This paper presents an improved ZVT(Zero Voltage Transition) DC/DC Boost Converter using Active Snubber. The Conventional ZVT PWM Boost Converter is improved to minimize the switching loss of auxiliary switch using the minimum number of the components. In this thesis, advantage and disadvantages of Conventional ZVT Converter using a auxiliary resonant circuit is discussed. Then Improved ZVT soft switching converter will be discussed. In comparison a previous ZVT converter, the proposed converter reduces turn-off switching loss of the auxiliary switch. Therefore, the proposed converter has a high efficiency by active snubber. To show the superiority of this converter is verified through the experiment with a 640W, 100kHz prototype converter.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.27
no.1
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pp.9-17
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2022
The series-connected semiconductor devices structure is one way to achieve a high voltage rating. However, a problem with voltage imbalance exists in which different voltages are applied to the series-connected switches. This paper proposed a new voltage balancing technique that controls the turn-off delay time of the switch by adding one bipolar junction transistor to the gate turn-off path. The validity of the proposed method is proved through simulation and experiment. The proposed active gate driver not only enables voltage balancing across a variety of current ranges but also has a greater voltage balancing performance compared with conventional RC snubber methods.
In this paper, a constant frequency phase shifting PWM-controlled voltage source full bridge-type series load resonant high-frequency inverter using the $4^{th}$ generation IGBT power modules is presented for innovative consumer electromagnetic induction heating applications, such as a hot water producer, steamer and super heated steamer. The bridge arm side link passive capacitive snubbers in parallel with each power semiconductor device and AC load side linked active edge inductive snubber-assisted series load resonant tank soft switching inverter with a constant frequency phase shifted PWM control scheme is evaluated and discussed on the basis of the simulation and experimental results. It is proved from a practical point of view that the series load resonant and edge resonant hybrid high-frequency inverter topology, what is called, DE class type, including the variable-power variable-frequency regulation function can expand zero voltage soft switching commutation area even under low output power setting ranges, which is more suitable and acceptable for newly developed induction heated dual pack fluid heaters. Furthermore, even the lower output power regulation mode of this high-frequency load resonant tank inverter circuit is verified so that this inverter can achieve ZVS with the aid of the single auxiliary inductor snubber.
In this paper, an active snubber type flyback converter was applied to a 60W class adapter and its test results are reported by producing a prototype. Especially, the prototype of the adapter was designed for both input voltage of 110V and 220V. The output voltage was designed for 60W with 19V class which is the most commonly used in laptops. The prototype was designed to a volume of about $50cm^3$ and a power density of about $1.22W/cm^3$ to minimize the size and verify portability. The maximum efficiency of the prototype was 90.88% at its maximum load of 60W against input voltage change and 91.04% was observed at 60W under input voltage of 220V. Furthermore, the stability of the output voltage against load power was observed to be within about 0.07%.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.7
no.5
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pp.419-426
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2002
A new active lossless snubber for half-bridge dual converter(that is called'dual converter') is proposed in this paper It features soft switching(ZVS) as well as turn-off snubbing in both main and auxiliary switches. Therefore, it helps the dual converter to operate at the higher frequency with a higher efficiency and smaller-sized reactive components. Moreover, since it uses parasitic components, such as leakage inductances and switch output capacitances etc, to achieve the ZVS of power switches, it has simpler structure and lower cost of production. The operational principle, theoretical analysis, and design consideration are presented. To confirm the operation, features, and validity of the proposed circuit, experimental results from a 200w, 24V/DC-200V/DC proto-type are presented.
