An Analysis Of Overload Conditions In Mosfet-Based Power Resonant DC-DC Step-Up Converters In Switched Capacitor Voltage Multiplier Topology

This paper presents an analysis of operation of resonant DC-DC converter in topology of Switched Capacitor Voltage Multiplier (SCVM) under overload conditions. The SCVM operates as a charge pump, thus the energy transfer rate is limited and depends on the switched capacitance and the switching frequency. However an overload of the converter introduces specific operation conditions that can require a special control. The presented research results have an important significance for selection of components of SCVM as well as switching strategy, because the overload can occur as a result of load decrease as well as during the start of the converter. In the paper analytical, simulation and experimental results are presented for the Mosfet-based 200 Watt SCVM. Streszczenie. W artykule przedstawiono analizę możliwości pracy w stanie przeciążenia układu rezonansowego przekształtnika mocy DC-DC podwyższającego napięcie w topologii powielacza napięcie (SCVM – Switched Capacitor Voltage Multiplier). Układ o przełączanych kondensatorach działający na zasadzie pompy ładunku ma ograniczaną moc zdeterminowaną pojemnością przełączanych kondensatorów oraz częstotliwością przełączeń. Jednak przeciążenie przekształtnika wywołuje specyficzny stan pracy, który może wymagać specjalnego sterowania. Badania mają istotny wpływ na dobór sterowania w układzie SCVM, ponieważ przeciążenie może występować jako skutek wpływu odbiornika, ale również przy starcie układu. W artykule przedstawiono badania analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne przekształtnika tranzystorowego SCVM z tranzystorami Mosfet, w zakresie mocy do 200 watów. (Analiza stanu przeciążenia przekształtników rezonansowych DC-DC o przełączanych kondensatorach podwyższających napięcie zrealizowanych w technice Mosfet w topologii powielacza napięcia). Słowa kluczowe: Przekształtnik wielopoziomowy, przekształtnik DC-DC, przełączane kondensatory, pompa ładunku