New Approach for the Step-up Converter Efficiency Increasing
Loading...
Files
Date
2021
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
НМетАУ, Дніпро
Abstract
ENG: This paper is devoted to the problem of efficient power conversion technologies creation. The main article objectives are: provide a simple method for the step-up converter energy efficiency improvement, without usage of the bleeding-edge components, explore the characteristics the proposed method and schematic properties, and to establish the bounds of the applicability for the proposed solution. In this paper an another approach is proposed. In the initial state, input voltage is used for the gate driver powering. After the start-up, when output voltage become greater, than the input one, it become the source for the driver. Schottky diodes may be used as a switch between input and output schematic branches for driver powering. Experimental unit to test new approach was created. It is base on IC MC34063A, TC4420, MOSFET IRFP3205 and other components. A series of experiments was held to determine new approach properties. Comparison with classic step-up method reveals difference between approach. Experiments shows, that in the case of high load, classic schematic fails to stabilize output voltage some earlier, than proposed method. In the same conditions power efficiency may be higher up to 15 %. On the other hand, due to increasing power loss in control circuit this method has slightly lesser efficiency in the case low load.Numerical estimation of new approach properties, along with experimental results provides background for correct approach selection. Some discrepancies between theory and experiments requires further investigation. Proposed approach really provides better power efficiency in the case of high load, but using this approach on lower loads may be useless due to control power rising. Precise working range can not be determined only by calculations, experiments are required.
UKR: Ця стаття присвячена проблемі створення ефективних технологій перетворення енергії. Основними цілями статті є: запропонувати простий метод для підвищення енергоефективності перетворювача, що не перевищує ефективність, без використання передових компонентів, дослідити характеристики запропонованого методу та схематичні властивості, а також встановити межі застосовності для запропонованого рішення. У цій роботі пропонується інший підхід. У початковому стані вхідна напруга використовується для живлення драйвера затвора. Після запуску, коли вихідна напруга стає більше, ніж вхідна, вона стає джерелом для драйвера. Діоди Шотткі можуть використовуватися як перемикач між вхідними та вихідними схематичними гілками для живлення драйвера. Створено експериментальний підрозділ для перевірки нового підходу. В основі - мікросхема MC34063A, TC4420, MOSFET IRFP3205 та інші компоненти. Для визначення нових властивостей підходу була проведена серія експериментів. Порівняння з класичним методом посилення виявляє різницю між підходом. Експерименти показують, що у випадку великого навантаження класична схема не вдається стабілізувати вихідну напругу дещо раніше, ніж запропонований спосіб. У тих же умовах енергоефективність може бути вищою до 15%. З іншого боку, через збільшення втрат потужності в ланцюзі управління цей метод має трохи меншу ефективність у випадку низького навантаження. Чисельна оцінка властивостей нового методу разом із експериментальними результатами забезпечує основу для правильного вибору підходу. Деякі розбіжності між теорією та експериментами вимагають подальших досліджень. Запропонований підхід дійсно забезпечує кращу енергоефективність у разі великих навантажень, але використання цього підходу на менших навантаженнях може виявитися марним через збільшення потужності управління. Точний робочий діапазон неможливо визначити лише розрахунками, необхідні експерименти.
UKR: Ця стаття присвячена проблемі створення ефективних технологій перетворення енергії. Основними цілями статті є: запропонувати простий метод для підвищення енергоефективності перетворювача, що не перевищує ефективність, без використання передових компонентів, дослідити характеристики запропонованого методу та схематичні властивості, а також встановити межі застосовності для запропонованого рішення. У цій роботі пропонується інший підхід. У початковому стані вхідна напруга використовується для живлення драйвера затвора. Після запуску, коли вихідна напруга стає більше, ніж вхідна, вона стає джерелом для драйвера. Діоди Шотткі можуть використовуватися як перемикач між вхідними та вихідними схематичними гілками для живлення драйвера. Створено експериментальний підрозділ для перевірки нового підходу. В основі - мікросхема MC34063A, TC4420, MOSFET IRFP3205 та інші компоненти. Для визначення нових властивостей підходу була проведена серія експериментів. Порівняння з класичним методом посилення виявляє різницю між підходом. Експерименти показують, що у випадку великого навантаження класична схема не вдається стабілізувати вихідну напругу дещо раніше, ніж запропонований спосіб. У тих же умовах енергоефективність може бути вищою до 15%. З іншого боку, через збільшення втрат потужності в ланцюзі управління цей метод має трохи меншу ефективність у випадку низького навантаження. Чисельна оцінка властивостей нового методу разом із експериментальними результатами забезпечує основу для правильного вибору підходу. Деякі розбіжності між теорією та експериментами вимагають подальших досліджень. Запропонований підхід дійсно забезпечує кращу енергоефективність у разі великих навантажень, але використання цього підходу на менших навантаженнях може виявитися марним через збільшення потужності управління. Точний робочий діапазон неможливо визначити лише розрахунками, необхідні експерименти.
Description
A. Guda: ORCID 0000-0003-1139-1580
Keywords
energy efficiency, power loss, DC/DC converter, electronic simulation, КІТС
Citation
Guda A. I., Zimoglyad A. Yu. New Approach for the Step-up Converter Efficiency Increasing. System Technologies. Dnipro, 2021. Vol. 3. No. 134. P. 117–125. DOI: 10.34185/1562-9945-3-134-2021-13.