율을 가지는 절연된 양방향 Zeta-Flyback 컨버터를 제안한다. 이 컨버터는 양방향 Flyback 컨버터와 양방향 Zeta 컨버터의 중첩으로서 순방향 동작과 역방향 동작에서 전력 흐름이 변압기와 소자를 통해 수행되어 변압기 이용률이 증가하고, 출력 전압은 스위치의 일정 주파수 PWM의 듀티비에 의해 제어된다. 제안된 양방향 Zeta-Flyback 컨버터와 양방향 Flyback 컨버터를 비교하면 제안된 양방향 Zeta-Flyback 컨버터가 더 높은 효율을 갖으며 이를 시뮬레이션과 실험을 통하여 확인하였다.
A novel soft-switching two-switch flyback converter is proposed in this paper. This converter is composed of two active power switches, a flyback transformer, and two passive regenerative clamping circuits.The proposed converter has the advantages of a low cost circuit configuration, a simple control scheme, a high efficiency, and a wide operating range. The circuit topology and experimental results of the new flyback converter are presented.
This paper proposes a high efficiency step-down flyback converter using a coaxial-cable coupled-inductor which has a higher primary-secondary flux linkage than sandwich winding transformers. The structure of the two-winding coaxial cable transformer is described, and the coupling coefficient of the coaxial cable transformer and that of a sandwich winding transformer are compared. A circuit model of the proposed transformer is also obtained from the frequency-response curves of the secondary short-circuit and of the secondary open-circuit. Finally, the performance of the proposed transformer is validated by the experimental results from a 35W single-output flyback converter prototype. In addition, the proposed two-winding coaxial transformer is extended to a multiple winding coaxial application. For the performance evaluation of the extended version, 35W multi-output hardware prototype of the DC-DC flyback converter was tested.
본 논문은 가변주파수 스위칭 방식의 flyback 컨버터를 이용한 자동차용 35[W]급 고휘도 방전 램프용 전자식 안정기의 고효율 제어시스템을 구현하였다. 또한 안정기 성능, 크기 그리고 효율을 고려하여 planar 변압기를 이용하여 flyback 컨버터를 설계하였다. HID 램프를 자동차에 적용하기 위해 복잡한 과도특성을 제어할 수 있는 매우 복잡한 제어회로와 고효율의 안정기의 제작이 요구되어진다. 제안된 전자식 안정기는 planar 변압기를 사용한 flyback 컨버터, full bridge 인버터와 승압 점화장치로 구성되어 있으며, flyback 컨버터의 스위칭 주파수는 안정기에 입력전압의 변화에 따라 제어되도록 설계하였고, planar변압기를 사용하여, 안정기의 가격과 크기를 크게 절감할 수 있었다. 제안된 시스템에 대한 성능 및 효율은 여러 가지 실험을 통해 확인하였다.
A high efficiency active clamp sepic-flyback converter is presented for fuel cell generation systems. The proposed converter is a superposition of a sepic converter mode and. flyback converter mode. The output voltages of the sepic converter mode and flyback converter mode can be regulated by the same PWM technique with constant frequency. By merging the sepic and flyback topologies, they can share the transformer, power MOSFET and active clamp circuit. The result has outstanding advantages over conventional active clamp DC-DC converters: high efficiency, high power density, and component utilization. Simulation results and experimental results are presented to verify the principles of operation for the proposed converter.
Kim, Do-Hyun;Kim, Hyun-Woo;Park, Joung-Hu;Jeon, Hee-Jong
Journal of Power Electronics
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제15권6호
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pp.1468-1479
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2015
Renewable energy resources such as wind and photovoltaic power generation systems demand a high step-up DC-DC converters to convert the low voltage to commercial grid voltage. However, the high step-up converter using a transformer has limitations of high voltage stresses of switches and diodes when the transformer winding ratio increases. Accordingly, conventional studies have been applied to series-connect multioutput converters such as forward-flyback and switched-capacitor flyback to reduce the transformer winding ratio. This paper proposes new single-ended converter topologies of an isolation type and a non-isolation type to improve power efficiency, cost-effectiveness, and output ripple. The first proposal is an isolation-type charge-pump switched-capacitor flyback converter that includes an extreme-ratio isolation switched-capacitor cell with a chargepump circuit. It reduces the transformer winding number and the output ripple, and further improves power efficiency without any cost increase. The next proposal is a non-isolation charge-pump switched-capacitor-flyback tapped-inductor boost converter, which adds a charge-pump-connected flyback circuit to the conventional switched-capacitor boost converter to improve the power efficiency and to reduce the efficiency degradation from the input variation. In this paper, the operation principle of the proposed scheme is presented with the experimental results of the 100 W DC-DC converter for verification.
Nowadays, more than ever before, many researchers are paying attention to raising the efficiency of a Power converter. In Flyback converter, the resistor of RCD snubber consumes the stored energy in leakage inductor. It play a role in degrading the overall system efficiency Thus, In this paper, a novel energy recovery circuit of Flyback converter is proposed to improve the efficiency. The operational principle of the proposed circuit is explained in detail. And, it is verified through the simulation results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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