Phase-staggering control of a series-resonant DC-DC converter with paralleled power modules

Klaassens, J.B.; Chateleux, Willem L. F. H. A. Moize De; Wesenbeeck, M.P.N. van

doi:10.1109/63.4346

Cited by 35 publications

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“…These challenges arise from different aspects, one of which is the increase of switch mode power supplies (SMPS) in many applications, such as multilevel converters and electric aviation [1][2][3]. As a result, numerous topologies are proposed in order to increase power density while also increasing efficiency, reliability, and power rating with further research into modular power systems [4,5].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Common Mode Reduction by the Method of Interleaved Converters

Koch

Feloups

Moonen

et al. 2023

2023 IEEE 7th Global Electromagnetic Compatibility Conference (GEMCCON)

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The isolated DC/DC converter is becoming increasingly important in high-speed switching devices. The electrical isolation provides certain safety aspects. There is a need for the reduction of the electromagnetic interference (EMI) produced by these converters. Earlier studies have shown the reduction of differential mode (DM) noise by interleaving. Next to DM reduction, it is possible to cancel common mode (CM) noise, which exists due to parasitic capacitance, for instance at the switching node. In this study, certain limitations of in the cancellation technique are demonstrated and discussed.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Common Mode Reduction by the Method of Interleaved Converters

Koch

Feloups

Moonen

et al. 2023

2023 IEEE 7th Global Electromagnetic Compatibility Conference (GEMCCON)

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“…Se trata de un diseño de una fuente de alta tensión (2 kV DC) y alto rendimiento diseñada mediante la conexión en serie de las salidas aisladas de ocho células conmutadas "push-pull" a través de puentes rectificadores rápidos de baja tensión. Otras aplicaciones aparecidas en la literatura técnica son: un sistema convertidor de alta densidad de potencia con dos células "forward" para uso en aviación [4], un sistema convertidor de cuatro células elevadoras para corrección activa del factor de potencia [5], un sistema convertidor de 600 W formado por cuatro células "flyback" [6], un sistema de ocho células para alimentar un motor de 3.5 kW en aplicaciones aerospaciales [7] y sistemas basados en N convertidores resonantes serie [8], [9].…”

Section: Introducción Y Antecedentesunclassified

“…Entre la bibliografía consultada relacionada con este tema [48]- [53], cabe destacar [53] donde se proponen diversas soluciones para la medida de corrientes con componente continua no nula y componente alterna de hasta 100 kHz. [1][2][3][4][5][6][7][8][9] Dado que la construcción de los prototipos es un proceso costoso, antes de proceder a la misma se han comprobado por simulación o cálculo simbólico los estudios teóricos realizados, utilizando para ello programas de uso general como Maple V [59], PSpice [55], ACSL [56] o Matlab [57]. También se ha utilizado el entorno Power Laboratory que incorpora un algoritmo de simulación, denominado SIMPLIS [54], pensado específicamente para la simulación rápida en el campo de la electrónica de potencia.…”

Section: Introducción Y Antecedentesunclassified

Síntesis de estructuras multiplicadoras de tensión basadas en células convertidoras continua-continua de tipo conmutado.

Giral Castillón

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Uno de los campos más importantes de la Electrónica de Potencia es el de los convertidores de potencia conmutados, que debido a sus características de alto rendimiento energético, reducido tamaño, posibilidades de regulación del factor de potencia y de elevación de tensión, etc., están presentes en un gran número de las etapas de alimentación de los equipos electrónicos actuales.<br/>Las mejoras tecnológicas en ámbitos como el de la integración de circuitos han permitido importantes reducciones en el tamaño de los equipos (por ejemplo en los ordenadores). Sin embargo, este proceso de reducción de tamaño que, además, suele venir unido a unas especificaciones más rígidas en cuanto a costes, rendimiento, seguridad y prestaciones en general, no se ha producido en igual medida en las etapas de alimentación. El estudio de los convertidores conmutados es por lo tanto un campo necesitado de esfuerzos de investigación y desarrollo.<br/>Para potencias superiores a 25 W, y especialmente en potencias superiores a 150 W, una de las estrategias utilizadas para mejorar las prestaciones de los convertidores es el uso del denominado "interleaving" o entrelazado , definido como la puesta en paralelo de N convertidores idénticos desfasando sus señales de control de forma uniforme a lo largo del periodo de conmutación.<br/>Con el objetivo principal de reducir al máximo los rizados de la tensión de salida y de la corriente de entrada, en esta tesis se estudian casos particulares de "interleaving" en estructuras convertidoras continua-continua que utilizan el convertidor elevador ("boost") como célula básica y cuyas tensiones de salida son, idealmente y operando en modo de conducción continua, múltiplos enteros positivos de la tensión de entrada, de ahí la denominación de multiplicadores de tensión que aparece en el título de tesis propuesto. Posteriormente se analizan las posibilidades de regulación de tensión que presentan algunos de los casos de estudio, a costa de incrementar los rizados.

