This paper proposes an actively clamped two-switch flyback converter. Compared to the conventional two-switch flyback converter, the proposed two-switch flyback converter operates with a wide duty cycle range. By using an active-clamp circuit, the proposed converter achieves zero-voltage switching for all of the power switches. Zero-current switching of an output diode is also achieved. Thus, compared with the conventional converter, the proposed converter realizes a higher efficiency with an extended duty cycle. The performance of the proposed converter is verified by the experimental results with use of a 1.0 kW prototype circuit.
This paper introduces a novel hybrid converter combining a full-bridge soft switching converter and a full-bridge LLC converter. In this topology all the primary switches can achieve ZVS and ZCS all over the operation range. An additional switch and a diode are added in the secondary side of full-bridge converter to eliminate the circulating current and to provide a separate freewheeling path. The hybrid structure makes it possible to deliver the power to the secondary all the time of operation, thereby improving the efficiency. The proposed topology is suitable for the applications such as on-board chargers for electric vehicles and high power dc-dc converters. A 6.6-kW prototype converter was implemented and 97.5% efficiency was obtained through the experiments.
In this study, single-phase and three-level boost converters applied to the photovoltaic system were compared and analyzed in terms of efficiency and power density according to the input voltage and load conditions. For accurate analysis of efficiency, the losses in each device of the single-phase and three-level boost converters were derived using mathematical equations and simulations by using the PSIM thermal module. Then, the losses were compared with the efficiency confirmed through the actual experiments. Results confirmed that the efficiency and power density can be improved by applying the three-level boost converter to the system according to the selection of the switching frequency.
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.
The power supply devices applied to the electric vehicle are required for high efficiency and high power density. This paper presents a bidirectional ZVS DC-DC converter. A bidirectional DC-DC converter using the planar transformer has advantages of high efficiency, simple circuit, and lightweight. The operating principle, theoretical analysis, and design guidelines are provided in this paper. The simulation waveforms of the proposed converter are shown to verify its feasibility.
Recently, regulation for THD(Total Harmonic Distortion) such as IEC 61000-3-2, IEEE 519 is being reinforced about a product which directly connects to AC line in order to prevent distortion of common power source in electronic equipment and electrical machinery. In order to satisfy these regulations, conventional circuits were used two-stage structure attached power factor correction circuit at ahead of converter but this method complicate the circuit and then a number of element increases thereupon the cost of production rises. In this paper, we propose a high efficiency single-stage 300W PFC flyback converter, that improved power factor and efficiency than conventional two-stage power module.
This paper presents a novel type soft switching PWM power frequency AC-AC converter using bidirectional active switches or single phase utility frequency AC-high frequency AC matrix converter. This converter can directly convert utility frequency AC (UFAC, 50Hz/60Hz) power to high frequency AC (HFAC) power ranging more than 20kHz up to 100kHz. A novel soft switching PWM prototype of high frequency multi-resonant PWM controlled UFAC-HFAC matrix converter using antiparallel one-chip reverse blocking IGBTs manufactured by IXYS corp. is based on the soft switching resonance with asymmetrical duty cycle PWM strategy. This single phase UFAC-HFAC matrix converter has some remarkable features as electrolytic capacitor DC busline linkless topology, unity power factor correction and sine-wave line current shaping, simple configuration with minimum circuit components, high efficiency and downsizing. This series load resonant UFAC-HFAC matrix converter, incorporating bidirectional active power switches is developed and implemented for high efficiency consumer induction heated food cooking appliances in home uses and business-uses. Its operating performances as soft switching operating ranges and high frequency effective power regulation characteristics are illustrated and discussed on the basis of simulation and experimental results.
An active clamp flyback (ACF) converter applies a clamp circuit and circulates the energy of leakage inductance to the input side, thereby achieving a zero-voltage switching (ZVS) operation and greatly reducing switching losses. The switching losses are further reduced by applying a gallium nitride field effect transistor (GaN-FET) with excellent switching characteristics, and ZVS operation can be accomplished under light load with boundary conduction mode (BCM) operation. Optimal design is performed on the basis of loss analysis by selecting magnetization inductance based on BCM operation and a clamp capacitor for loss reduction. Therefore, the size of the reactive element can be reduced through high-frequency operation, and a high-efficiency and high-power-density converter can be achieved. This study proposes an optimal design for a high-efficiency and high-power-density BCM ACF converter based on GaN-FETs and verifies it through experimental results of a 65 W-rated prototype.
In this paper, to analyze efficiency characteristic, one of important factors in design of DC-DC converter prototype, theoretically derived power loss of individual components generating in DC-DC converter and compared theoretical results with experimental results. For evaluation of results, active clamp type Forward DC-DC converter with synchronous rectifier was composed of experimental converter. Efficiency result measured in experimental converter was compared with theoretical efficiency result derived in this paper. In comparative results, a fact that derived theoretical value and experimental value comparatively correspond have been able to verify.
Kim, Hongjin;Park, Young-Jun;Park, Ju-Hyun;Ryu, Ho-Cheol;Pu, Young-Gun;Lee, Minjae;Hwang, Keumcheol;Yang, Younggoo;Lee, Kang-Yoon
Journal of Power Electronics
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제16권6호
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pp.2024-2034
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2016
This paper presents a DC-DC buck converter with a Phase-Locked Loop (PLL) that can compensates for power efficiency degradation over a wide input range. Its switching frequency is kept at 2 MHz and the delay difference between the High side driver and the Low side driver can be minimized with respect to Process, Voltage and Temperature (PVT) variations by adopting the PLL. The operation mode of the proposed DC-DC buck converter is automatically changed to Pulse Width Modulation (PWM) or PWM frequency modes according to the load condition (heavy load or light load) while supporting a maximum load current of up to 1.2 A. The PWM frequency mode is used to extend the CCM region under the light load condition for the PWM operation. As a result, high efficiency can be achieved under the light load condition by the PWM frequency mode and the delay compensation with the PLL. The proposed DC-DC buck converter is fabricated with a $0.18{\mu}m$ BCD process, and the die area is $3.96mm^2$. It is implemented to have over a 90 % efficiency at an output voltage of 5 V when the input range is between 8 V and 20 V. As a result, the variation in the power efficiency is less than 1 % and the maximum efficiency of the proposed DC-DC buck converter with the PLL is 95.4 %.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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