Voltage step-down converters are very popular in distributed power systems, voltage regular modules, electric vehicles, etc. However, a high step-down voltage ratio is required in many applications to prevent the traditional buck converter from operating at extreme duty cycles. In this paper, a series capacitor interleaved buck converter with a soft switching technique is proposed. The DC voltage ratio of the proposed converter is half that of the traditional buck converter and the voltage stress across the one main switch and the diodes is reduced. Moreover, by paralleling the series connected auxiliary switch and the auxiliary inductor with the main inductor, zero voltage transition (ZVT) of the main switches can be obtained without increasing the voltage or current stress of the main power switches. In addition, zero current turned-on and zero current switching (ZCS) of the auxiliary switches can be achieved. Furthermore, owing to the presence of the auxiliary inductor, the turned-off rate of the output diodes can be limited and the reverse-recovery switching losses of the diodes can be reduced. Thus, the efficiency of the proposed converter can be improved. The DC voltage gain ratio, soft switching conditions and a design guideline for the critical parameters are given in this paper. A loss analysis of the proposed converter is shown to demonstrate its advantages over traditional converter topologies. Finally, experimental results obtained from a 100V/10V prototype are presented to verify the analysis of the proposed converter.
A Full-bridge zero-voltage zero-current switching (ZVZCS) converter using transformer auxiliary winding is analyzed. A complete small-signal model for the control scheme is developed. The propoed model is accurate up to half the switching frequency. The dynamic characteristics are compared with those of the zero-voltage switching converter and buck converter. Model predictions are confirmed by experimental measurements.
This paper proposes a soft-switching bidirectional dc-dc converter (BDC) with an auxiliary circuit. The proposed BDC can achieve the zero-voltage switching (ZVS) using an auxiliary circuit in the buck and boost operations. The auxiliary circuit supplies optimal energy for the ZVS operation of the main switches. The auxiliary circuit consists of a resonant inductor, a back-to-back switch and two capacitors. A small-sized resonant inductor and an auxiliary switch with a low-rated voltage can be used in the auxiliary circuit. Zero-current switching (ZCS) turn-on and turn-off of the auxiliary switches are possible. The proposed soft-switching scheme has a look-up table for optimal switching of the auxiliary switches. The proposed strategy properly adjusts the turn-on time of the auxiliary switch according to the load current. The proposed BDC is verified by the results of PSIM simulations and experiments on a 3-kW ZVS BDC system.
In the buck-boost DC-DC chopper which is used at a certain situation such as in factories where loads often change a lot, the switches in the device make big energy loss in operating at Buck-Boost Mode due to hard switching and are affected by lots of stresses which decrease the efficiency rate of the converter. In order to improve this problem, to decrease the loss of snubber and switching, it has been investigated that zero voltage switching mode and zero current switching mode which make the operation of switches with soft switching. For the more sophisticated and advanced device, this paper is presented the Partial Resonant Soft Switching Mode Power Converter which is adapted the power converter having the partial resonant soft switching mode, that makes switches operate when the resonant current or voltage becomes zero by making the resonant circuit partially at turning on and off of the switches with suitable layout of the resonant elements and switch elements in the converter. Also, this paper includes the analysis and simulation of the Partial Resonant type Buck-Boost Chopper.
Continuous conduction mode (CCM) boost converters are commonly used in home appliances and various industries because of their simple topology and low input current ripples. However, these converters suffer from several disadvantages, such as hard switching of the active switch and reverse recovery problems of the output diode. These disadvantages increase voltage stresses across the switch and output diode and thus contribute to switching losses and electromagnetic interference. A new topology is presented in this work to improve the switching characteristics of CCM boost converters. Zero-current turn-on and zero-voltage turn-off are achieved for the active switches. The reverse-recovery current is reduced by soft turning-off the output diode. In addition, an input current sensorless control is applied to the proposed topology by pre-calculating the duty cycles of the active switches. Power factor correction is thus achieved with less effort than that required in the traditional method. Simulation and experimental results verify the soft-switching characteristics of the proposed topology and the effectiveness of the proposed input current sensorless control.
In this paper, new high-efficiency zero voltage switching (ZVS) AC-DC boost converter is proposed to achieve power factor correction by simplifing energy recovery circuit. A lot of high power factor correction circuits have been proposed and applied to increase input power factor and efficiency. Most of these circuits may obtain unity power factor and achieve sinusoidal current waveform with zero voltage or/and zero current switching. However, it is difficult for them to obtain low cost, small size, low weight, and low noise. The topology proposed to improve these problems can compact the devices in circuit and can achieve high efficiency ZVS AC-DC boost converter. Simulation and experimental results show that this topology is capable of obtaining high power factor and increasing the efficiency of the system.
전력전자학회 1998년도 Proceedings ICPE 98 1998 International Conference on Power Electronics
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pp.687-693
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1998
An improved zero voltage and zero current switching (ZVZCS) full bridge (FB) PWM converter is proposed to solve the problems of the previously presented ZVACS-FB-PWM converter with secondary active clamp such as narrow ZVS range of leading-leg switches [6]. By adding an auxiliary inductor in between the leading-leg and separated input source voltages, the ZVS of leading leg switches can be extended to the whole line and load ranges, which eliminates unwanted hard switching of clamp switch and simplifies its control. The principle of operation is explained and analyzed. The features and design considerations of the proposed converter are also illustrated and verified on a 3 kW, 100 KHz IGBT based experimental circuit.
In this paper an Improved Zero Voltage Zero Current Pulse Width Modulation Forward converter which employs a simple resonance snubber circuit is introduced. A simple snubber circuit consists of a capacitor, an inductor and two diodes. In proposed converter, switch Q1 operates at ZCS turn-on, and ZVS turn-off conditions and all-passive semiconductor devices operate at ZVZCS turn-on and turn-off state. The proposed converter is analyzed and various operating modes of the ZVZCS-PWM forward converter are discussed. Analysis and design considerations are presented and the prototype experimental results of a 100w (40 V/2.5A) proposed converter operating at 30 KHz switching frequency confirm the validity of theoretical analysis.
Zero-voltage and zero-current switched single-stage approach with high power factor is presented to reduce the switching losses and to achieve sinusoidal, unity power factor input currents. This single-stage approach, which combines a boost converter used as PFC with a half-bridge converter used as do to do conversion into one power stage, has a simple structure and low cost. At the same time, since the switches of the proposed converter are designed to be turned on at zero-voltage and off at zero-current, the switching losses could be reduced considerably. Detailed analysis and experimental results are presented on the proposed converter, which is operated at constant switching frequency and in discontinuous conduction mode.
Kim Chong-Eun;Han Sang-Kyoo;Park Ki-Bum;Moon Gun-Woo
Journal of Power Electronics
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제6권3호
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pp.271-278
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2006
A new high efficiency zero-voltage and zero-current switching (ZVZCS) bidirectional DC/DC converter is proposed in this paper. The proposed converter consists of two symmetric half-bridge cells as the input and output stages. MOSFETs of input stage are turned-on in ZVS condition, and those of output stage are turned-off in ZCS condition. In addition, MOSFETs of input and output stages have low voltage stresses clamped to input and output voltage, respectively. Therefore, the proposed converter has high efficiency and high power density. The operational principles are analyzed and the advantages of the proposed converter are described. The 300W prototype of the proposed converter is implemented for 42V hybrid electric vehicle (HEV) application in order to verify the operational principles and advantages.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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