A DSP-based self-adaptive proportional-integral (PI) controller to control a DC-DC converter is proposed in this paper. The full-bridge topology is adopted here to obtain higher power output capability and higher conversion efficiency. The converter adopts the zero-voltage-switching (ZVS) technique to reduce the conduction losses. A parallel secondary active clamp circuit is added to deal with the voltage overshoot and ringing effect on the transformer's secondary side. A self-adaptive PI controller is proposed to replace the traditional PI controller. Moreover, the designed converter adopts the constant-current and constant-voltage (CC-CV) output control strategy. The secondary active clamp mechanism is discussed in detail. The effectiveness of the proposed converter was experimentally verified by an IGBT-based 10kW prototype.
The zero voltage and zero current switching(ZVZCS) full bridge (FB) PWM converter using secondary active clamp is characterized by high efficiency, good ZVZCS characteristic, simple topology and low cost. But at the period for discharge of the secondary clamp capacitor, peak pulses and ringing pulse occur in rectified secondary side of the converter. In this paper, a novel secondary active clamp circuit for the ZVZCS FB PWM converter is proposed and a 50 kHz, 500 W prototype converter was experimented for verification of the converter characteristics. It was verified that high voltage peak pulses and ringing pulse on secondary rectified waveforms of the converter are decreased effectively.
An active clamp ZVS PWM forward converter using a secondary synchronous switch control is proposed in this paper. The proposed converter is suitable for low-voltage and high-current applications. The structure of the proposed converter is the same as a conventional active clamp forward converter. However, since it controls the secondary synchronous switch to build up the primary current during a very short period of time, the ZVS operation is easily achieved without any additional conduction losses of magnetizing current in the transformer and clamp circuit. Furthermore, there are no additional circuits required for the ZVS operation of power switches. Therefore, the proposed converter can achieve high efficiency with low EMI noise, resulting from soft switching without any additional conduction losses, and shows high power dens~ty, a result of high efficiency, and requires no additional components. The operational principle and design example are presented. Experimental results demonstrate that the proposed converter can achieve an excellent ZVS performance throughout all load conditions and demonstrates significant improvement in efficiency for the 100W (5V, 20A) prototype converter.
본 논문에서는 액티브 클램프 포워드컨버터 2차 측에 탭-인덕터와 스너버 커페시터, 두 개의 다이오드로 구성된 무손실 스너버를 적용한 개선된 액티브클램프 포워드컨버터를 제안하였고, 종래의 컨버터와 비교하여 제안된 컨버터가 보다 적은 자화전류조건에서도 영전압 스위칭(ZVS)이 가능함을 보였다. 제안된 컨버터의 동작원리 및 모드를 분석하였고, 300W출력용량의 컨버터 시제품을 제작 실험하여 제안된 컨버터의 효율특성이 개선됨을 보였다.
A new asymmetrical zero voltage switching (ZVS) active clamp forward converter is proposed. Since the ripple current of secondary inductor plays a key role in the ZVS operation of main power switch, the proposed converter shows an excellent ZVS performance. The synchronous rectification is employed to reduce the rectification loss. The operational principle and ZVS analysis are presented. Experimental results demonstrate that the proposed converter can achieve an excellent ZVS performance throughout all load conditions and the significant improvement in the efficiency for the 100W(5V,20A) prototype converter.
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.
This paper proposes an output inductor-less active clamp forward converter employing current boost-up circuit for high power density adaptor. By applying the proposed current boost-up circuit, the proposed converter has low conduction loss and low voltage ringing of the secondary rectifier. This paper presents the analysis of the proposed converter and a comparison between the proposed converter and the conventional converter through experiment.
Resonant converters have attracted a lot of attention because of their high efficiency due to the soft-switching performance. An isolated high step-up converter with secondary-side resonant loops is proposed and analyzed in this paper. By placing the resonant loops on the secondary side, the current stress for the resonant capacitors is greatly reduced. The power loss caused by the equivalent series resistance of the resonant capacitor is also decreased. Clamp diodes in parallel with the resonant capacitors ensure a unique discontinuous current mode in the converter. Under this mode, the active switches can realize soft-switching during both turn-on and turn-off transitions. Meanwhile, the reverse-recovery problems of diodes are also alleviated by the leakage inductor. The converter is essentially a step-up converter. Therefore, it is helpful for decreasing the transformer turn-ratio when it is applied as a high step-up converter. The steady-state operation principle is analyzed in detail and design considerations are presented in this paper. Theoretical conclusions are verified by experimental results obtained from a 500W prototype with a 35V-42V input and a 400V output.
A ZVZCS(Zero-Voltage and Zero-Current-Switching) Three Level DC/DC Converter is presented to secondary auxiliary circuit. The converter presented in this paper used a phase shift control with a flying capacitor in the primary side to achieve ZVS for the outer switch. A secondary auxiliary circuit, which consists of one small capacitor and two small diode, is added in the secondary to provides ZVZCS conditions to primary switches, and aids to clamp secondary rectifier voltage. The auxiliary circuit Includes neither lossy component nor addition active switch, which makes the proposed converter efficient and effective. The principle of operation, feature, and design considerations are illustrated and verified through the experiment with a 500W 50kHz prototype converter.
The conventional Phase-Shift Full-Bridge (PSFB) converter has a serious voltage spike because of the ringing between the leakage inductance of the transformer and the parasitic output capacitance of the secondary side rectifier switches. To overcome this problem, an asynchronous active clamp technique employing an auxiliary DC/DC converter has been proposed. However, an exact analyses for designing the auxiliary DC/DC converter has not been presented. Therefore, the amount of power that is supposed to be handled in the auxiliary DC/DC converter is calculated through a precise mode analyses in this paper. In addition, this paper proposes a lossy snubber circuit with hysteresis characteristics to reduce the burden that the auxiliary DC/DC converter should take during the starting interval. This technique results in optimizing the size of the magnetic component of the auxiliary DC/DC converter. The operational principles and the theoretical analyses are validated through experiments with a 48V-to-30V/15A prototype.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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