A Novel Single-Switch Class-E Parallel Loaded Resonant Converter 指導教授:莊英俊 教授 報告者:白裕全 崑山科技大學　電機工程系研究所 Department of Electrical Engineering Kun Shan University Tainan, Taiwan, R.O.C.

內容大綱 研究動機 共振式轉換器 E類共振式換流器 新型單開關E類並聯負載共振式轉換器電路架構與工作模式分析 電路模擬與實作 實測與模擬結果波形圖 結論與未來研究方向

研究動機 市場需求 -常被應用在充電器的充放電系統、電源電壓控制、電子類產品 降低損失 -使用E類共振式電路、降低開關損失 提高效率 -使輸入的電壓更有效率的轉換

共振式轉換器 高的工作頻率 電路體積小 零電壓切換(ZVS) 或零電流切換(ZCS) 轉換效率高 穩定性高

E類共振式換流器 元件數目少 無隔離問題 零電壓切換(ZVS) 、零電流切換導通 效率可達到95％ 效率95％

E類共振式換流器電路架構 E類共振式換流器電路 轉換器系統方塊圖

新型單開關E類並聯負載共振式轉換器電路架構 轉換器系統方塊圖

新型單開關E類並聯負載共振式轉換器工作模式與分析

工作模式一 工作模式二

工作模式三 工作模式四

工作模式五 工作模式六

工作模式七 工作模式八

工作模式九 工作模式十

新型單開關E類並聯負載共振式轉換器電路模擬與實作

新型單開關E類並聯負載共振式轉換器模擬電路

電路模擬與實際測量參數 電源側 輸入電源( ) 30V 切換頻率( ) 42kHz 儲能電感( ) 33mH 分流電容( ) 0.1 F 輸入電源( ) 30V 切換頻率( ) 42kHz 儲能電感( ) 33mH 分流電容( ) 0.1 F 共振槽 共振電感( ) 共振電容( ) 共振頻率( ) 184 H 37kHz 負載側 濾波電感( ) 濾波電容( ) 負載 2.5mH 470 F 50

新型單開關E類並聯負載共振式轉換器實測與模擬波形圖

驅動電壓與開關電壓實測模擬波形圖 CH1：X軸：5μs/div Y軸：50V/div CH1：X軸：5μs/div Y軸：50V/div

開關電壓與開關電流實測模擬波形圖 CH1：X軸：5μs/div Y軸：50V/div CH1：X軸：5μs/div Y軸：50V/div CH2：X軸：5μs/div Y軸： 2A/div CH1：X軸：5μs/div Y軸：50V/div CH2：X軸：5μs/div Y軸： 2A/div

分流電容電壓與分流電容電流實測模擬波形圖 CH1：X軸：5μs/div Y軸：50V/div CH2：X軸：5μs/div Y軸： 2A/div CH1：X軸：5μs/div Y軸：50V/div CH2：X軸：5μs/div Y軸： 2A/div

共振電壓與共振電流實測模擬波形圖 CH1：X軸：5μs/div Y軸：50V/div CH1：X軸：5μs/div Y軸：50V/div CH2：X軸：5μs/div Y軸： 2A/div CH1：X軸：5μs/div Y軸：50V/div CH2：X軸：5μs/div Y軸： 2A/div

共振電感電壓與共振電感電流實測波形圖 CH1：X軸：5μs/div Y軸：50V/div CH1：X軸：5μs/div Y軸：50V/div CH2：X軸：5μs/div Y軸： 2A/div CH1：X軸：5μs/div Y軸：50V/div CH2：X軸：5μs/div Y軸： 2A/div

共振電容電壓與共振電容電流實測模擬波形圖 CH1：X軸：5μs/div Y軸：50V/div CH2：X軸：5μs/div Y軸： 2A/div CH1：X軸：5μs/div Y軸：50V/div CH2：X軸：5μs/div Y軸： 2A/div

輸入共振槽電壓與輸出共振槽電壓實測模擬波形圖 CH1：X軸：5μs/div Y軸：50V/div CH2：X軸：5μs/div Y軸：50V/div CH1：X軸：5μs/div Y軸：50V/div CH2：X軸：5μs/div Y軸：50V/div

共振槽輸出電壓與共振槽輸出電流實測模擬波形圖 CH1：X軸：5μs/div Y軸：50V/div CH2：X軸：5μs/div Y軸： 1A/div CH1：X軸：5μs/div Y軸：50V/div CH2：X軸：5μs/div Y軸： 1A/div

整流二極體D2,D3電壓與電流實測模擬波形圖 CH1：X軸：5μs/div Y軸：50V/div CH2：X軸：5μs/div Y軸： 1A/div CH1：X軸：5μs/div Y軸：50V/div CH2：X軸：5μs/div Y軸： 1A/div

整流二極體D1,D4電壓與電流實測模擬波形圖 CH1：X軸：5μs/div Y軸：50V/div CH2：X軸：5μs/div Y軸： 1A/div CH1：X軸：5μs/div Y軸：50V/div CH2：X軸：5μs/div Y軸： 1A/div

濾波電感電壓與濾波電感電流實測模擬波形圖 CH1：X軸：5μs/div Y軸：50V/div CH2：X軸：5μs/div Y軸： 1A/div CH1：X軸：5μs/div Y軸：50V/div CH2：X軸：5μs/div Y軸： 1A/div

濾波電容電壓與濾波電容電流實測模擬波形圖 CH1：X軸：5μs/div Y軸： 50V/div CH2：X軸：5μs/div Y軸：500mA/div CH1：X軸：5μs/div Y軸： 50V/div CH2：X軸：5μs/div Y軸：500mA/div

輸出電壓與輸出電流實測模擬波形圖 CH1：X軸：5μs/div Y軸：50V/div CH1：X軸：5μs/div Y軸：50V/div CH2：X軸：5μs/div Y軸： 1A/div CH1：X軸：5μs/div Y軸：50V/div CH2：X軸：5μs/div Y軸： 1A/div

結論與未來研究方向

結論 元件數目減少 電路體積小、及低成本 達到零電壓切換，降低切換損失 轉換器之轉換效率91.57 %

-以提高綠色能源的轉換效率 -使用110V的交流市電，提高輸入功率 -提高對電池的充電效率 未來研究方向 結合太陽能風力發電 輸入電源之提升 改變負載為蓄電池或其他充電電池 -提高對電池的充電效率

謝謝您的參與 敬請指教