This paper presents a high efficiency half-bridge DC-DC converter for an LED backlight drive system of LCD module inspection equipment. The proposed converter improves the converter efficiency using characteristics of the asymmetrical half-bridge converter and the self-driven synchronous rectifier, and thus improves the total efficiency of the LED backlight drive system. The synchronous rectifier applied to the proposed converter is the new topological synchronous rectifier, which changes slightly the transformer structure and the synchronous switch connection in the asymmetrical half-bridge converter with a conventional self-driven synchronous rectifier. Since the proposed converter utilizes the transformer leakage inductor as its resonant inductor, its structure is simplified. The proposed converter well operates under the universal DC input voltage ($250{\sim}380V$). The operational principle and a design example for a 100W prototype are discussed in detail, respectively. Experimental results are shown for the designed prototype converter under universal DC input voltage.
본 논문은 소프트 스위칭 기법을 적용한 싱크로너스 양방향 DC-DC 컨버터를 제안한다. 제안된 컨버터는 싱크로너스 벅 컨버터를 병렬구성을 하여 인터리브드 기법을 통해 도통 손실을 줄이고, 하나의 공진인덕터를 사용한 ZVT-Cell을 적용함으로써 스위칭 손실을 최소화 하였다. 전 부하 범위에서 CCM(Continuous Conduction Mode) 으로 동작하고 ZVS가 성립되도록 하였으며, 전류주입 기법을 통해 넓은 출력전압 범위에서도 ZVS 조건을 만족하였다. 또한, 기존 싱크로너스 벅 컨버터의 데드타임(dead time)동안 발생하는 역병렬 다이오드의 도통손실 및 dv/dt, di/dt 발생을 저감하는 효과를 얻을 수 있다. 제안된 컨버터의 유효성은 실험을 통해서 검증하였다.
In this paper results of the experiment which used LLC resonant Half Bridge DC-DC converter to a portable electrical equipment. LLC resonant Half Bridge DC-DC converter which was used in this experiment improved an efficiency because it reduced switching, conduction losses and with synchronous rectifier. As a result of the experiment, this proposed converter could verified an increase of 2% to the efficiency more than diode rectifier.
본 논문에서는 자기구동 동기스위치를 이용한 비절연 고효율 고전압출력 DC-DC 컨버터를 제안한다. 제안하는 컨버터는 전통적인 승압형 DC-DC 컨버터 구조에 탭형 인덕터를 적용함으로써 고전압출력을 달성하며 주스위치부에 무손실 커패시터-다이오드(LCD, lossless capacitor-diode) 스너버를 적용하여 스위치 전압스트레스를 저감한다. 그리고 출력부에 다이오드 대신에 동기스위치를 적용함으로써 역회복 문제를 해결하고 고효율을 달성한다. 제안한 컨버터의 동기스위치는 자기구동방식을 이용하고 단순한 구조를 가진다. 본 논문에서는 제안한 컨버터의 동작원리를 먼저 설명하고, 후에 컨버터 프로토타입의 설계예를 제시한다. 그리고 설계된 회로파라미터로 제작된 프로토타입의 실험결과로써 제안한 컨버터의 특성을 보인다.
This paper presents high efficiency 5A synchronous DC-DC buck converter. The proposed DC-DC buck converter works from 4.5V to 18V input voltage range, and provides up to 5A of continuous output current and output voltage adjustable down to 0.8V. This chip is packaged MCP(multi-chip package) with control chip, top side P-CH switch, and bottom side N-CH switch. This chip is designed in a 25V high voltage CMOS 0.35um technology. It has a maximum power efficiency of up to 94% and internal 3msec soft start and fixed 500KHz PWM(Pulse Width Modulation) operations. It also includes cycle by cycle current limit function, short and thermal shutdown protection circuit at 150℃. This chip size is 2190um*1130um includes scribe lane 10um.
The purpose of this paper is to analyze losses because of switching devices and the secondary side circuit diodes of 500 W full bridge dc-dc converter by applying gallium nitride (GaN) field-effect transistor (FET), which is one of the wide band gap devices. For the detailed device analysis, we translate the specific resistance relation caused by the GaN FET material property into algebraic expression, and investigate the influence of the GaN FET structure and characteristic on efficiency and system specifications. In addition, we mathematically compare the diode rectifier circuit loss, which is a full bridge dc-dc converter secondary side circuit, with the synchronous rectifier circuit loss using silicon metal-oxide semiconductor (Si MOSFET) or GaN FET, which produce the full bridge dc-dc converter analytical value validity to derive the final efficiency and loss. We also design the heat sink based on the mathematically derived loss value, and suggest the heat sink size by purpose and the heat divergence degree through simulation.
동기발전기의 출력전압은 여자 시스템의 계자 전류 제어에 의해 일정하게 유지된다. 현재 대부분의 발전기 여자기의 여자전류제어를 위해 사용되는 AVR 시스템의 AC/DC 컨버터 부는 출력전압 제어가 가능한 위상제어 컨버터나 출력전압을 제어할 수 없는 다이오드 정류기와 DC/DC 컨버터를 결합하여 사용하고 있다. AC/DC 전력 변환장치로서 위상제어 컨버터나 출력전압을 제어할 수 없는 다이오드 정류기의 경우, AVR시스템의 전력을 공급하는 모선의 역률저하 및 저차 고조파 발생의 문제점을 야기 시키게 된다. 본 논문에서는 동기발전기의 여자전류 제어를 위해 사용되는 AVR 시스템 설계에 있어 단위역률 동작이 가능한 Boost형 AC/DC 컨버터와 모선의 부하변동에 속응성 있게 동작할 수 있는 전류 제어형 Buck 컨버터를 결합한 2단 3상 PWM AC/DC 컨버터에 대해 연구하였다. 제안된 AC/DC 컨버터를 시뮬레이션 한 결과 Boost 컨버터의 경우 단위 역률 동작 및 출력 DC 전압의 Boost 동작이 원할히 이루어졌으며, Buck 컨버터의 경우 다른 위상제어 컨버터에 비해 응답시간이 개선되었음을 알 수 있었다.
This paper presents a novel current driving method for the synchronous rectifier (SR) in a Flyback topology. The proposed current driven synchronous rectifier features low Power loss, good performance and the gate voltage of FET in the synchronous rectifier is easily controlled by zener voltage. The proposed SR driving method is implemented in a 200W Flyback converter with 400Vdc input and achieved excellent performance at full load.
This paper presents a novel current driving method for the synchronous rectifier(SR) in a flyback topology. The proposed current driven synchronous rectifier features low power loss, good performance and the gate voltage of FET in the synchronous rectifier is easily controlled by resistor ratio. The proposed SR driving method is implemented in a 200W Flyback converter with 400Vdc input and achieved excellent performance at full load.
본 논문은 DC/DC 컨버터의 효율을 개선하기 위해 동기정류방식을 제시하였다. 제안된 동기정류 방식은 single winding self-driven synchronous rectification(SWSDSR)로서 1차측은 Push-Pull topology를 사용하였다. 특히 이 방식은 데드타임구간에도 동기정류 스위치를 온 시켜서 효율을 개선 할 수 있다. 최종적인 시뮬레이션과 실험 결과는 자기구동 동기정류(SDSR) 방식과 보조권선을 이용한 자기구동 동기정류(SWSDSR) 방식의 효율에 관한 비교와 해석을 보여준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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