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A Comprehensive Analysis of Hybrid Phase-Modulated Converter With Current-Doubler Rectifier and Comparison With Its Center-Tapped Counterpart / Jain, Rinkle in IEEE transactions on industrial electronics, Vol. 53 N°6 (Decembre 2006) 

Public ISBD [article]  in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 53 N°6 (Decembre 2006) . - 1870-1880 p. Titre : A Comprehensive Analysis of Hybrid Phase-Modulated Converter With Current-Doubler Rectifier and Comparison With Its Center-Tapped Counterpart Titre original : Une Analyse Complète de Convertisseur Phase-Modulé par Hybride avec le Redresseur et la Comparaison de Courant-Doubleur avec ses Contre-Parties Centre-Tapées Type de document : texte imprimé Auteurs : Jain, Rinkle, Auteur ; Mohan, Ned, Auteur Article en page(s) : 1870-1880 p. Note générale : Génie Electrique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Convertisseur  phase-modulé  hybride  Goulot  d'etranglement  TRansformateur  Redresseur  Courant-doubleur  Conception  de  filtre Index. décimale : 621 Ingénierie mécanique en général. Technologie nucléaire. Ingénierie électrique. Machinerie Résumé : A hybrid phase-modulated converter (HPMC) is a recent innovation in the family of soft-switching converters. It is a promising solution to most soft-switching issues. The principal bottleneck in achieving higher efficiency with this topology is the secondary side loss-mainly the losses in the transformer and the rectifier. For low-voltage high-current power supplies, the current-doubler rectification of HPMC addresses both the transformer conduction losses and the rectifier losses. The presence of an additional path for quiescent current in this scheme gives rise to a third mode of operation. There is also the possibility of magnetic integration of all the magnetic components into one, which can cause substantial reduction in magnetic requirements. These facts make the analysis of current doubler important. In this paper, all the operating modes are identified and corresponding equations and equivalent circuits that aid in filter and control design are derived. The zero-voltage-switching (ZVS) characteristics, filter requirement, small-signal transfer characteristics, device ratings, and magnetics size requirement are considered to compare this configuration with its center-tapped counterpart. The current-doubler scheme is found to have superior soft-switching characteristics in that it can achieve ZVS at lighter loads with a much lower peak magnetizing current in the transformer and leakage inductance. Also, a judicious choice of output current ripple can give an overall reduced magnetics requirement. The analyses are verified by simulation and hardware implementation. HPMC is found to be most advantageous for applications with input voltages essentially constant, but the output voltage widely varying, for example in battery chargers and converters with power factor correction front end. Un convertisseur phase-modulé hybride (HPMC) est une innovation récente dans la famille des convertisseurs de doux-commutation. C'est une solution prometteuse à la plupart des questions de doux-commutation. Le goulot d'étranglement principal en réalisant un rendement plus élevé avec cette topologie est la perte-principal latérale secondaire les pertes dans le transformateur et le redresseur. Pour les alimentations d'énergie à forte intensité de basse tension, la rectification de courant-doubleur de HPMC adresse les pertes de conduction de transformateur et les pertes de redresseur. La présence d'un chemin additionnel pour le courant tranquille dans cet arrangement provoque un troisième mode de fonctionnement. Il y a également la possibilité d'intégration magnétique de tous composants magnétiques dans un, qui peuvent causer la réduction substantielle des conditions magnétiques. Ces faits rendent l'analyse du doubleur courant importante. En cet article, tous modes de fonctionnement sont identifiés et des équations correspondantes et les circuits équivalents qui facilitent la conception de filtre et de commande sont dérivés. Les caractéristiques de la zéro-tension-commutation (ZVS), la condition de filtre, des caractéristiques small-signal de transfert, les estimations de dispositif, et la condition de taille de magnetics sont considérées comme de comparer cette configuration à ses contre-parties centre-tapées. L'arrangement de courant-doubleur s'avère pour avoir des caractéristiques supérieures de doux-commutation parce qu'il peut réaliser ZVS à des charges plus légères avec un courant magnétisant de crête beaucoup inférieure dans l'inductance de transformateur et de fuite. En outre, un choix judicieux d'ondulation de courant de sortie peut donner une condition réduite globale de magnetics. Les analyses sont vérifiées par la simulation et l'exécution de matériel. HPMC s'avère le plus avantageux pour des applications avec la constante de tensions d'entrée essentiellement, mais pour la tension de rendement changeant considérablement, par