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“…To improve the output ripple noise voltage, the multi-phase dc-dc converter configuration can be employed [73] [79]. In this configuration, a parallel connection of identical output stages and inductors are switched at the same frequency but with staggered phase shifts [80] [82]. A typical multi-phase dcdc converter is depicted in Figure 1.3.…”

mentioning

confidence: 99%

Randomized modulation schemes for digital modulators of switched-mode DC-DC converters

Cui¹

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Conventional switched-mode dc-dc converters usually operate based on the Pulse Width Modulation scheme (PWM). Nonetheless, the frequent switchingactivities of the PWM result in strong harmonics at multiples of the switchingfrequency in both the input current and output voltage spectra. An effective way to suppress the switching-frequency harmonics is to replace the PWM with randomized modulation schemes. The randomized modulation schemes can spread the harmonic power over the frequency spectrum to reduce the peak spectral power. Nonetheless, due to the randomization, the noise floor in the input current and output voltage spectra are usually increased. This noise floor will translate to ripple noise current at the input and ripple noise voltage at the output. This thesis pertains to the proposal, analysis, and verification of randomized modulation schemes that feature low-harmonic and low-noise for single-and multi-phase switched-mode dc-dc converters. The intended applications of the converters are portable devices where the circuit area is scarce, low level of Electromagnetic Interference is mandatory, and power source is limited. There are three proposed randomized modulation schemes in this thesis. The first proposed scheme is a noise-shaped randomized modulation scheme for applications in single-phase switched-mode dc-dc converters with lowharmonics and low input noise current requirements. An analytical expression for the input current spectrum of the proposed scheme is derived to analyze the iv harmonics and low-frequency noise therein. A novel pulse generator structure is proposed in order to realize a dc-dc converter that embodying the proposed scheme. Experimental measurements of the input current spectrum, the output voltage spectrum, the transient-response, and the operating range are carried out on the realized converter. On the basis of the measurements, the proposed scheme features very low peak spectral power in the input current spectrum (18.1 dB lower than the PWM at 3.3 V input voltage, 0.5 duty cycle, and 100 kHz average switching-frequency). The input noise current of the proposed scheme, obtained at ~73mA rms (integrated over a 200 kHz bandwidth without an input filter), and is comparable to that of the PWM. The second proposed randomized modulation scheme is the Randomized Wrapped-Around Pulse Position Modulation scheme (RWAPPM) with adjustable limits for applications in single-phase switched-mode dc-dc converters that require relatively low load current, low harmonics, and low output ripple noise voltage. This scheme can trade-off the output ripple noise voltage and the peak spectral power by varying/adjusting the limits on the randomized pulse position of the RWAPPM. An analytical expression of the output voltage spectrum is derived to provide an analytical means of calculating the trade-offs between the peak spectral power and the output ripple noise voltage. SPICE simulations and measurements on a dc-dc converter realized with discrete electronic components are conducted to verify the d...

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Phase-staggering control of a series-resonant DC-DC converter with paralleled power modules

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Common Mode Reduction by the Method of Interleaved Converters

Common Mode Reduction by the Method of Interleaved Converters

Síntesis de estructuras multiplicadoras de tensión basadas en células convertidoras continua-continua de tipo conmutado.

Randomized modulation schemes for digital modulators of switched-mode DC-DC converters

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