طراحی بهینه و پیاده‌سازی منبع تغذیه کلیدزنی تشدیدی LLC برای تغذیه سیستم‌های حساس به نویز

نوع مقاله : قدرت - الکترونیک قدرت

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد،دانشکده برق، دانشگاه جامع امام حسین (ع) ، تهران، ایران

2 استادیار،دانشکده برق، دانشگاه جامع امام حسین (ع) ، تهران، ایران

چکیده

منبع تغذیه یکی از اجزاء مهم هر سامانه الکترونیکی است. برخی از سامانه‌های حساس الکترونیکی-مخابراتی که در فرکانس‌هایی در حوالی فرکانس کلیدزنی منبع تغذیه‌شان یا هارمونیک‌های فرکانس بالای آن کار می‌کنند، از نویز کلیدزنی متأثر می‌شوند. هدف این مقاله طراحی بهینه و پیاده‌سازی منبع تغذیه کلیدزنی تشدیدی به‌منظور کاهش نویز کلیدزنی است. علاوه بر کاهش نویز کلیدزنی، کلیدزنی نرم که به کاهش تلفات و افزایش عمر قطعات نیز منجر می‌شود، از دیگر مشخصاتی است که برای یک منبع تغذیه مطلوب است. بدین منظور ابتدا روند طراحی منبع تغذیه کلیدزنی تشدیدی LLC با کلیدزنی نرم، شرح داده می‌شود. سپس منبع تغذیه طراحی‌شده در نرم‌افزار PSIM شبیه‌سازی شده و طراحی انجام‌شده صحت‌سنجی می‌گردد. درنهایت مبدل طراحی‌شده به‌صورت عملی پیاده‌سازی شده و مورد تست قرار می‌گیرد. نتایج نشان داده است که منبع تغذیه طراحی‌شده قادر است تا ریپل نویز کمتر از 200 میلی‌ولت را در ولتاژ خروجی 24 ولت ایجاد نماید که مقداری مطلوب است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Optimal Design and Construction of an LLC Resonant Switching Power Supply for Noise-Sensitive Systems

نویسندگان [English]

  • Alireza Cheraghzade 1
  • Mohammad Hossein Ranjbar 2
1 Master's degree, Faculty of Electrical Engineering, Imam Hossein University (AS), Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Faculty of Electrical Engineering, Imam Hossein University , Tehran, Iran
چکیده [English]

Power supply is an important component of any electronic system. Some sensitive electronic-telecommunication systems that operate at frequencies around the switching frequency of their power supply or its high frequency harmonics are affected by switching noise. The purpose of this paper is to design and implement resonant switching power supply to reduce switching noise. In addition to reducing switching noise, soft switching, which also reduces losses and extends the life of parts, is another specification that is optimal for a power supply. For this purpose, the design process of the resonant switching power supply LLC with soft switching is described. Then the designed power supply is simulated in PSIM software and the design is validated. Finally, the designed converter is constructed and tested in a practical way. The results show that the designed power supply is able to generate Ripple noise less than 200 mV at the output voltage of 24 V, which is a desirable value.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Voltage ripple
  • soft switching
  • resonant tank
  • resonant switching supply
  • switching noise