exemple dans des chargeurs de batterie et des convertisseurs avec l'embout avant de compensation de phase DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 En ligne : robert.button@grc.nasa.gov [article] A Comprehensive Analysis of Hybrid Phase-Modulated Converter With Current-Doubler Rectifier and Comparison With Its Center-Tapped Counterpart = Une Analyse Complète de Convertisseur Phase-Modulé par Hybride avec le Redresseur et la Comparaison de Courant-Doubleur avec ses Contre-Parties Centre-Tapées [texte imprimé] / Jain, Rinkle, Auteur ; Mohan, Ned, Auteur . - 1870-1880 p. Génie Electrique Langues : Anglais (eng) in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 53 N°6 (Decembre 2006) . - 1870-1880 p. Mots-clés : Convertisseur  phase-modulé  hybride  Goulot  d'etranglement  TRansformateur  Redresseur  Courant-doubleur  Conception  de  filtre Index. décimale : 621 Ingénierie mécanique en général. Technologie nucléaire. Ingénierie électrique. Machinerie Résumé : A hybrid phase-modulated converter (HPMC) is a recent innovation in the family of soft-switching converters. It is a promising solution to most soft-switching issues. The principal bottleneck in achieving higher efficiency with this topology is the secondary side loss-mainly the losses in the transformer and the rectifier. For low-voltage high-current power supplies, the current-doubler rectification of HPMC addresses both the transformer conduction losses and the rectifier losses. The presence of an additional path for quiescent current in this scheme gives rise to a third mode of operation. There is also the possibility of magnetic integration of all the magnetic components into one, which can cause substantial reduction in magnetic requirements. These facts make the analysis of current doubler important. In this paper, all the operating modes are identified and corresponding equations and equivalent circuits that aid in filter and control design are derived. The zero-voltage-switching (ZVS) characteristics, filter requirement, small-signal transfer characteristics, device ratings, and magnetics size requirement are considered to compare this configuration with its center-tapped counterpart. The current-doubler scheme is found to have superior soft-switching characteristics in that it can achieve ZVS at lighter loads with a much lower peak magnetizing current in the transformer and leakage inductance. Also, a judicious choice of output current ripple can give an overall reduced magnetics requirement. The analyses are verified by simulation and hardware implementation. HPMC is found to be most advantageous for applications with input voltages essentially constant, but the output voltage widely varying, for example in battery chargers and converters with power factor correction front end. Un convertisseur phase-modulé hybride (HPMC) est une innovation récente dans la famille des convertisseurs de doux-commutation. C'est une solution prometteuse à la plupart des questions de doux-commutation. Le goulot d'étranglement principal en réalisant un rendement plus élevé avec cette topologie est la perte-principal latérale secondaire les pertes dans le transformateur et le redresseur. Pour les alimentations d'énergie à forte intensité de basse tension, la rectification de courant-doubleur de HPMC adresse les pertes de conduction de transformateur et les pertes de redresseur. La présence d'un chemin additionnel pour le courant tranquille dans cet arrangement provoque un troisième mode de fonctionnement. Il y a également la possibilité d'intégration magnétique de tous composants magnétiques dans un, qui peuvent causer la réduction substantielle des conditions magnétiques. Ces faits rendent l'analyse du doubleur courant importante. En cet article, tous modes de fonctionnement sont identifiés et des équations correspondantes et les circuits équivalents qui facilitent la conception de filtre et de commande sont dérivés. Les caractéristiques de la zéro-tension-commutation (ZVS), la condition de filtre, des caractéristiques small-signal de transfert, les estimations de dispositif, et la condition de taille de magnetics sont considérées comme de comparer cette configuration à ses contre-parties centre-tapées. L'arrangement de courant-doubleur s'avère pour avoir des caractéristiques supérieures de doux-commutation parce qu'il peut réaliser ZVS à des charges plus légères avec un courant magnétisant de crête beaucoup inférieure dans l'inductance de transformateur et de fuite. En outre, un choix judicieux d'ondulation de courant de sortie peut donner une condition réduite globale de magnetics. Les analyses sont vérifiées par la simulation et l'exécution de matériel. HPMC s'avère le plus avantageux pour des applications avec la constante de tensions d'entrée essentiellement, mais pour la tension de rendement changeant considérablement, par exemple dans des chargeurs de batterie et des convertisseurs avec l'embout avant de compensation de phase DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 En ligne : robert.button@grc.nasa.gov