• Title/Summary/Keyword: Step-up DC-DC Converter

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An analysis of a phase- shifted parallel-input/series-output dual converter for high-power step-up applications (대용량 승압형 위상천이 병렬입력/직렬출력 듀얼 컨버터의 분석)

  • 강정일;노정욱;문건우;윤명중
    • The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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    • v.6 no.5
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    • pp.400-409
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    • 2001
  • A new phase-shifted parallel-input/series-output(PISO) dual converter for tush-power step-up applications has been proposed. Since the proposed converter shows a low switch turn-off voltage stress, switching devices with low conduction loss can be employed in order to improve the power conversion efficiency. Moreover, it features a low output capacitor root-mean-square(RMS) current stress, low input current and output voltage ripple contents, and fast control-to-output dynamics compared to its PWM counterpart. In this paper, the operation of the proposed converter is analyzed in detail and its mathematical models and steady-state solutions are presented. A comparative analysis with the conventional PWM PISO dual converter is also provided. To confirm the operation, features, and validity of the Proposed converter, experimental results from an 800W, 24-350Vdc prototype are presented.

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High Step-up DC-DC Converter for 15V, 1kW Residential Fuel Cell (15V출력의 1kW급 가정용 연료전지를 위한 고승압 DC-DC 컨버터)

  • Kim, Joon-Keun;Park, Chan-Soo;Choi, Se-Wan;Park, Ga-Woo;Moon, Sang-Ho
    • Proceedings of the KIPE Conference
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    • 2010.07a
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    • pp.144-145
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    • 2010
  • 본 논문에서는 15V 출력의 1kW급 가정용 연료전지를 위한 고승압 DC-DC 컨버터를 제안한다. 제안하는 컨버터는 전 부하 영역에서 모든 스위치의 ZVS 턴온과 다이오드의 ZCS 턴온 턴오프가 성취되고 클램프 커패시터를 분할하여 사용함으로서 불균형 문제를 해소하였다. 기존 전류원 컨버터와 특성을 비교 분석하였고 이론적 해석과 시뮬레이션 및 실험을 통해 타당성을 검증하였다.

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A Non-isolated DC-DC Converter with High Step-up Ratio and Wide ZVS Range (고승압비와 넓은 ZVS 영역을 갖는 비절연 DC-DC 컨버터)

  • Park, Sung-Sik;Kim, Pyo-Soo;Choi, Se-Wan;Lee, Jin-Hee
    • Proceedings of the KIPE Conference
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    • 2008.06a
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    • pp.203-205
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    • 2008
  • 기존의 부스트 컨버터에서는 출력 전압이 커질수록 스위치의 전압 및 전류스트레스가 커지고 다이오드 역방향회복에 의한 서지로 인해 실제 사용 가능한 승압비가 제한된다. 본 논문에서는 높은 승압을 요구하는 대전력 응용에도 적합한 새로운 비절연 DC-DC 컨버터를 제안한다. 제안한 컨버터는 듀티비 0.5로 약 6배의 승압비를 가지며 CCM에서도 영전압 스위칭이 가능하다. 또한 스위치 및 다이오드 전압정격이 출력전압의 1/3로 되고 인터리빙이 가능하여 입출력 수동소자의 정격도 작다. 다이오드도 ZCS 턴오프 동작으로 역방향 회복에 의한 서지가 없다. 제안하는 컨버터의 동작원리를 설명하였고 이론적 해석과 시뮬레이션 및 실험파형을 통해 타당성을 검증하였다.

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High Step-Up Cascade Boost DC-DC Converter Using Coupled Inductor with Ripple-Free Input Current (결합 인덕터를 이용한 입력 전류 리플이 없는 고승압 캐스케이드 부스트 DC-DC 컨버터)

  • Lee, Sin Woo;Do, Hyun Lark
    • Proceedings of the KIPE Conference
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    • 2018.07a
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    • pp.428-429
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    • 2018
  • 본 논문은 결합 인덕터를 이용한 입력 전류 리플이 없는 고승압 캐스케이드 부스트 DC-DC 컨버터를 제안한다. 기존 캐스케이드 부스트 컨버터의 단점을 보완하기 위해 제안되었다. 제안된 컨버터는 1차 부스트 단의 보조회로에 의해 입력 전류 리플이 상당히 제거되었으며 2차 부스트 단에 결합 인덕터를 적용하여 높은 전압 이득을 달성하였다. 제안된 컨버터는 이론적 해석과 200[V]-200[W]하드웨어 시작품을 제작하여 검증하였다.

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Zero-Ripple Input Current High Step-Up Boost-SEPIC DC-DC Converter with Low Switch Voltage Stress (입력 전류 리플이 없고 낮은 스위치 전압 스트레스를 갖는 고승압 부스트-세픽 DC-DC 컨버터)

  • Lee, Sin Woo;Do, Hyun Lark
    • Proceedings of the KIPE Conference
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    • 2016.11a
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    • pp.117-118
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    • 2016
  • 본 논문은 입력 전류 리플이 없고 낮은 스위치 전압 스트레스를 갖는 고승압 부스트-세픽 DC-DC 컨버터를 제안한다. 제안된 컨버터는 부스트 단의 보조회로에 의해 입력 전류 리플이 상당히 제거되었으며 세픽 단에 결합 인덕터를 적용하여 높은 전압 이득을 달성하였다. 또한 스위치 전압 스트레스는 클램핑 회로에 의해 감소되었으며 따라서 상대적으로 낮은 $R_{ds(on)}$ 갖는 MOSFET을 사용하여 컨버터의 효율이 개선되었다. 추가적으로 결합 인덕터의 누설 인덕터로 인하여 출력 다이오드의 역회복 손실이 완화되었다. 제안된 컨버터는 이론적 해석과 200[V]-200[W]하드웨어 시작품을 제작하여 검증하였다.

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Bidirectional Tapped-inductor Boost-Flyback Converter (비절연형 양방향 탭인덕터 부스트 플라이백 컨버터)

  • Kim, Hyun-Woo;Jeon, Young-Tae;Park, Joung-Hu;Jeon, Hee-Jong
    • The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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    • v.20 no.5
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    • pp.395-401
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    • 2015
  • This paper proposes a new bidirectional DC-DC converter with high efficiency. The proposed converter is composed of a flyback and a tapped-inductor boost converter to satisfy extreme operating conditions with low cost. The outputs are connected in series to achieve a high-voltage step-up. In the reverse direction, the proposed converter has an extreme step-down voltage. In this study, the proposed converter was employed with a 100 W hardware prototype. To design the controller, a small-signal transfer function of the proposed converter is derived. For PV power conditioning systems, a maximum power point tracking method is applied with perturb and observe method. To verify the operation of the bidirectional power flow, the current controller is applied. All of the controllers are employed with a digital signal processor.

Single-Phase Bridgeless Zeta PFC Converter with Reduced Conduction Losses

  • Khan, Shakil Ahamed;Rahim, Nasrudin Abd.;Bakar, Ab Halim Abu;Kwang, Tan Chia
    • Journal of Power Electronics
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    • v.15 no.2
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    • pp.356-365
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    • 2015
  • This paper presents a new single phase front-end ac-dc bridgeless power factor correction (PFC) rectifier topology. The proposed converter achieves a high efficiency over a wide range of input and output voltages, a high power factor, low line current harmonics and both step up and step down voltage conversions. This topology is based on a non-inverting buck-boost (Zeta) converter. In this approach, the input diode bridge is removed and a maximum of one diode conducts in a complete switching period. This reduces the conduction losses and the thermal stresses on the switches when compare to existing PFC topologies. Inherent power factor correction is achieved by operating the converter in the discontinuous conduction mode (DCM) which leads to a simplified control circuit. The characteristics of the proposed design, principles of operation, steady state operation analysis, and control structure are described in this paper. An experimental prototype has been built to demonstrate the feasibility of the new converter. Simulation and experimental results are provided to verify the improved power quality at the AC mains and the lower conduction losses of the converter.

