A conventional asymmetrical half-bridge (AHB) converter is one of the widely used topologies in low to medium power applications. However, when it is designed in a wide input voltage range, it operates with a low duty ratio at nominal input voltage. In addition, it has disadvantages such as a non-linear voltage gain, a DC-offset current in the transformer, and an unbalanced average current of diode due to asymmetrical operation. To solve these disadvantages, an AHB converter with linear voltage gain is proposed. The proposed converter has a structure in which a capacitor is added as a voltage source to obtain a symmetrical operation by extending the commutation period. Therefore, it has a narrow range of operating duty ratio and a zero DC-offset current in the transformer. Due to zero DC-offset current, it has a small size transformer and improved ZVS conditions of the primary side switches. In addition, it has a low primary RMS current and a balanced average current of the diode. Consequently, the proposed converter has high efficiency under entire load conditions. A 300-400 V input and 48 V/400 W output prototype is tested to verify the feasibility of the proposed converter.
기존의 비대칭 하프 브리지 컨버터는 저용량 애플리케이션에 널리 사용되는 토폴로지 중 하나이다. 그러나 넓은 입력 전압 범위에서 설계될 경우, 노미널 입력 전압에서 낮은 듀티비로 동작한다. 또한, 비대칭 동작으로 인해 비선형 전압 이득, 트랜스포머의 DC-오프셋 전류, 다이오드의 불균형한 평균 전류 등의 단점이 발생한다. 이러한 단점을 해결하기 위해 선형 전압 이득을 갖는 비대칭 하프 브리지 컨버터가 제안되었다. 제안하는 컨버터는 전압원으로서 커패시터를 2차 측 정류단에 추가한 구조를 가지며, 이로 인해 커뮤테이션 구간이 증가하여 대칭적인 동작을 가진다. 따라서 동작 듀티비의 범위가 좁고, 트랜스포머의 DC-오프셋 전류가 제거된다. DC-오프셋 전류가 0이기 때문에 트랜스포머의 크기가 작고, 1차 측 스위치의 영전압 스위칭 조건이 개선된다. 또한, 1차 측 RMS 전류가 작고, 다이오드의 평균 전류가 모두 균형을 이루고 있다. 결과적으로 제안하는 컨버터는 전부하 조건에서 높은 효율을 갖는다. 300-400V 입력 및 48V/400W 출력을 갖는 프로토타입 제작을 통하여 실험 검증되었다.