An LC filter is required to reduce the output current ripple in the auxiliary resonant snubber inverter (ARSI) for high-performance applications. However, if the traditional control method is used in the ARSI with LC filter, then unnecessary current flows in the auxiliary circuit. In addressing this problem, a novel load-adaptive control that fully uses the filter inductor current ripple to realize the soft-switching of the main switches is proposed. Compared with the traditional control implemented in the ARSI with LC filter, the proposed control can reduce the required auxiliary current, contributing to higher efficiency and DC-link voltage utilization. In this study, the detailed circuit operation in the light load mode (LLM) and the heavy load mode (HLM) considering the inductor current ripple is described. The characteristics of the improved ARSI are expressed mathematically. A prototype with 200 kHz switching frequency, 80 V DC voltage, and 8 A maximum output current was developed to verify the effectiveness of the improved ARSI. The proposed ARSI was found to successfully operate in the LLM and HLM, achieving zero-voltage switching (ZVS) of the main switches and zero-current switching (ZCS) of the auxiliary switches from zero load to full load. The DC-link voltage utilization of the proposed control is 0.758, which is 0.022 higher than that of the traditional control. The peak efficiency is 91.75% at 8 A output current for the proposed control, higher than 89.73% for the traditional control. Meanwhile, the carrier harmonics is reduced from -44 dB to -66 dB through the addition of the LC filter.
In this paper, a constant frequency phase shifting PWM controlled voltage source full bridge-type series load resonant high-frequency inverter using the IGBT power modules is presented for innovative consumer electromagnetic induction heating applications such as a hot water producer, steamer and super heated steamer. The full bridge arm side link passive quasi-resonant capacitor snubbers in parallel with the each power semiconductor device and high frequency AC load side linked active edge inductive snubber-assisted series load resonant tank soft switching inverter with a constant frequency phase shifted PWM control scheme is discussed and evaluated on the basis of the simulation and experimental results. It is proved from a practical point of view that the series load resonant and edge resonant hybrid high-frequency soft switching PWM inverter topology, what is called class DE type. including the variable-power variable-frequency(VPVF) regulation function can expand zero voltage soft switching commutation range even under low output power setting ranges, which is more suitable and acceptable for induction heated dual packs fluid heater developed newly for consumer power utilizations. Furthermore, even in the lower output power regulation mode of this high-frequency load resonant tank high frequency inverter circuit it is verified that this inverter can achieve ZVS with the aid of the single auxiliary inductor snubber.
Ahmed Tarek;Chandhaket Srawouth;Nakaoka Mutsuo;Jung Song Hwa;Lee Hyun-Woo
Journal of Power Electronics
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v.4
no.4
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pp.237-245
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2004
In this paper, a two-switch high frequency flyback transformer linked zero voltage soft switching PWM DC-DC power converter implemented for distributed DC- feeding power conditioning supplies is proposed and discussed. This switch mode power converter circuit is mainly based on two main active power semiconductor switches and a main flyback high frequency transformer linked DC-DC converter in which, two passive lossless quasi-resonant snubbers with pulse current regeneration loops for energy recovery to the DC supply voltages composed of a three winding auxiliary high frequency pulse transformer, auxiliary capacitors and auxiliary diodes for inductive energy recovery discharge blocking due to snubber capacitors are introduced to achieve zero voltage soft switching from light to full load conditions. It is clarified that the passive resonant snubber-assisted soft switching PWM DC-DC power converter has some advantages such as simple circuit configuration, low cost, simple control scheme, high efficiency and lowered noises due to the soft switching commutation. Its operating principle is also described using each mode equivalent circuit. To determine the optimum resonant snubber circuit parameters, some practical design considerations are discussed and evaluated in this paper. Moreover, through experimentation the practical effectiveness of the proposed soft switching PWM DC-DC power converter using IGBTs is evaluated and compared with a hard switching PWM DC-DC power converter.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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v.3B
no.3
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pp.147-154
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2003
This paper presents a high-frequency boost type ZVS-PWM chopper-fed DC-DC power converter with a single active auxiliary edge-resonant snubber at the load stage which can be designed for power conditioners such as solar photovoltaic generation, fuel cell generation, battery and super capacitor energy storages. Its principle operation in steady-state is described in addition to a prototype setup. The experimental results of boost type ZVS-PWM chopper proposed here, are evaluated and verified with a practical design model in terms of its switching voltage and current waveforms, the switching v-i trajectory and the temperature performance of IGBT module, the actual power conversion efficiency, and the EMI of radiated and conducted emissions, and then discussed and compared with the hard switching scheme from an experimental point of view. Finally, this paper proposes a practical method to suppress parasitic oscillation due to the active auxiliary resonant switch at ZCS turn-off mode transition with the aid of an additional lossless clamping diode loop, and can be reduced the EMI conducted emission.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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