In case of design of a rectifier to supply high current, To select switching frequency of semiconductor switches affect absolutely the design of the LC filter value in an power conversion circuit. The conventional rectifier by using MOSFET is no use in high current equipments because of small drain-source current. To solve this problem, this paper proposes to design of high capacity rectifier by parallel driving of MOSFET in the single half bridge DC-DC converter. This method can be able to develop high current rectifier by distributed drain-source current. The proposed scheme is able to expect a decrease in size, weight and cost of production by decreasing the LC filter value and increasing maximumly the switching frequency. The validity of the proposed parallel driving strategy is verified through computer-aided simulations and experimental results.
이 논문에서는 WPC / A4WP 무선 전력 전송을 위한 정류기가 설계하였다. 설계된 정류기는 WPC (무선 전력 컨소시엄) 및 A4WP (무선 전력 연합)를 모두 지원하며 전파 브리지 정류기로 설계되었다. WPC는 100kHz ~ 205kHz의 주파수에서 전력을 전송하고 A4WP는 6.75MHz의 주파수에서 전력을 전송한다. 브리지 정류기는 다이오드 대신 MOSFET을 사용하기 때문에 출력 전압이 입력 전압보다 높으면 역전류가 흐르고 효율에 영향을 미친다. 따라서 MOSFET을 통해 흐르는 전류를 감지하고 역전류를 차단하는 역전류 검출기를 추가했다. 주파수 판별기는 주파수 대역이 다르기 때문에 사용된다. 설계된 정류기는 CMOS $0.35{\mu}m$ 고전압 공정을 사용하여 설계되었다. 입력 전압은 최대 18V이며 100kH ~ 205kHz, 6.78MHz 주파수에서 작동한다. 최대 효율은 94.8 %이고 최대 전력 공급은 5.78W 이다.
This paper presents the TTFC(Two Transistor Forward Converter) using Synchronous Rectifier of Compulsory Control-driver. The two transistor forward circuit is used to decrease voltage stress of primary side and the synchronous rectifier is used to reduce current stress of secondary side. Previous synchronous rectifier's MOSFET of TTFC have long dead time This paper presents synchronous rectifier of compulsory control-driver for minimized dead time. This paper compared with diode rectifier, self-driven synchronous rectifier and compulsory control-driver synchronous rectifier of TTFC. The principle of operation, feature and design considerations are illustrated and verified through the experiment with a 200W 100kHz MOSFET based experimental circuit.
This study analyzes the turn-on and turn-off transients of a metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET) with high-switching frequency systems. In these systems, the voltage distortion becomes serious at the output terminal of a Vienna rectifier by the turn-off delay of the MOSFET. The current has low-order harmonics through this voltage distortion. This paper describes the transient of the turn-off that causes the voltage distortion. The algorithm for reducing the sixth harmonic using a proportional-resonance controller is proposed to improve the current distortion without complex calculation for compensation. The reduction of the current distortion by high-switching frequency is verified by experiment with the 2.5-kW prototype Vienna rectifier.
단일단 단일스위치 통기정류기형 플라이백 컨버터를 제안한다. 제안된 단일단 단일스위치에 의해 역률이 개선되었으며 IEC 61000-3-2의 고조파 전류 요구조건을 만족한다. Flyback 컨버터의 경우 2 차 측 정류용 다이오드로 사용되는 쇼트키 다이오드의 전압 강하에 의한 전력손실이 크며, 이러한 전력 손실을 줄이기 위해 정류용 다이오드를 대신하여 도통 저항이 작은 MOSFET을 사용함으로써 전력손실을 줄일 수 있으며 이를 동기정류기 (SR : Synchronous Rectifier)라 한다. 제안된 동기 정류기는 MOSFET의 드레인 소스간의 전압 강하를 이용하여 동작하는 VDSR(Voltage Driven Synchronous Rectifier)이며 효율 향상을 목적으로 한다. 본 논문에서 제안한 단일단 단일스위치 동기정류기형 플라이백 컨버터는 출력 전력 85W (l2V /7.1A)에 적용되었으며 실험결과를 통해 확인할 수 있다.
