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Series-resonant converter with variable input-to-output voltage conversion ratio

Nießen M., Dörmann H., Dick C. P.

Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska

2017

z. 3/112

103--110

Series-resonant converters are well known for their very efficient operation. In case of a fixed input-to-output voltage transfer ratio this converter type is basically a very well suited solution. This paper presents a modified modulation technique to widen the field of applications to variable voltage gains. The fundamental idea is to reduce the excitation of the resonant tank by skipping resonant half-waves at the input. Then, the input is shortened such that the current in the resonant tank is freewheeling through the input and is still transferring energy to the output. Experimental results show that operation is feasible, especially when operation frequency is set in the MHz-range using GaN semiconductors.

Serienresonante Konverter sind bekannt für ihren sehr effizienten Betrieb und bestens geeignet für den Einsatz in Applikationen bei festem Verhältnis zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung. Dieser Aufsatz präsentiert eine neuartige Modulationstechnik um den Applikationsbereich zu erweitern, insbesondere im Hinblick auf variable Spannungsübersetzungen. Die grundsätzliche Idee basiert auf dem Auslassen anregender Pulse seitens der Eingangsbrücke. Stattdessen wird in einen Freilauf geschaltet, so dass weniger Spannung an den Resonanzkreis angelegt wird. Experimentelle Ergebnisse zeigen den praktischen Gebrauch dieser Schaltung, insbesondere wenn die Arbeitsfrequenz in den MHz Bereich unter Nutzung von GaN Halbleiterbauelementen gelegt wird.