Design and investigations on a high frequency resonant boost converter

Design and investigations on a high frequency resonant boost converter

 

A practical design approach for a high-frequency resonant boost converter with zero-voltage switching (ZVS) technique is presented in this paper. The аdvantages of the soft resonant commutation have become more apparent with the trend for smaller converter component size, higher energy density and improved weight, less carbon dioxide emissions and clean environmental footprint. A simplified design procedure for a resonant ZVS boost converter has been introduced. A hysteretic, fixed-frequency controller without the need for loop compensation has been designed and a SPICE closed loop simulation of the ZVS boost converter has been carried out. A prototype has been built and evaluated. With efficiency exceeding 85% at a constant switching frequency of 1MHz and output power of 40W, the experimental ZVS boost converter easily meets the design requirements and demonstrates the advantages of the proposed design procedure and the simple, yet very effective hysteretic constant-frequency control concept.

 

В настоящата статия е представен практически метод за проектиране на високочестотен резонансен повишаващ преобразувател на напрежение с превключване при нулево напрежение (т. нар. ZVS). Резонансната комутация без напрежение има очевидни предимства по отношение на тенденцията към миниатюризиране на силовите компоненти, повеишаване на енергийната плътност, редуцране на теглото, понижаване на емисиите на въглероден двуокис и постигането на чист екологичен отпечатък. Представена е опростена процедура за проектиране на ресонансен ZVS-преобразувател. Хистерезисен контролер с константна честота, който не изисква компенсация на системата със затворена обратна връзка, е проектиран и симулиран със SPICE-програма. Прототип на предложения преобразувател е реализиран и изследван. С коефицент на полезно действие, превишаващ 85% при константна работна честота 1MHz и 40W изходна мощност, експерименталният повишаващ ZVS-преобразувател с лекота изпълнява поставените изисквания и демострира предимствата на предложената процедура за проектиране и простата, но същевременно твърде ефективна концепция за хистерезисен регулатор с постоянна честота.

 

Download PDF full text