This paper is studied on a new DCM-ZVS step up-down AC-DC converter of high performance, that is, high system efficiency and power factor correction (PFC). The switching devices in the proposed converter are operated by soft switching technique using a new quasi-resonant circuit, and are driven with discontinuous conduction mode (DCM) according to pulse width modulation (PWM). The quasi-resonant circuit uses a step up-down inductor and a loss-less snubber capacitor. The proposed converter with DCM also simplifies the requirement of control circuits and reduces the number of control components. The input AC current waveform in the proposed converter becomes a quasi-sinusoidal waveform proportional to the magnitude of input AC voltage under constant switching frequency. As a result, the proposed converter obtains low switching power loss and high efficiency, and its input power factor is nearly in unity. The validity of the analytical findings is confirmed by some computer simulation results and experimental results.
This paper is study on a new high efficiency DC-DC converter of discontinuous conduction mode (DCM) with zero voltage switching (ZVS). The converters of high efficiency are generally made that the power loss of the used semiconductor switching devices is minimized. The proposed converter is accomplished that the turn-on operation of switches is on zero current switching (ZCS) by DCM. The converter is also applicable to a new quasi-resonant circuit to achieve high efficiency converter. The control switches using in the converter are operated with soft switching, that is, ZVS and ZCS by quasi-resonant method. The control switches are operated without increasing their voltage and current stresses by the soft switching technology. The result is that the switching loss is very low and the efficiency of the converter is high. The soft switching operation and the system efficiency of the proposed DCM-ZVS converter are verified by digital simulation and experimental results.
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.
This paper is study on a high efficiency DC-DC converter of discontinuous conduction mode (DCM) added electric isolation. The converters of high efficiency are generally made that the power losses of the used semiconductor switching devices is minimized. To achieve high efficiency system, the proposed converter is constructed by using a quasi resonant circuit. The control switches using in the converter are operated with soft switching by quasi resonant method. The control switches are operated without increasing their voltage and current stresses by the soft switching technology. The result is that the switching loss is very low and the efficiency of the system is high. The proposed converter is also added electric isolation which is used a pulse transformer. When the power conversion system is required electric isolation, the proposed converter is adopted with the converter system development of high efficiency. The soft switching operation and the system efficiency of the proposed converter are verified by digital simulation and experimental results.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.4
no.6
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pp.539-546
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1999
A new integrated single-stage zero current switched(ZCS) quasi resonant convertedQRC) for the IX)wer f factor correction(PFCl converter is introduced in this paper. The power factor correction can be achieved by t the discontinuous conduction mod$\varepsilon$(DCM) operation of an input current. The proposed converter has the c characteristics of the good IX)wer factor, 10씨 line current harmonics, and tight output regulation. Furthern10re, t the ringing effect due to the output capacitance of the main switch can be eliminated by use of‘ active clamp c circuit. Therefore, the proIX)sed converter is expecttc'(] to be suitable for a compact power converter with a t tightly regulated output voltage requiring a switching frequency of more than several hundrtc'(]s kHz.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.19
no.1
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pp.91-97
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2014
Recently, the LED(Light Emitting Diode) is expected to replace conventional lamps including incandescent, halogen and fluorescent lamps for some general illumination application, due to some obvious features such as high luminous efficiency, safety, long life, environment-friendly characteristics and so on. To drive the LED, a single stage PFC(Power Factor Correction) flyback converter has been adopted to satisfy the isolation, PFC and low cost. The conventional flyback LED driver has the serious disadvantage of high 120Hz output current ripple caused by the PFC operation. To overcome this drawback, a new PFC flyback with low 120Hz output current ripple is proposed in this paper. It is composed of 2 power stages, the DCM(Discontinuous Conduction Mode) flyback converter for PFC and BCM(Boundary Conduction Mode) boost converter for tightly regulated LED current. Since the link capacitor is located in the secondary side, its voltage stress is small. Moreover, since the driver is composed of 2 power stages, small output filter and link capacitor can be used. Especially, since the flyback is operated at DCM, the PFC can be automatically obtained and thus, an additional PFC IC is not necessary. Therefore, only one control IC for BCM boost converter is required. To confirm the validity of the proposed converter, theoretical analysis and experimental results from a prototype of 24W LED driver are presented.
