This paper compares three kinds of soft-switching circuits from viewpoints of surge suppression, load characteristic, and power efficiency for a tapped-inductor buck converter with low voltage and high current. As a result, these soft-switching techniques have achieved much higher efficiency of 80 % when compared with a hard-switching buck converter for the output condition of 1V and 20A.
This study presents a novel method for reducing the switching losses of an asymmetric half-bridge converter for a three-phase, 12/8 switched reluctance motor operated in low speed. In particular, this study aims to reduce the switching-off losses of chopping switches in the converter when operated in the current regulated mode (chopping mode). The proposed method uses the mixed parallel operation of IGBT (chopping switch) and MOSFET (auxiliary switch). MOSFET is precisely controlled to momentarily conduct prior to the turn-off interval of the IGBT. Consequently, the voltage across the switches is clamped to approximately zero, substantially decreasing the turn-off switching losses. The analytical expressions of power losses are extensively elaborated. Compared with the conventional asymmetric half-bridge converter, the modified converter can effectively minimize the switching losses. Therefore, the efficiency of the converter is eventually improved. Computer simulation and experimental results confirm the effectiveness of the proposed technique.
Han, Dong-Hwa;Lee, Young-Jin;Kwon, Wan-Sung;Bou-Rabee, Mohammed A.;Choe, Gyu-Ha
Journal of Power Electronics
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v.12
no.3
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pp.418-428
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2012
It is very important to improve the overall efficiency of systems with a source of power that has low-voltage high-current terminal characteristics such as fuel cells. A resonant converter is required for high efficiency systems. However, the peak value of the switches current is large in a resonant converter. This peak current requires a large number of switches and results in system failures. In this paper, an analysis and experiments of a resonant isolation push-pull converter are performed. A switching loss analysis is performed in order to compare losses between a resonant push pull converter and a hard switching push-pull converter. Specially, the conduction loss is studied based on the ratio between the resonant frequency and the switching frequency. In addition, a method for improving the efficiency is implemented with conventional HF insolation converters.
A single-ended primary-inductor converter (SEPIC) features low input current ripple and output voltage up/down capability. However, the switching devices in a two-level SEPIC suffer from high voltage stresses and switching losses. To cope with this drawback, this study proposes a three-level SEPIC that uses a low voltage-rated switch and thus achieves better switching performance compared with the two-level SEPIC. The three-level SEPIC can reduce switch voltage stresses and switching losses. The converter operation and control method are described in this work. The experimental results for a 500 W prototype converter are also discussed. Experimental results show that unlike the two-level SEPIC, the three-level SEPIC achieves improved power efficiency with balanced capacitor voltages.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.12
no.4
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pp.90-99
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1998
The DC/DC power converter increase switching frequency in order to achieve small size, a low noise, and light weight. However, the power switches have high power losses and switching stresses as the switching frequency is increased. Therefore in this paper, the author propose the Soft-Switching Forward-Flyback PWM DC/DC converter using assistant-circuit, based on forward-flyback operation of a high-frequency transformer. The proposed converter scheme is verified by simulation and experiment.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.4
no.1
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pp.19-25
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1999
To achieve high efficiency in high power and high frequency applications, reduction of switching losses and noise is very important. In this paper, an improved zero voltage switching forward dc/dc converter is proposed. The proposed converter is constructed by using energy recovery snubbers in parallel with the main switches and output diodes of the conventional forward dc/dc converter. Due to the use of the energy recovery snubbers in the primary and secondary side, the proposed converter achieves zero-voltage-switching turn-off without switching losses for switching devices and output rectification diodes. The complete operating principles and experimental results will be presented.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.9
no.4
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pp.372-380
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2004
This paper proposes a single-power-stage high frequency resonant AC-DC converter with high power factor using ZVS(Zero Voltage Switching), and integrates a conventional converter with two stage into single stage converter. Input power factor is possible to be improved as a high power factor because inductor for power factor correction(PFC) is connected in input and converter is operated in discontinued current mode(DCM) with constant duty cycle and variable switching frequency. The conventional converter with two stage need to add a switch in order to control a power factor, but single stage converter have a advantage that system is simple and cost is down, confidence is improved, etc. This paper described a operation principle and characteristic analysis for single stage AC-DC converter with high power factor and have evaluated characteristic values by using normalized parameter. We make a experimental equipment using MOSFET as a switching device on the basis of characteristic values obtained from characteristic evaluations and we conform a rightfulness of theoretical analysis by comparing theoretical waveforms and experimental waveforms.
This paper presents a new interleaved pulse-width modulation (PWM) boost-flyback converter to achieve power factor correction (PFC) and regulate DC bus voltage. The adopted boost-flyback converter has a high voltage conversion ratio to overcome the limit of conventional boost or buck-boost converter with narrow turn-off period. The proposed converter has wide turn-off period compared with a conventional boost converter. Thus, the higher output voltage can be achieved in the proposed converter. The interleaved PWM can further reduce the input and output ripple currents such that the sizes of inductor and capacitor are reduced. Since boundary conduction mode (BCM) is adopted to achieve power factor correction, power switches are turned on at zero current switching (ZCS) and switching losses are reduced. The circuit configuration, principle operation, system analysis, and design consideration of the proposed converter are presented in detail. Finally, experiments conducted on a laboratory prototype rated at 500W were presented to verify the effectiveness of the converter.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.25
no.6
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pp.484-489
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2020
This study proposes a new soft-switching three-level flying capacitor converter with low filter inductance. The proposed converter can achieve zero voltage switching (ZVS) turn-on of all switches by using auxiliary components La and Ca. It can also reduce filter inductance because the applied voltage of the filter inductor is decreased by using the flying capacitor. Furthermore, filter inductance can be reduced because the operating frequency of the filter inductor is doubled by the phase shifting between switches S3 and S4. The operation principle, design of passive components for ZVS turn-on, interleaving effects, and comparison of different topologies are presented. The experimental waveforms of a 1 kW two-phase interleaved converter prototype are provided to verify the validity of the proposed converter.
This paper presents a novel circuit topology of the double two-switch forward type high frequency transformer linked soft-switching PWM DC-DC power converter with tapped inductor filters that can operate under a condition of the low peak voltage stress across the power semiconductor devices and lowered peak current stress through the transformer for some high power applications. This circuit topology of an interleaved two-switch forward soft-switching power converter is proposed in the order to minimize an idle circulating current due to the tapped inductor filter without of any additional active auxiliary resonant-assisted snubber circuits, such as active resonant DC link snubbers and AC link snubbers, active resonant commutation leg link snubbers. The unique advantages of this power converter are less power circuit components and power semiconductor devices, constant frequency PWM scheme, cost effective configuration and wider soft-switching PWM operation range under PWM power regulations load variations. The practical effectiveness of the proposed soft-switching converter circuit topology is tested by simulations and is proved by experimental results received from the 500W-100kHz breadboard setup.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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