High efficiency isolated DC/DC boost converter with planar magnetics for photovoltaic applications

摘要

W izolowanych przekształtnikach DC/DC, dzięki odpowiedniej przekładni tradycyjnego transformatora wysokiej częstotliwości, osiągamy znaczne wzmocnienie napięcia wejściowego. Skutkiem użycia planarnego transformatora izolującego z sekcjonowanymi uzwojeniami było znaczne zmniejszenie indukcyjności rozproszenia transformatora i przepięć na tranzystorach. Zastosowanie w przekształtniku planarnego transformatora wyrównawczego spowodowało zmniejszenie prądów i strat przewodzenia w łącznikach. Zredukowano gabaryty i liczbę elementów magnetycznych poprzez zespolenie dławika wejściowego z transformatorem wyrównawczym na jednym rdzeniu magnetycznym. W pracy przedstawiono analizę teoretyczną oraz wyniki badań laboratoryjnych półmostkowego przekształtnika podwyższającego DC/DC z planarnym transformatorem wyrównawczym zintegrowanym z dławikiem wejściowym. Badany układ osiągnął 12-krotne wzmocnienie napięcia I sprawność powyżej 95%.%Classic high-frequency transformers enable for isolated DC/DC converters to achieve high input voltage gain by the turns ratio. Through the use of an isolation transformer made in planar technology with interleaved windings leakage inductance can be significantly reduced and voltage overshoots can be marginalized. By applying balancing transformer with integrated input inductor in the setup of the converter current flowing through the semiconductor switches can be decreased and their conduction losses could be reduced. Additionally integrating input inductor with balancing transformer by core sharing helps to reduce number of magnetic components in the circuit. In this paper laboratory measure results as well as theoretical analysis of the half-bridge step-up DC/DC converter with planar transformer and integrated input inductor are presented. The test system achieved a 12-fold voltage gain and efficiency over 95%.