The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.27
no.6
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pp.498-506
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2022
This study proposes a design methodology for bidirectional, series-resonant, dual-active bridge (SRDAB) converters. The circuit parameters of the SRDAB converters are designed by considering the output power and efficiency of the converter. The proposed method can be used to design a high-power, high-efficiency SRDAB converter. A voltage controller is employed to manipulate the output voltage of the converter, and the controller gains are selected using the transfer function and frequency response of the controller. Simulation results show that the output power of the designed SRDAB converter is 2 kW per converter module as designed. In addition, the performance of the voltage controller is evaluated using the simulation and experimental results. The output voltage follows the reference voltage within 10 ms under the step change of the reference command. The output voltage also follows the reference voltage under the step load change. The efficiency of the designed SRDAB converter is 95.6%.
Kim, Do-Hyun;Kim, Hyun-Woo;Park, Joung-Hu;Jeon, Hee-Jong
Journal of Power Electronics
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v.15
no.6
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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.
Kim, Chong-Eun;Yi, Kang-Hyun;Moon, Gun-Woo;Lee, Buem-Joo;Kim, Sang-Man
Proceedings of the KIPE Conference
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2005.07a
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pp.439-441
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2005
A new LLC resonant converter with multiple outputs is proposed for high efficiency and low cost plasma display panel (PDP) power module. In the proposed converter, ZVS turn-on of the primary MOSFETs and ZCS nun-off of the secondary diodes are guaranteed in the overall input voltage and output load range. Moreover, the primary MOSFETs and the secondary diodes have low voltage stresses clamped to input and the output voltage, respectively. Therefore, the proposed converter shows the high efficiency due to the minimized switching and conduction losses. In addition, by employing the transformer, which has the two and more secondary side, the proposed converter can have multiple outputs and they show the great cross-regulation characteristics. As a result, the proposed converter can be implemented with low cost and compact size. The 500W prototype is implemented, which integrates the sustaining and addressing power supplies of PDP power module. The maximum efficiency is 96.8% and the respective output voltages are well regulated. Therefore, the proposed converter is suitable for high efficiency and low cost PDP power module.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.24
no.1
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pp.66-69
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2019
This study proposes a high-efficiency phase-shifted full-bridge (PSFB) converter with a wide input voltage range. The conventional PSFB converter is a useful topology in high-power applications. This converter not only achieves the zero-voltage switching of the primary switches, but also has small RMS current in the primary side. However, because the conventional PSFB converter has large freewheeling current in the primary side when it is designed considering the hold-up time of the converter, such a converter has high conduction loss at the primary switches. To solve this problem, a new PSFB converter is proposed in this study. The experiment is implemented with an input voltage ranging from a 320 V-400 V and an output power specification of 715 W.
A new high efficiency and low profile on-board DC/DC converter for digital car audio amplifiers is proposed. The proposed converter shows low conduction loss due to the low voltage stress of the secondary diodes, a lack of DC magnetizing current for the transformer, and a lack of stored energy in the transformer. Moreover, since the primary MOSFETs are turned-on under zero-voltage-switching (ZVS) conditions and the secondary diodes are turned-off under zero-current-switching (ZCS) conditions, the proposed converter has minimized switching losses. In addition, the input filter can be minimized due to a continuous input current, and an output inductor is absent in the proposed converter. Therefore, the proposed converter has the desired features, high efficiency and low profile, for a viable power supply for digital car audio amplifiers. A 60W industrial sample of the proposed converter has been implemented for digital car audio amplifiers with a measured efficiency of $88.3\%$ at nominal input voltage.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.19
no.2
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pp.157-163
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2014
This paper proposes a two-stage step-down buck and a tapped-inductor boost cascaded converter for high efficiency photovoltaic micro-inverter applications. The proposed inverter is a new structure to inject a rectified sinusoidal current into a low-frequency switching inverter for single-phase grid with unity power factor. To build a rectified-waveform of the output current. the converter employs both of a high efficiency step-up and a step-down converter in cascade. In step-down mode, tapped inductor(TI) boost converter stops and the buck converter operates alone. In boost mode, the TI converter operates with the halt of buck operation. The converter provides a rectified current to low frequency inverter, then the inverter converts the current into a unity power-factor sinusoidal waveform. By applying a TI, the converter can decrease the turn-on ratios of the main switch in TI boost converter even with an extreme step-up operation. The performance validation of the proposed design is confirmed by an experimental results of a 120W hardware prototype.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.25
no.5
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pp.412-419
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2020
In this study, a 70 W buck converter using GaN metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET) is developed. This converter exhibits over 97 % efficiency, high power density, and 48 V-to-12 V/1.2 V/1 V (triple output). Three gate drivers and six GaN MOSFETs are placed in a 1 ㎠ area to enhance power density and heat dissipation capacity. The theoretical switching and conduction losses of the GaN MOSFETs are calculated. Inductances, capacitances, and resistances for the output filters of the three buck converters are determined to achieve the desired current, voltage ripples, and efficiency. An equivalent circuit model for the thermal analysis of the proposed triple-output buck converter is presented. The junction temperatures of the GaN MOSFETs are estimated using the thermal model. Circuit operation and temperature analysis are evaluated using a circuit simulation tool and the finite element analysis results. An experimental test bed is built to evaluate the proposed design. The estimated switch and heat sink temperatures coincide well with the measured results. The designed buck converter has 130 W/in3 power density and 97.6 % efficiency.
This paper is studied on a novel buck-boost isolated converter for high efficiency and high power factor. The switching devices in the proposed converter are operated by soft switching technique using a new quasi-resonant circuit, and are driven with discontinuous conduction mode (DCM) according to pulse width modulation (PWM). The quasi-resonant circuit makes use of a step up-down inductor and a loss-less snubber capacitor. The proposed converter with DCM also simplifies the requirement of control circuit and reduces a number of control components. The input ac current waveform in the proposed converter becomes a quasi sinusoidal waveform in proportion to the magnitude of input ac voltage under constant switching frequency. As a result, it is obtained by the proposed converter that the switching power losses are low, the efficiency of the converter is high, and the input power factor is nearly unity. The validity of analytical results is confirmed by some simulation results on computer and experimental results.
Previous AC/DC PFC Boost Converter perceives feed forward signal of input and feedback signal of output for average current-mode control. Previous Boost Converter, the quantity of input current will be decreased by the decrease of output current in light load, and also power factor comes to be decreased. Also the efficiency of converter will be decreased by the decrease of power factor. The proposed converter presents the good PFC(Power Factor Correction), low line current hormonic distortions and tight output voltage regulations using non-dissipative snubber. The proposed converter also has a high efficiency by non-dissipative snubber circuit. To show the superiority of this converter is verified through the experiment with a 640W, 100kHz prototype converter.
This paper proposes a novel high-efficiency high-step-up interleaved converter with a voltage multiplier, which is suitable for electric vehicle power management applications. The proposed interleaved converter is capable of achieving high step-up conversion by employing a voltage-multiplier circuit. The proposed converter lowers the input-current ripple, which can extend the input source's lifetime, and reduces the voltage stress on the main switches. Hence, large voltage spikes across the main switches are alleviated and the efficiency is improved. Finally, a prototype circuit with an input voltage of 24 V, an output voltage of 380 V, and an output rated power of 1 kW is implemented and tested to demonstrate the functionality of the proposed converter. Moreover, satisfying experimental results are obtained and discussed in this paper. The measured full-load efficiency is 95.2%, and the highest measured efficiency of the proposed converter is 96.3%.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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