The Numerical Simulation Study of the DC Compensated Choke for the DC/DC Buck Converter

• Autorzy: Ruszczyk A. , Puskarczyk M.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2015.04.07

Warianty tytułu

PL

Badania symulacyjne dławika ze skompensowaną składową DC do przekształtnika DC/DC typu buck converter

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the structure of an output filter used for a DC/DC buck converter. The problem with an output filter in the DC/DC converters is that the L inductor works with a high DC bias current for standard solutions and thus causes a significant increase in the core crosssection and a total weight of the choke. The proposed solution bases on a choke structure with split coils that creates opposed fluxes in the core and, as a result, cancels their DC component. This, in turn, allows to build a choke with a better utilized and lighter core. The proposed solution of the DC compensated choke is shown in the circuit simulation of the DC/DC buck converter and FEM simulations of the choke model. All results have been confirmed in laboratory experiments.

PL

Artykuł przedstawia strukturę filtra wyjściowego użytego w przekształtniku DC/DC obniżającym napięcie typu „buck converter”. Głównym problemem występującym w filtrach dla przekształtników DC/DC jest to, że w typowych rozwiązaniach indukcyjność L pracuje z dużym prądem podmagnesowania DC. Jest to bezpośrednim powodem znacznego zwiększenia przekroju poprzecznego rdzenia i całkowitej wagi dławika L. Zaproponowane rozwiązanie bazuje na strukturze dławika z rozdzielonym uzwojeniem, które tworzy w rdzeniu strumienie przeciwne, a w rezultacie powoduje wzajemne kasowanie ich składowych stałych DC. To, z kolei, pozwala na stworzenie dławika, który posiada lżejszy, lepiej wykorzystany rdzeń magnetyczny. Działanie zaproponowanego dławika ze skompensowaną składową stałą DC jest przedstawione w symulacjach obwodowych przekształtnika DC/DC obniżającego napięcie typu „buck converter” oraz symulacjach polowych FEM modelu dławika L. Wyniki symulacji zostały potwierdzone badaniami laboratoryjnymi.

Słowa kluczowe

EN

DC-DC buck converter; DC bias; DC choke; FEM simulation

PL

przekształtnik DC/DC typu buck; podmagnesowanie DC; dławik DC; symulacja FEM

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 91, nr 4
• Strony: 28--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., il., schem., tab., wykr.

Twórcy

autor

Ruszczyk A.

• ABB Corporate Research Center, 13A Starowiślna Street, 31-038 Kraków, Poland

autor

Puskarczyk M.

• ABB Corporate Research Center, 13A Starowiślna Street, 31-038 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Ludwig J.T., Inductors biased with permanent magnets, Electrical Engineering, 80 (1961), n. 6
• [2] Nakamura A. et al., A New Revers-Biased Choke Coil, Proceedings of Power Con 9 (1982)
• [3] Fujiwara T. and Matsumoto M., A new downsized large current choke coil with magnet bias method, Telecommunication Energy Conference (2003)
• [4] Nanocrystalline Vitroperm Application Note: http://www.vacuumschmelze.com
• [5] Kazimierczuk M. K., High-Frequency Magnetic Components, John Wiley & Sons, Ltd (2009)
• [6] Comsol Multiphysics Reference Guide