The energy balance (EB) model of a primary side regulation (PSR) fly-back converter in the discontinuous conduction mode (DCM) is discussed in this paper. Based on this EB model, the stability of a PSR fly-back converter in the pulse skipping mode (PSM) is analyzed, and a self-adapting modulation factor control strategy is proposed. Theoretical analysis and simulation results show that by saving an optocoupler and correlative circuits, which are necessary in traditional PSM fly-back converters, the modulation factor tolerance controlled by this method is 1.26% on average, corresponding to the ideal value. Compared with traditional fly-back PSM controllers, the power saved in the sampler/comparator modules is 87% on average for a load range of $1{\Omega}$ to $1k{\Omega}$.
본 논문은 Solid-state Marx modulator (SSMM)용 10 kV, 1 kW급 고전압 커패시터 충전기의 설계에 대해 기술한다. 개발된 Marx modulator용 충전기는 소프트 스위칭방식을 통해 높은 스위칭 주파수로 동작하는 컨버터를 제안함으로써 고밀도 설계를 구현한다. 특히 고전압 변압기 설계에 있어 피할 수 없는 누설 인덕턴스와 기생 커패시턴스를 회로의 파라미터로 사용 할 수 있는 공진형 컨버터를 기반으로 설계한다. 본 논문에서는 순수 전류원 특성을 가지며 스위치 온, 오프 시 모두 소프트 스위칭이 가능한 Discontinuous Conduction Mode (DCM) 직렬 공진형 컨버터와 공진 전류의 RMS값을 줄이고 변압기의 기생 커패시턴스를 공진 탱크로 사용하는 LCC 공진형 컨버터 Continuous Conduction Mode (CCM)를 설계한다. 각 컨버터의 동작에 따른 해석 및 공진 파라메터 상세 설계에 대해 기술하고 정격 운전 (10 kV, 1 kW) 실험결과를 통해 각 컨버터 토폴로지의 장단점을 비교하고 최종 실험결과에 대해 기술한다.
Pham, Khoa Van;Truong, Son Ngoc;Yang, Wonsun;Min, Kyeong-Sik
Journal of IKEEE
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v.21
no.1
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pp.66-69
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2017
In recent year, energy harvesting technologies from the ambient environments such as light, motion, wireless waves, and temperature again a lot of attraction form research community [1-5] due to its efficient solution in order to substitute for conventional power delivery methods, especially in wearable together with on-body applications. The drawbacks of battery-powered characteristic used in commodity applications lead to self-powered, long-lifetime circuit design. Thermoelectric generator, a solid-state sensor, is useful compared to the harvesting devices in order to enable self-sustained low-power applications. TEG based on the Seebeck effect is utilized to transfer thermal energy which is available with a temperature gradient into useful electrical energy. Depending on the temperature difference between two sides, amount of output power will be proportionally delivered. In this work, we illustrated a low-input voltage energy harvesting circuit applied discontinuous conduction mode (DCM) method for getting an adequate amount of energy from thermoelectric generator (TEG) for a specific wearable application. With a small temperature gradient harvested from human skin, the input voltage from the transducer is as low as 60mV, the proposed circuit, fabricated in a $0.6{\mu}m$ CMOS process, is capable of generating a regulated output voltage of 4.2V with an output power reaching to $40{\mu}W$. The proposed circuit is useful for powering energy to battery-less systems, such as wearable application devices.
Kim, Seong-Ju;Kim, Young-Seok;Kim, Choon-Taek;Lee, Joon-Min;La, Jae-Du
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.10
no.5
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pp.2031-2039
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2015
In the LED lighting industry, the dimming function in the LED lamp is required by demands of many consumers. To drive this LED lighting, various types of power converters have been applied. Among them, an LLC resonant converter could be applied for high power LED lighting because of its high efficiency and high power density, etc. The function of power factor correction (PFC) might be added to it. In this paper, a dimmable single-stage asymmetrical LLC resonant converter is proposed. The proposed converter performs both input-current harmonics reduction and PFC using the discontinuous conduction mode (DCM). Also, the lower voltage stress across switching devices as well as the zero voltage switching (ZVS) in switching devices is realized by the proposed topology. It can reduce cost and has high efficiency of the driver. In addition, the regulation of the output power by variable switching frequency can vary the brightness of a light. In the proposed converter, one of the attractive advantages doesn’t need any extra control circuits for the dimming function. To verify the performance of the proposed converter, simulation and experimental results from a 300W prototype are provided.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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