Smiley face

مراجع

[1]     Juswardy, B.; Schlagenhaufer, F.; Hall, P. J. “Radio Interference Evaluations of Photovoltaic Modules for Radio Astronomy Active Antenna”; Asia-Pacific Symposium on Electromagnetic Compatibility, 2013, 1-4. doi: 1109/APEMC.2013.7360669
[2]     Melvin, W. L.; Scheer, J. A. “Principles of Modern Radars”; SciTech Publishing, 2014. doi:1049/SBRA021E
[3]     Huang, D.; Lee, F. C. “Classification and Selection Methodology for Multi-Element Resonant Converters”; IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2011, 558–565. doi: 1109/APEC.2011. 5744651
[4]     Zeng, J.; Zhang, G.; Yu, S. S. “LLC Resonant Converter Topologies and Industrial Applications -A Review”; Chinese J. Electr. Eng. 2020, 6, 73–84. doi: 23919/CJEE. 2020.000021.
[5]     Yang, B.; Lee, F. C.; Zhang, A. J.; Huang, G. “LLC Resonant Converter for Front End DC/DC Conversion”; IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2002, 2, 1108–1112. doi: 1109/APEC.2002. 989382.
[6]     Chang, C. H.; Chang, E. C.; Cheng, H. L.“A High-Efficiency Solar Array Simulator Implemented by an LLC Resonant DC-DC Converter”; IEEE Trans. Power Electron., 2013, 28, 3039–3046. doi: 1109/TPEL.2012. 2205273
[7]     Kowstubha, P.; Krishnaveni, K.; Ramesh Reddy, K. “Review on Different Control Strategies of LLC Series Resonant Converters”; International Conference Advanced Electronic Enginerring, 2014. doi: 1109/ICAEE.2014.6838481
[8]     Nagarajan, B.; Sathi, R. R.; Vishnuram, P. “Power Tracking Control of Domestic Induction Heating System using Pulse Density Modulation Scheme with the Fuzzy Logic Controller”; J. Electr. Eng. Technol. 2014, 9, 1978–1987. doi: 5370/JEET. 2014.9.6.1978
[9]     Zhang, J.; Hurley, W. G.; Wolfle, W. H. “Gapped Transformer Design Methodology and Implementation for LLC Resonant Converters”; IEEE Trans. Ind. Appl. 2016, 52, 342–350. doi: 1109/TIA.2015.2465932
[10]  Kim, K. W.; Jeong, Y.; Kim, S. J.; Moon, G. W. “Low Common Mode Noise Full-Bridge LLC Resonant Converter with Balanced Resonant Tank”; IEEE Trans. Power Electron. 2021, 36, 4105–4115. doi: 1109/TPEL.2020.3025576
[11]  Zarghani, M.; Mohsenzade, S.; Kaboli, S. “A Very Low-Ripple High-Voltage High-Power DC Power Supply Using an Interleaved Converter and a Linear Ripple Elimination Unit”; IEEE J. Emerg. Sel. Top. Power Electron. 2021, 9, 3339–3352. doi: 1109/JESTPE.2020.3040072
[12]  Teng, J. H.; Chen, S. S.; Chou, Z. X. “Novel Half-Bridge LLC Resonant Converter with Variable Resonant Inductor”; IEEE Trans. Ind. Appl. 2023, 59, 6952–6962. doi: 1109/TIA.2023. 3299912
[13]  Deshmukh, S. “Review on Classification of Resonant Converters for Electric Vehicle Application”; Energy Reports, 2022, 8, 1091–1113. doi:1016/j.egyr.2021.12.013
[14]  Yu, S. S.; Chen, R.; Viswanathan, A. “Survey of Resonant Converter Topologies”; Texas Instruments Power Supply Design Seminar, 2018.
[15]  Park, H. P.; Kim, M.; Jung, J. H. “A Comprehensive Overview in Control Algorithms for High Switching-Frequency LLC Resonant Converter,” Energies 2020, 13, 11-19. doi: 3390/en13174455
[16]  “Resonant LLC Converter: Operation and Design”; Infineon Technologies, 2012.
[17]  “V24B24C200BL | Mini DC DC Converter | Vicor (vicorpower.com)”
 
علوم و فناوریهای پدافند نوین
دوره 15، شماره 2 - شماره پیاپی 56
تابستان 1403
شهریور 1403
صفحه 67-75

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 30 اردیبهشت 1403
  • تاریخ بازنگری: 21 تیر 1403
  • تاریخ پذیرش: 02 مرداد 1403
  • تاریخ انتشار: 01 شهریور 1403

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار