General purpose voltage regulator : design and tests

• Autorzy: Smolarski, Aleksander , Wesołowski, Marcin

Warianty tytułu

PL

Regulator napięcia ogólnego przeznaczenia : konstrukcja i badania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

DC-DC converters are crucial components in various electrical systems, as they are responsible for converting direct current (DC) from one voltage level to another. These converters are widely used in various applications, including renewable energy systems, electric vehicles, aerospace. DC motors will feature a similar system. The buck-boost converter is unique in that it can operate in both buck and boost modes, making it an ideal choice for a wide range of applications that require voltage regulation. In this work the attempt to build a DC-DC buck-boost converter were presented. Paper covers different topologies and approaches to accomplishing goal of varying the output voltage above and below input. An appropriate topology was chosen to build the model constructed using available components. Explanation of usage of some components over other was added. Prototype build process followed by stress tests will be written. Problems encountered during building were described and explained. Solution for this problems will be implemented and further tests will be conducted.

PL

Przetwornice DC-DC są istotnymi elementami wyposażenia różnych urządzeń elektrycznych, ponieważ odpowiadają za przetwarzanie napięcia stałego (DC) o zróżnicowanych wartościach. Przetwornice te są szeroko stosowane w różnych zastosowaniach, w tym w systemach energii odnawialnej, pojazdach elektrycznych, przemyśle lotniczym. Silniki prądu stałego są również wyposażone w podobne rozwiązania. Przetwornica buck-boost jest wyjątkowa, ponieważ może pracować zarówno w trybie buck, jak i boost, co czyni ją idealnym wyborem dla szerokiego zakresu zastosowań wymagających regulacji napięcia. W pracy przedstawiono budowę przetwornicy buck-boost DC-DC. Artykuł opisuje różne topologie układów pozwalających na zmianę napięcia wyjściowego powyżej i poniżej wejścia. Wybrano rozwiązania odpowiednie do budowy autorskiego modelu. Opisano proces budowy prototypu, po którym scharakteryzowano jego testy. Opisano i wyjaśniono problemy napotkane podczas budowy.

Słowa kluczowe

PL

przetwornica; konstrukcja; badania

EN

converter; design; tests

• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 64, Nr 3
• Strony: 40--46
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., wykr., rys.

Twórcy

autor

Smolarski, Aleksander

• Politechnika Warszawska, Instytut Elektroenergetyki, Warszawa

autor

Wesołowski, Marcin

• Politechnika Warszawska, Instytut Elektroenergetyki, Warszawa

Bibliografia

• [1] M. U. Markus Zehendner, “Power Topologies Handbook,” Texas Instruments, https://www.ti.com/seclit/ug/slyu036/slyu036.pdf.
• [2] T. H. D. P. Vijay Choudhary, “Under the hood of a noninverting buck-boost converter,” 2017.
• [3] J. Falin, “Designing DC/DC converters based on SEPIC,” Texas Instruments Analog Applications Journal,, 2008.
• [4] V. a. R. B. Choudhary, “Designing Non-Inverting,” Texas Instruments.
• [5] J. a. R. K. Betten, “Power supply topology: SEPIC vs Flyback,” Electronics Weekly.com, 2005
• [6] P. p. folder, “TI Designs 10.8Vin to 13.2Vin; 12Vout at 5A; Non-Isolated Synchronous Flyback Converter reference design,” Texas Instruments, 2016.
• [7] R. a. D. M. Paul, “Analysis of PWM Nonlinearity in Non-Inverting Buck-Boost Power Converters.,” Paper presented at 2008 IEEE Power, 2008.
• [8] R. a. D. M. Paul, “Smooth Transition and Ripple Reduction in 4-Switch Non-Inverting Buck-BoostPower Converter for WCD- MA RF Power Amplifier.,” Proceedings of 2008 IEEE International Symposium on Circuits and Systems, 2008.
• [9] B. a. G. R.-M. Sahu, “A Low Voltage, Dynamic, Noninverting, Synchronous Buck-Boost Converter for Portable Applications.,” IEEE Transactions on Power Electronics, 2004.
• [10] Infineon, “IRFZ44N site,” infineon, https://www.infineon.com/cms/en/product/power/mosfet/n-channel/irfz44n/
• [11] I.datasheet,“https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-IRFZ44N-DataSheet-v01_01-EN.pdf?fileId=5546d462533600a40153563b3a9f220d.
• [12] I. T. AG, “EiceDRIVERTM Gate resistor for power devices (Application Note AN2015-06),” Infineon Technologies AG (https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-EiceDRIVER-Gate_resis- tor_for_power_devices-ApplicationNotes-v01_00-EN.pdf?file-Id=5546d462518ffd8501523ee694b74f18), 2015.
• [13] I. Datasheet, “International Rectifier, [Online]. Available: https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-IR2104-DS-v01_00-EN.pdf?fileId=5546d462533600a4015355c7c1c31671
• [14] T. Instruments, “Bootstrap Circuitry Selection for Half-Bridge Configurations (https://www.ti.com/lit/an/slua887/slua887.pdf),” Texas Instruments, 2018.
• [15] I. T. AG, “1ED3120MU12H,” [Online]. Available: https://www.infineon.com/cms/en/product/power/gate-driver-ics/1ed-3120mu12h/.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2023.3.5