본 논문에서는 주 스위치가 항상 영전압에서 스위칭하는 새로운 영전압 스위칭 방식의 컨버터를 제안하였다. 기존의 영전압 PWM 컨버터의 공진 인덕터와 포화인덕터은 보조 스위치의 전도손실을 줄이기 위하여 두 개의 포화 인덕터로 대체되었다. 따라서, 제안된 컨버터는 주 스위치가 영전압 스위칭되어 스위칭 손실이 적으며, 주 스위치와 보조 스위치의 전도손실을 줄인 특징이 있다. 주 스위치의 영전압 스위칭 특징을 포함한 특징은 200 kHz에서 실행하여 그 결과를 입증하였다.
기존의 DC-DC 부스트 변환기에서 사용되는 non-overlapping gate driver는 dead-time이 고정되어 있기 때문에 body-diode conduction loss 또는 charge-sharing loss가 발생하는 문제점을 가지고 있다. 이러한 손실을 줄이기 위해 사용된 기존의 적응제어 방식의 경우는 CCM 동작 시 전력트랜지스터가 동시에 on이 되는 구간이 발생하여 시스템 효율이 감소하는 문제점이 있다. 따라서 본 논문 에서는 이러한 문제점을 해결할 dead-time 적응제어 기능과 power switching 기능을 갖는 DC-DC 부스트 변환기를 설계 하였다. CMOS 0.35um 공정을 사용하였고, 2.5V 입력으로 3.3V의 출력전압을 얻으며, 스위칭 주파수는 500kHz 이다. 부하전류 150mA일 때 가장 높은 95.3%의 효율을 얻었다. 설계된 회로의 칩 면적은 $1720um{\times}1280um$이다.
This paper proposes a new prototype auxiliary resonant DC link(ARDCL)snubber circuit and deals with its power loss on the basis of actually measured conduction loss characteristic of switching device module. Voltage type soft switching three phase inverter using proposed ARDCL snubber circuit is presented along with its performance evaluations. And, the power loss analysis of three phase hard and soft switching inverter are carried out from the point of simulation and experimental results.
본 논문은 새로운 보조 공진 DC 링크 스너버 회로를 제안하였으며, 실제적인 스위칭 소자 모듈의 유도 손실특성을 근거로 하여 전력손실의 저감에 대해 다루었다 보조 공진 DC 링크 스너버 회로를 이용하여 전압형 소프트 스위칭 3상 인버터의 회로정수값을 추종하였다. 그리고 실험과 시뮬레이션 결과에 의해서 3상 하드스위칭과 소프트스위칭 인버터의 전력 손실 해석을 하였다.
IGBT는 전압정격 및 전류정격이 높고 도통손실이 낮아서 스위칭 전원장치에 많이 쓰이고 있는 추세에 있다. 그러나 IGBT는 MOSFET에 비해 스위칭 특성이 좋지 않아서 스위칭 손실이 많이 발생하며 주파수에도 제한을 받는다. 본 논문에서는 IGBT와 MOSFET의 장점을 살리기 위하여 IGBT에 MOSFET를 병렬로 접속한 IGBT-MOSFET 병렬 스위치를 사용한 2.4kW, 48V 출력의 고효율 반브리지 직류-직류 변환기를 제안한다. 병렬 스위치에서 주 스위칭 소자인 IGBT는 도통구간에서 주된 역할을 하며 MOSFET는 스위칭시에 주된 역할을 한다. 스위칭 손실을 분석하기 위하여 선형화 모델을 사용하였으며 시뮬레이션을 통하여 변환기의 동작을 확인하였다.
This paper is studied on a novel buck-boost isolated converter for high efficiency and high power factor. 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 makes use of a step up-down inductor and a loss-less snubber capacitor. The proposed converter with DCM also simplifies the requirement of control circuit and reduces a number of control components. The input ac current waveform in the proposed converter becomes a quasi sinusoidal waveform in proportion to the magnitude of input ac voltage under constant switching frequency. As a result, it is obtained by the proposed converter that the switching power losses are low, the efficiency of the converter is high, and the input power factor is nearly unity. The validity of analytical results is confirmed by some simulation results on computer and experimental results.
In conventional zero-current-switching(ZCS) PWM converters, zero-current turn-off for main switch without increasing voltage/current stresses is achieved at a fixed frequency. The switching loss, stress, and noise, however, can\`t be minimized because they adopt auxiliary switches turned off and main switches turned on under hard-switching condition. In this paper, new ZCS-PWM converters of which all switches are always operating with soft-switching condition are proposed. Therefore, the proposed ZCS-PWM converters are most suitable for systems requiring high-power density Breadboarded ZCS-PWM boost converters using power MOSFET are constructed to verify theoretical analysis.
The conventional central photo voltaic inverters have several problems. First, shadow problem in each solar panel, and high DC voltage problem from each panel because of concentration to one central inverter. Therefore, module integrated inverter is proposed to solve these problems. The inverter should be small and cost effective. The cost and size in the inverter depend on the inductor. So the switching frequency should be increased to reduce the inductor and total size, but there is a problem in efficiency because of the losses in turn-on and turn-off. In the paper, the critical conduction mode(CRM) switching method is adopted to reduce the switching loss and interleaving method is proposed to increase the efficiency in Flyback converter. Finally, the validity of the proposed scheme is investigated with simulated and experimental results for a prototype system rated at 200W.
This paper proposes a new zero-current switching (ZCS) pulse-width modulation (PWM) switch cell that has no additional conduction loss of the main switch. In this cell, the main switch and the auxiliary switch turn on and turn off under zero current condition. The diodes commutate softly and the reverse recovery problems are alleviated. The conduction loss and the current stress of the main switch are minimized, since the resonating current for the soft switching does not flow through the main switch. Based on the proposed ZCS PWM switch cell, a new family of dc to dc PWM converters is derived. The new family of ZCS PWM converters is suitable for the high power applications employing IGBTs. Among the new family of dc to dc PWM converters, a boost converter was taken as an example and has been analyzed. Design guidelines with a design example are described and verified by experimental results from the 2.5 kW prototype boost converter operating at 40kHz.
Recently, the demand of large capacity SMPS for industrial area is increasing. Full-bridge dc-dc converter with IGBT is most widely used for large capacity SMPS because IGBT has a low-conduction loss and large current capacity, But most large capacity Full-bridge do-dc converter using IGBT has low operating frequency because of switching loss at IGBT especially at turn-off by current tail and it's cause of relatively big converter size. MOSFET has low switching losses has been widely used for high frequency SMPS but it has a problem to apply to large capacity SMPS because it has large conduction resistance causing large on-time losses. In this paper, for reduction losses at switching device, MOSFET is applied at parallel with IGBT in full-bridge dc/dc converter.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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