This paper presents the dynamic characteristics of buck and buck-boost dc-dc converters with digital filters. At first, the PID, the minimum phase FIR filter and the IIR filter controls are discussed in the buck dc-dc converter. Comparisons of the dynamic characteristics between the buck and buck-boost converters are then discussed. As a result, it is clarified that the superior dynamic characteristics are realized in the IIR filter method. In the buck converter, the undershoot is less than 2% and the transient time is less than 0.4ms. On the other hand, in the buck-boost converter, the undershoot is about 3%. However, the transient time is approximately over 4ms because the output capacitance is too large to suppress the output voltage ripple in this type of converter.
For the decreasing of switching loss, this paper designs the improved buck converter circuit and then compare with the conventional buck converter and finally analyzes the performance. When the switch is turn-off, in the buck converter using the smoothing capacitor, the flow of transient current and peak voltage having the high frequency components was generated because of the instantaneous open-state in the teminals of the switch. However, the buck converter presented in this paper eliminated this disadvantage by using the L-C circuit. Therefore, the higher PF in 0.85 is achieved than that of the buck converter using the smoothing capacitor. Also, due to the decreasing of the harmonic contain rate, the current usage rate is to be higher than that of the conventional buck converter by 4.48dB and the output voltage varient rate for the step response is to be lower 1.32 times than that of the conventional buck converter.
Normally, the buck converter is used for the charging converter of photovoltaic generator because this converter has good characteristics compare with boost and buck-booster converter But, in case of the sollar-cell voltage is lower than charging voltage, we cannot charge the sollar energy to the charger. So, in this paper, we proposed the novel hybrid converter using by combination of buck and boost converter for the charging converter of photovoltaic generator, as a results, it can operate buck, boost and buck-boost mode. The proposed novel converter has the same characteristics of the existent buck converter and furthermore it can operate as a boost converter. So, we can make the more effective photovoltaic charging system.
DC-DC Buck Converter는 입력 전압보다 출력전압이 낮은 컨버터이며 강압형 컨버터라고도 한다. 입력과 출력이 같은 접지를 공유하는 회로에 쓰이며, 스위칭 소자를 이용하여 듀티비에 따라 출력전압을 제어할 수 있고, 출력단의 LC 필터를 통해 평활(평균)하여 직류전압을 얻을 수 있다. DC-DC Buck Converter는 제어가 간단하고 설계가 쉬워 주로 회로의 파워부에 많이 쓰이고 있으며, 본 논문에서는 DC-DC Buck Converter의 기본형과 2Stage DC-DC Buck Converter 그리고 기본형의 GND단에 L을 추가한 DC-DC Buck Converter의 응답특성을 비교 및 분석을 함으로써 이론적 해석과 시뮬레이션을 통한 특성을 비교 하고자 한다.
This study presents the design of an 18 kW two-phase interleaved buck converter that uses a coupled inductor for an electric vehicle rapid charger. The designs of a two-phase coupled inductor for current ripple and physical size reduction and a two-phase interleaved buck converter based on silicon carbide metal - oxide - semiconductor field-effect transistor for high efficiency were described in detail. The operating principle of the two-phase interleaved buck converter was analyzed, and the coupled inductor was investigated using a magnetized equivalent circuit. Simulation and experiments were conducted to verify the validity of the proposed two-phase interleaved buck converter, and the theoretical design method and experimental results were confirmed.
This paper presents new self excited DC-DC converters such as Buck-boost type, Buck type and also non-inverting Buck-boost type. The proposed converters has the following advantages: simple topology, small number of circuit components, easy control method. Therefore, these converters are suitable for the portable appliances with battery source. It is especially suited for low power DC-DC conversion applications where non isolation output power is usually required. The steady state characteristics of proposed self exciting Buck-boost DC-DC converter are analysis and the result shows good agreement with experimental value. Furthermore the experimental results for 50W class self oscillating Buck-boost DC-DC converter have been obtained, which demonstrate the high efficiency and good performance.
In this paper, a direct current control method based on a one-cycle controller (DCOCC) for double frequency buck converters (DF buck) is proposed. This control method can make the average current through the high frequency and low frequency inductors of a DF buck converter equal. This is similar to the average current control method. However, the design of the loop compensator is much easier when compared with the average current control. Since the average current though the high frequency and low frequency inductors is equivalent, the current stress of the high frequency switches and the switch losses are minimized. Therefore, the efficiency of the DF buck converter is improved. Firstly, the operation principle of DCOCC is described, then the small signal models of a one cycle controller and a DF buck converter are presented based on the state space average method. Eventually, a system block diagram of the DCOCC controlled DF buck is established and the compensator is designed. Finally, simulation and experiment results are given to verify the correction of the theory analysis.
We considered of the buck and half bridge series DC-DC converter. It has good applications in areas with low voltage/high current, wide input voltage. The buck converter ratings and the half bridge converter ratings are $36\~72V$ input and 22V/5A output, $19\~24V$ input and 3.3V/30A output, respectively. Developed the buck and half Bridge series DC-DC converter ratings are of $36\~72V$ input and 3.3V/30A output. The buck converter is operated with zero voltage switching process to reduce the switching losses. The $80.1\%\~97.6\%$ of the efficiency is measured at $18.4{\mu}H$ output filter inductance of buck converter. In the half bridge converter, the $86\%\~96.4\%$ efficiency is measured at 150kHz switching frequency with PQI core. In the case of synchronized the buck and half bridge DC-DC converter, the measured efficiency is higher than that of the unsynchronized converter. In the synchronized converter, the maximum efficiency is measured up to $92.3\%$ with PQI core at 150kHz. 7A output.
In this paper, a buck-boost type battery charger is developed for charging battery set with a lower voltage. This battery charger is configured by a rectifier circuit, an integrated boost/buck power converter and a switched capacitors circuit. A boost power converter and a buck power converter sharing a common power electronic switch are integrated to form the integrated boost/buck power converter. By controlling the common power electronic switch, the battery charger performs a hybrid constant-current/constant-voltage charging method and gets a high input power factor. Accordingly, both the power circuit and the control circuit of the developed battery charger are simplified. The switched capacitors circuit is applied to be the output of the boost converter and the input of the buck converter. The switched capacitors circuit can change its voltage according to the utility voltage so as to reduce the step-up voltage gain of the boost converter when the utility voltage is small. Hence, the power efficiency of a buck-boost type battery charger can be improved. Moreover, the step-down voltage gain of the buck power converter is reduced to increase the controllable range of the duty ratio for the common power electronic switch. A prototype is developed and tested to verify the performance of the proposed battery charger.
Buck 컨버터는 간단한 회로구조와 뛰어난 안정성으로 인하여 DC-DC 컨버터 중에서 가장 많이 이용되는 Topology이다. 그러나 박막 인버터를 기존의 buck 컨버터에 이용하는 경우 박막 인덕터의 인덕턴스가 기본적으로 작은 값이 되므로 최적의 리플전압을 얻기 위해서는 필요이상으로 주파수를 높일 필요가 있으며 이 경우 스위칭손실에 의한 컨버터의 효율저하를 초래하게 된다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 박막 인버터의 낮은 인덕턴스 값을 이용하여 스위치에 있어서 영전압 스위칭동작을 구현함으로써 컨버터의 효율을 상승시킬 수 있는 1W급 ZVS-CV Buck 컨버터를 제안하였으며, 실험과 손실해석을 통하여 박막 인덕터를 이용한 ZVS-CV Buck 컨버터의 정상동작을 확인하였고 기존의 Buck 컨버터 보다 효율이 약 4% 향상됨을 입증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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