Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2016 - zeszyt 5

Analysis and design of high efficiency DC/DC buck converter

10.15199/48.2016.05.29

nr katalogowy: 98193
10.15199/48.2016.05.29

This article presents the project and a practical realisation of a DC/DC buck converter. The measurements of system's functionality were performing in certain operating points (power, switching frequency of the transistor). In addition the analysis of power losses for chosen elements (transistor, inductor) used to build a converter was performed. Streszczenie. W artykule przedstawiono projekt oraz praktyczną realizację układu przekształtnika obniżającego napięcie DC/DC typu buck. Wykonano pomiary sprawności układu w określonych punktach pracy (moc, częstotliwość pracy tranzystora) oraz przeprowadzono analizę podziału strat mocy dla wybranych elementów (tranzystor, dławik) wykorzystanych do budowy przekształtnika. (Analiza i projektowanie wysokiej sprawności przekształtnika DC/DC typu buck) Keywords: silicon carbide (SiC), high speed IGBT, buck converter, power losses, efficiency. Słowa kluczowe: węglik krzemu (SiC), szybkie tranzystory IGBT, przekształtnik obniżający, straty mocy, sprawność. Introduction This paper describes a study of DC/DC buck converter. Main aim of this research was to design the buck converter with high efficiency. This converter is a stage of energy conversion which has to regulate output voltage in a manner that voltage matches to the load requirements. The standard topology of buck converter (Fig. 2) remains unchanged while its components are the subject of optimization. The investigation was focused on two crucial components: semiconductor valve and filtering inductor. The SiC Schottky diode has been chosen as circulating diode (or freewheeling diode) by default. Nowadays this type of diode is commonly considered as the most suitable and efficient solution [1]. Continuously rising demands for high efficiency and recently introduced new materials and components have become the motivation for research described in the paper. The components selection for optimization process is determined by expected power [...]

Bibliografia

[1] Krupa, A., Tomaszuk A., Comparision of power losses in hard switched applications using silicon carbide power semicondutors, Poznan University of Technology Academic Journals. Electrical Engineering, (2012), 35-38
[2] Infineon, IKW25N120H3 Rev. 1.2 2010-02-10 - manufacturer datasheet (available, July 2015), source: http://www.infineon.com/
[3] Cree, C2M0080120D Rev B - manufacturer datasheet (available July 2015), source: http://www.cree.com/
[4] Hitachi, - manufacturer datasheet (available July 2015), source: http://www.hitachimetals.com/product/amorphous/ /powerliteinductorcores/
[5] Micrometals, - manufacturer datasheet (available July 2015), source: http://www.micrometals.com/
[6] Ho C.N.-m., Breuninger H., Pettersson S., Escobar G., Serpa L. A., Coccia A., Practical Design and Implementation Procedure of an Interleaved Boost Converter Using SiC Diodes for PV Applications, IEEE Trans. on Power Electronics, 27 (2012), n.6, 2835 - 2845
[7] Pettersson S., Kicin S., Holm T., Bianda E., Canales F., Full Silicon Carbide Boost Chopper Module for High Frequency and High Temperature Operation, Power Electronics Conference (IPEC-Hiroshima 2014 - ECCE-ASIA), (2014) International, 18- (21 May 2014), 3432 - 3439
[8] Rąbowski J., Zdanowski M., Barlik R., Sterowniki bramkowe dla tranzystorów z węglika krzemu (SiC)-przegląd rozwiązań, Przegląd Elektrotechniczny, 88 (2012), nr.4b, 187192
[9] Zakrzewski K.: The effects of flux density and frequency on power losses in magnetic laminations, Proc. of XXI Symp. EPNC’10, 17-18
[10] Valchev, V.C., Van den Bossche A., Inductors and Transformers for Power Electronics, (2005)
[11] Barlik R., Nowak M., Energoelektronika, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, (2014)
[12] Drofenik U., W. Kolar J.: A General Scheme for Calculating Switching- and Conduction- Losses of Power Semiconductors in Numerical Circuit Simulations of Power Electronic Systems, Power Electronic Systems Laboratory (PES), Zurich, Switzerland, (2005)
[13] Feix G., Dieckerhoff S., Allmeling J., Schonberger J., Simple methods to calculate IGBT and diode conduction and switching losses, 13th European Conference on Power Electronics and Applications, Barcelona (2009). EPE '09, 1-8
[14] Graovac D., Pürschel M., IGBT Power losses calculation using the datasheet parameters, Infineon Application Note, ver. 1.1, (2009)
[15] Hsin-Ju Chen, Power losses of silicon carbide MOSFET in HVDC application., University of Pittsburgh, 2012, 29-34
[16] Mößlacher Ch., Guillemant O., Improving Efficiency of Synchronous Rectification by Analysis of the MOSFET Power Loss Mechanism, Infineon Application Note, AN 2012-03 ver.2.1, (2012)
[17] Graovac D., Pürschel M., Kiep A., MOSFET Power losses calculation using the datasheet parameters, Infineon Application Note, ver.1.1, (July 2006)
[18] Application Considerations for SiC MOSFETs, CPWR-AN08, CREE Inc.
[19] Eichhorn T., Estimate Inductor Losses Easily in Power Supply Designs, Power Electronics Technology, (2005), 14-24
[20] Muhlethaler J., Biela J., Kolar J. W., Ecklebe A., Improved Core-Loss Calculation for Magnetic Components Employed in Power Electronic Systems, IEEE Trans. on Power Electronics, 27 (2012), n.2, 964-973
[21] Steinmetz Ch. P., On the law of hysteresis, reprint, Proc IEEE, 72(2), 2 (1984), 196-221,
[22] Bertotti, G., Fiorillo F., Pasquale, M., Measurement and prediction of dynamic loop shapes and power losses in soft magnetic materials, IEEE Transactions on Magnetics, 29 (1993), n.6, 3496 - 3498
[23] Ruszczyk A., Sokalski K., Scaling in Modeling of Core Losses in Soft Magnetic Materials Exposed to Nonsinusoidal Flux Waveforms and DC Bias, arXiv:1309.0022v1
[24] Ruszczyk A., Sokalski K., Unified model of temperature dependence of core losses in soft magnetic materials exposed to non-sinusoidal flux waveforms and DC bias condition, COMPEL: The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering, 34 (2015) n.1, 371 - 379

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 98193 "Analysis and design of hi..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - e-zeszyt (pdf) 2016-5 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2016-5

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma