Analysis and design of high efficiency DC/DC buck converter

• Autorzy: Falkowski P. , Korzeniowski M. , Ruszczyk A. , Kóska K.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2016.05.29

Warianty tytułu

PL

Analiza i projektowanie wysokiej sprawności przekształtnika DC/DC typu buck

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

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.

PL

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.

Słowa kluczowe

EN

silicon carbide; IGBT; buck converter; power loss; efficiency

PL

węglik krzemu; tranzystor IGBT; przekształtnik obniżający; strata mocy; sprawność

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 92, nr 5
• Strony: 156--161
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Falkowski P.

• Tech. University of Białystok, Dep. Of Power Electronics and Electrical Drives, 45D Wiejska St., 15-351 Białystok

autor

Korzeniowski M.

• Tech. University of Białystok, Dep. Of Power Electronics and Electrical Drives, 45D Wiejska St., 15-351 Białystok

autor

Ruszczyk A.

• ABB Corporate Research Center, 13A Starowiślna St., 31-038 Kraków

autor

Kóska K.

• ABB Corporate Research Center, 13A Starowiślna St., 31-038 Kraków

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

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.