To solve the low efficiency problem of low-voltage power supplies, it has been studied to replace the schottky barrier diode with the MOSFET synchronous rectifier. In this paper, Phase Shift-Controlled Clamp Mode Zero Voltage Switching-Multi Resonant Converter with Synchronous Rectifier (PSC CM ZVS-MRC with SR) is presented to achieve high efficiency in low-voltage power supplies. The characteristics analysis of synchronous rectifier is established by using the MOSFET equivalent circuit and efficiency comparison is established between the Synchronous Rectifier and the schottky barrier diode. To verify the validity of the analysis, 33W(3.3V, 10A) PSC CM ZVS-MRC with self-driven synchronous rectifier at switching frequency of 1MHz is designed and tested. And it is confirmed that the experimental results are well consistent with the theoretical results. The maximum efficiency of the converter is 83.4% at full load, which is 3.3% higher than conventional schottky diode rectification.
Recently, new trend in telecommunication device is to apply low voltage, about 3.3V-1.5V. However, it is undesirable in view of high efficiency and power desity which is the most important requirement in the distributed power system. Rectification loss in the output stage in on-board converter for distributed power system are constrained to obtain high efficience at low output voltage power suppies. This paper is investigated conduction power loss in synchronouss rectifier with a parallel -connected Schottky Barrier Diode(SBD). Conduction losses are calculated for both MOSFET and SBD respectively. The SBD conduction power loss dissipates more than the MOSFET rectifier conduction power loss.
본 논문에서는 진동에너지 하베스팅을 위한 세 가지 종류의 전파 정류기를 비교 분석 하였다. 첫번째 정류기는 두 개의 능동 다이오드(active diode)와 두 개의 MOSFET로 구성된 전파 정류기로 능동 다이오드의 비교기는 정류기의 출력으로부터 전력을 공급받는다. 두 번째는 네 개의 MOSFET로 구성된 정류기와 하나의 능동 다이오드로 구성된 2단 정류기이며, 마찬가지로 비교기는 정류기의 출력으로부터 전력을 공급받는다. 세 번째는 두 번째 정류기와 동일한 구조이나 비교기의 전력을 정류기의 입력으로부터 공급받는 input-powered 정류기이다. 이 정류기들을 0.35um CMOS 공정으로 설계하고 모의실험을 통해 성능을 비교, 분석하였다. 부하가 큰 경우에는 첫 번째 정류기를 이용하는 것이, 부하가 작은 경우에는 두 번째 정류기를 이용하는 것이 효율적인 측면에서 유리하다. 또한 효율보다는 진동에너지의 유무에 따른 전력 소모가 중요하다면 세 번째 정류기가 유리하다.
In this paper, implementation of digital control for critical conduction mode power factor correction (PFC) rectifier is presented. Critical conduction mode is widely used in medium and low power conversion application due to its minimized MOSFET turn-on loss and diode reverse-recovery problem. However, it needs additional zero current detection circuit and maximum frequency limit to properly turn the MOSFET on and avoid the excessive switching loss in light load operation. This paper explains the digital IC implementation and verifies its operation with 200-W prototype PFC rectifier.
Won, Jong Il;Park, Kun Sik;Cho, Doo Hyung;Koo, Jin Gun;Kim, Sang Gi;Lee, Jin Ho
ETRI Journal
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제38권2호
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pp.244-251
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2016
In this paper, we investigate the electrical characteristics of two trench-gate-type super-barrier rectifiers (TSBRs) under different p-body implantation conditions (low and high). Also, design considerations for the TSBRs are discussed in this paper. The TSBRs' electrical properties depend strongly on their respective p-body implantation conditions. In the case of the TSBR with a low p-body implantation condition, it exhibits MOSFET-like properties, such as a low forward voltage ($V_F$) drop, high reverse leakage current, and a low peak reverse recovery current owing to a majority carrier operation. However, in the case of the TSBR with a high p-body implantation condition, it exhibits pn junction diode.like properties, such as a high $V_F$, low reverse leakage current, and high peak reverse recovery current owing to a minority carrier operation. As a result, the TSBR with a low p-body implantation condition is capable of operating as a MOSFET, and the TSBR with a high p-body implantation condition is capable of operating as either a pn junction diode or a MOSFET, but not both at the same time.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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