AC-DC buck converter topology of high power factor with soft switching mode (소프트 스위칭 모드에 의한 고역률의 AC-DC 강압형 컨버터 토폴로지)

  • 문상필;서기영;전중함;김영철;김준홍;이현우
    • Proceedings of the KIPE Conference
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    • 1997.07a
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    • pp.417-422
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    • 1997
  • This paper proposed that a AC-DC Converter topology of high power factor with soft switching mode operates with four chopper connecting a number of parallel circuit. To improve these, a large number of soft switching topologies included a resonant circuit have been proposed. And, some simulative results on computer is included to confirm the validity of the analytical results. The partial resonant circuit makes use of a inductor using step up and a condenser of loss-less snubber. The result is that the switching loss is very low and the efficiency of system is high. And the snubber condenser used in partial resonant circuit makes charging engergy regenerated at input power source for resonant operation. The proposed conversion system is deemed the most suitable for high power applications where the power switching devices are used.

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A Ripple-free Input Current Interleaved Converter with Dual Coupled Inductors for High Step-up Applications

  • Hu, Xuefeng;Zhang, Meng;Li, Yongchao;Li, Linpeng;Wu, Guiyang
    • Journal of Power Electronics
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    • v.17 no.3
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    • pp.590-600
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    • 2017
  • This paper presents a ripple-free input current modified interleaved boost converter for high step-up applications. By integrating dual coupled inductors and voltage multiplier techniques, the proposed converter can reach a high step-up gain without an extremely high turn-ON period. In addition, a very small auxiliary inductor employed in series to the input dc source makes the input current ripple theoretically decreased to zero, which simplifies the design of the electromagnetic interference (EMI) filter. In addition, the voltage stresses on the semiconductor devices of the proposed converter are efficiently reduced, which makes high performance MOSFETs with low voltage rated and low resistance $r_{DS}$(ON) available to reduce the cost and conduction loss. The operating principles and steady-state analyses of the proposed converter are introduced in detail. Finally, a prototype circuit rated at 400W with a 42-50V input voltage and a 400V output voltage is built and tested to verify the effectiveness of theoretical analysis. Experimental results show that an efficiency of 95.3% can be achieved.

Self Oscillation DC/DC Converter With High Voltage Step-up Ratio (고전압 변환 비의 자려 발진 DC/DC 컨버터)

  • Jung, Yong-Joon;Han, Sang-Kyoo;Hong, Sung-Soo;Jung, Dong-Yeol;Kim, Jin-Wook;Lee, Hyo-Bum;Roh, Chung-Wook
    • Proceedings of the KIPE Conference
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    • 2008.06a
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    • pp.286-288
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    • 2008
  • 본 논문은 낮은 입력 DC전압에서 높은 음의 DC전압을 출력하는 높은 전환 비의 극성 반전 형 DC/DC 전력 변환 회로에 관한 것으로써, 하나의 스위치, 하나의 인덕터, 그리고 다수개의 캐패시터와 다이오드로 구성된다. 기존의 극성 반전 형 DC/DC 컨버터 회로와 비교하여, 고압 변환 트랜스포머 대신에 인덕터를 사용할 수 있어, 자기 소자의 부피 및 크기는 물론 원가저감이 가능하다. 또한 자려 발진(Self Oscillation) 방식을 사용하여 별도의 제어 IC가 필요 없으므로, 회로구성이 대단히 간단하고, 저가격의 전원 회로를 만들 수 있다. 또한 다이오드들의 전압 스트레스가 감소하여 저가격 고성능의 고압 변환장치 구현이 가능하다. 제안된 회로의 동작원리를 설명하고, 타당성을 Simulation 및 실험을 통하여 검증한다.

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